污染场地土壤重金属含量的空间变异特征及其污染源识别指示意义_

1、 维普资讯 第 卷 性 的可 能程度 ，块 金值 较 大 则表 明较 小尺 度 上 的某 种过 程不 可忽 略 。这 种 重金 属 的块金值 都较 小 ， 根据 上 述 的各 向 同性下 的半方 差 函数 最佳 拟 合 模 型及其 参 数 ，采 用 对 各 重金 属含 量 且都 处 于一个 数 量级 。基 台值 指 变异 函数 所 达到 的 进 行插值 ，参 与估 值 的样 点数最 大 为 ，最 大搜 索 最大 值 ，表示 系 统 的总变 异程 度 ， 种重 金 属 的基 半 径 为每 种 元 素 相 应 的变 程 。 把 插 值 结 果 导入 到 台值 与各 重金 属进 行 对数 转换 且

2、去 除特异 值 后统 计 ，进 行重 新分 级 ，得 到研 究 区内土 壤 中 的标 准差 相近 似 ，说 明半方 差 函数 的模拟 是 比较 稳 中各重 金 属含 量 的空 间分布 图 （ 图 ）。 定 的 。块金 值 与基 台值 之 比表示 随 机部 分 引起 的空 为 了突 出各重 金 属含量 与 小 高炉 的定 性相 关 关 土 间异质 性 占系 统总 变异 的 比例 ，可 以反映 区域 化变 系 ，重金 属含 量 的空 间分 布 图分 级并 不 是依 照 量 空 间异 质性 的程度 。如 比值 ， 说明系统 具 壤环境 质量 标准 的重 要临 界值 为标 准 。 有 强 烈的相 关性

3、 ；而 比例 在 之 间 ，表 明 虽然 土壤 重金 属 含量 是土 壤母 质 等 内在 因素 和 系 统 具 有 中等 的相 关性】 。而 夏 学齐 等 为如 点状 污染源 （ 。 认 小高 炉 ）等外 部 因素共 同作 用 的结果 ， 果该 比值 ，说 明尽 管数 据 受 到人 为影 响的干 但 从土壤 元 素背 景值 和本 研 究分 析测 定 结果 对 比可 扰 ，但 是 数据 小尺 度 的随 机性 并没 有 掩盖 数据 的结 以看 出，外 部污 染源 的贡献 明显 大 于母 质等 内在 因 构 性 。 的 比值 是 ，具有 中等 的相 关 性 ，空 素 。统 计分 析表 明，重 金属

4、含量 与土 壤 黏粒 含量 没 间分 布是 由结 构性 因素 （ 如母 质 ）和 随机 性 因素共 有 明显 的相 关性 ，这 在 某种 意义 上 也可 以证 明上 述 的 同 作 用 的 结 果 。其 他 重 金 属 的 比值 都 小 于或 接 近 观 点 。这 与 等 】 结果是类 似 的。 ，说 明研 究 区 种 重 金属 具有 较强 的相 关性 ， 如前 面所 述 ，大气 干湿 沉 降是 这 种 重金属 进 空 间分布 特 征主 要 是结构 性 因 素作 用 的结果 。变 程 入 土壤 的重 要 传播途 径 。我 国环境 空气 质量 评 价 中 引 是衡 量 区域化 变量 空 间 自相

5、 关 的尺度 ， 过 该范 围 ， 大 气污 染物 扩散模 型 普遍应 用 高斯 系列 模式 【 。 由 超 区域 化 变量就 不 再具 有相 关 关系 。 种 重金 属 的变 高 斯系 列模 式 的计算 公式不 难 得 出 ，大 气 中污 染物 程大 序 为 ， 浓 度主 要取 决 于与 点源 的三 维 距离 。 由于 该研 究 区 ， 、 等 由于 具有 较强 的迁 移性 引 ，变程 相对 较大 ， 但 是 差异 并不 明显 。 内的地 面起 伏 不大 ，因此土 壤 受污 染源 干湿 沉 降 的 污 染物 通量 主 要取 决 于与污 染 源地 面投 影 坐标 的距 以上 结果 与 胡克 林

6、等 的 结果 并 不相 同， 典型 离 ，当距 离较 小 时 ，沉 降通量 较 大 ；反之 亦然 。从 污染 场 地 的土壤 重金 属地 统 计 学特 征呈 现 出与 非典 图 中可 以看 出，研究 区污 染较 重 区域土 壤 重金属 型 污染 场 地所 不 同 的规 律 。 胡克 林等 认 为 点状 污 含 量 多呈辐 射 状分 布 ， 中心污 染物 浓度 较 高 ， 向外 染源 会 增加 研究 区的空 间异 质性 ，增大 研究 区 的复 逐 渐 降低 。 由此可 以判断 ，每 一辐 射状 分 布 区域 的 杂性 ，使某 些污 染物 在研 究区 内 的空 间 自相 关性 减 中心 具有一 个

7、 重要 的 污染源 ，这些 中心 的地理 位置 弱 ；而本 研 究结 果表 明虽然 点状 污 染物 （ 高 炉 ） 小 与 研 究区冶 炼 高炉位 置 （ 图 ）具有 很好 的相 关性 ， 对 种 重 金属 的贡 献要远 远 高于 母质 因素 ，但 是这 因此 ，冶炼 高 炉是 该 区域 主 要 的污染源 。 种重 金属 在研 究 区 内依然 具有 较 强 的相关 性 ，这 主 要是 由于 两项 研 究 的区域 其污 染 源分 布状 况 、污 结 语 （）研 究 区 已受 到 种 重金 属不 同程 度 的污 染 ， （）虽然 传 统统 计分 析结 果表 明该 区域 种 重 染程 度 和地 理条

8、 件 等性 质 的不 同所 导致 的。 由于该 各个 部 位 ，这在 一 定程度 上 增 大 了污染 源 的结 构性 和 最 为严 重 。 区域 拥 有 余个 小高 炉 ， 小高 炉分布 在研 究 区 的 其 中 、 且 特 征 ；大气 干湿 沉 降 是污 染物 进入 土壤 的重 要 传播 金属 的变 异较 强 ，但 是地统 计 学分析 结 果证 明 种 途径， 而研 究 区全年 主要 以北风或 偏 北风 风 向为主 ， 重金 属依 然 具有 很 强的 空 间 自相 关性 ，污 染 场地 重 导 致污 染物 有在 整 个研 究 区积 累 的趋 势 。如前 面所 金属 含量 传 统统 计分 析

9、结果 与地 统 计学 结 果并 不具 述 ，研 究 区 内 、 、等元 素 的污染 已相 当普 有简 单 的一一 对应 关 系 。 遍 ，在 这种 情况 下应 当把 这些 污染 源近 似地 当作一 个 结构 性 因素来 处理 ，而 不应 当成 随机 性 因素 。 （）典 型污 染 场地 的土 壤 重 金 属地 统 计 学特 征 呈现 出与 非 典 型污 染场 地不 同的规 律 。该 区特 殊 的 土 壤 重 金属 元素 的空 间分 布特 征 及 污 染 源 识 污 染源 分布 状 况 、污染 程度 和 地 理条 件 导致 了点 状 污 染源 可 以作为 一种 结构 性 因素来对 待 。种 重金

10、 别指 示意 义 维普资讯 第 期 张 长 波 等 ： 污 染 场 地 土 壤 重 金 属 含 量 的 窄 问 变 异 特 征 及 其 污 染 源 识 别指 示 意 义 图 土壤重金属含量 的 插值图 属 在 内表现 出各 向同性特 征 ， 壤 重金 属 含量 多 以高 炉 为中心 呈辐 射 状 分布 ，重 金 在 内存 在 空间 自相 关性 ，各 种重 金属 之 间差 属 含 量与 小 高炉分 布 具有 很好 的相 关性 。地 统计 学 与 相结 合 的研 究方法 可 以对 区域 土壤 污染 （） 插值 结果 表 明 ，该 区小高炉 周 围土 源 的识别 加 以指导 和检 验 。 异 并 不

11、显著 。 维普资讯 】 】 】 土 壤 第 卷 ¨ 致谢：感谢 中国科学院南京土壤研究所土壤资 源 与遥 感 应 用研 究 室 的高 鹏 硕 士 生 给 予 的 热 情 帮 助。 参考文 献 ： ， ， ， ： ： ： （ ） 刘 付 程 ，史 学 正 于 东 升 ，潘 贤 章 基 于 地 统 计 学 和 的太湖典型地 区土壤 属性制 图研 究一 以土壤全氮 制 图 为例 壤 学 报 ， （） 土 ， ： ， ， ， ： 骆水 明，滕应，过园土壤修 复一 新兴的土壤科学分支 学 科 土 壤 ， ： ， （） ， ， ， ： 王政权地统计学及在生态学 中的应用北京：科学 出 版社 卜

12、： 胡克林，张风荣 ，吕贻忠，王茹 ，徐艳北京 市大兴 区 土壤重金属含量 的空间分布特征环境科学学报， ， ： （ ） 刘付程，史学 正，潘 贤章。于东升太湖 流域 典型地区 土 壤全 氮的 空 间变 异特征 地 理研 究， ， （） ： 踟 伽 郭旭东，傅伯杰 ，陈利顶马克 明，李俊然 河北省遵 化平原 土壤养分 的时空变 异特 征：变异 函数与 插 值 分 析 地 理 学 报 ， （） ， ： ， ： ， ， （ ） 姜 勇，张玉革，梁 文举，闻大 中，陈文波 阳市苏家 沈 屯区耕 层 土壤 养分 空 间变 异性研 究 应用 生态 学报 ， ， （ ： ） 中 国环 境 监 测 总 站

13、中 国土 壤 元 素 背 景 值 北 京 ：中 国 环境科学 出版社， ： 王学军，李本纲，陶澍土壤微量金属含量的空 间分析 北京：科学 出版社 ： 夏 学齐，陈骏，廖 启林，季 峻峰，田庆久，吴昀昭南 京 地 区 表 土 镉 汞 铅 含 量 的 空 间 统 计 分 析 地 球 化 学 ， （ ） ： ， ， ， 李海滨 。 忠辉，刘苏峡 方法 在区域 土壤水 分 林 估 值 中 的应 用 理 研 究 ， ： 地 ， （） 郑袁 明，陈煌，陈同斌，郑 国砥，吴泓涛，周建利 北 京市土壤中 ， 含量 的空间结构与分布特征第四纪 研 究， ： 。 （） 徐尚平 ，陶澍，徐福 留，曹军内蒙土壤微量元素含 量 的空间结构特征 地理学报， （） ， ： 张 乃明，李保 国，胡克林太原污灌区土壤重金属和盐 分 含 量 的 空 间 变 异 特 征 环 境 科 学 学 报 ， ， ： （） ， （ ） ： ， ， ， ， ， 国家环 境保 护总局土壤环境 检测 技术规范北京：科 学 出版 社， ， ： ， （） 张朝 生，章 申，张立成，王利军 长江水系河流沉积 物 重 金 属 元 素 含 量 的计