佛山市农业表层土壤重金属含量空间分布特征及其环境磁学响应研究

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随着经济的不断攀升和工业的高速发展,各种污染问题日益加剧。其中,重金属污染对植物、动物、人类以及整个生态环境和社会发展的破坏和影响都相当严重且不可挽回。佛山是珠江三角洲经济区最发达的地区之一,高强度的经济开发和人类活动对当地土壤环境质量也产生了很大影响。而佛山又是整个珠三角地区最为重要的蔬菜生产基地之一,其土壤质量的好坏与居民健康和社会稳定都有着密切的联系。  本论文通过布设1km2左右的高密度网格单元采集佛山市农业表层土壤样品532个,对所有样品的低频磁化率(xlf)、频率磁化率(xfd)、非磁滞剩磁(xARM)和饱和等温剩磁(SIRM)等环境磁学指标进行分析测试;然后从中选取175个代表性样品分析测试其中的Cd、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Hg和As等八种生物毒性显著的重金属元素的含量,初步揭示了佛山市农业表层土壤重金属的含量特征、分布特点和污染现状等。在采用传统的重金属测定方法保障了数据准确性和结果可信度的前提下,论文再积极探索新兴引入的环境磁学方法,通过分析磁化率等磁性参数的特征辅助研究当地农业表层土壤重金属情况,并初步找到了重金属元素与磁化率之间存在的相关关系和规律,建立了二者间的回归方程模型,并得出了一些主要的结论如下:  (1)佛山市农业表层土壤中八种重金属元素的含量基本都高于广东和全国土壤背景值,但从污染标准来看,Cr、As、Pb、Ni、Zn这五种重金属元素基本没有对土壤造成污染,最主要的污染元素是Cd元素和Hg元素,且主要集中在顺德区和南海区。  (2)佛山市农业表层土壤的低频磁化率与频率磁化率值和分布都具有一定的负相关性,即低频磁化率比较高的地方频率磁化率比较低。  (3)佛山市农业表层土壤中的重金属元素之间总体呈正相关,特别是在旱地土壤中这种复合关系尤为明显,而水田土壤中的Pb元素比较特殊。说明旱地土壤中大量的重金属元素也许来源相同,或是水田环境改变了某些重金属元素的赋存形态而不再复合显现。  (4)佛山市农业表层土壤中重金属元素含量与低频磁化率总体呈正相关,与频率磁化率总体呈负相关,但正相关的元素种类和负相关的具体情况在旱地和水田土壤中又分别都有较大差异。如旱地土壤中的Ni、Zn、Cu、Cd四种重金属元素均与频率磁化率具有极显著的负相关性,但水田土壤中的重金属含量情况则只能通过低频磁化率进行初步研判。  (5)对于所研究的旱地土壤,Pb元素与低频磁化率呈极显著正相关,而对于水田土壤,Pb元素与低频磁化率和频率磁化率的正相关性都不显著,甚至表现出一定的负相关性。  (6)本文揭示了佛山市农业表层土壤中重金属含量与磁化率的相关关系,并通过实测值拟合出了回归方程。这意味着通过测定农业表土中的磁化率值即可初步推算出相应重金属元素的含量,即磁化率对农业表土的重金属污染情况具有指示意义,为磁学方法在重金属污染快速监测方面的进一步应用提供了数据支持和科学依据。
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