城市表层土壤是重金属元素的主要蓄积库,重金属含量的高低是指示城市环境污染程度的主要指标之一。日益频繁的人为活动,如生活垃圾、工业三废、汽车尾气等,将大量的有毒有害化学元素带入环境之中,造成重金属元素在地表的累积。土壤重金属元素一方面在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中,污染大气、地表水、地下水等,影响城市环境质量。另一方面,在“风、车流、人流”等动力作用下,以吞食、吸入和皮肤吸收等途径进入人体内,直接对人类健康造成危害。传统的重金属分析测试方法过程复杂、费用昂贵,制约了城市土壤规模化、系统性的样带采集与分析。而土壤磁学指标的测定具有快速、灵敏、经济、无破坏性和信息量大的优点,而且能指示重金属的污染。因此开展城市土壤环境磁学特征的研究及其对重金属污染指示性研究具有重要意义。本研究选择上海城市样带,包含3个不同行政区（徐汇区、闵行区、奉贤区）、5个不同功能区（公园、工业区、居民区、交通绿地、农田）的土壤作为研究对象,通过对土壤磁性参数分析以及它们之间相互关系的研究,得出以下结论:（1）χlf通常与亚铁磁性矿物含量成正相关。样带、徐汇、闵行以及奉贤区土壤χlf的变化范围分别为12.13^-262.6×10^-8m3·kg^-1、24.57^-112.75×10^-8m3·kg^-1、15.00^-220.21×10^-8m3·kg^-1、12.13^-262.62×10^-8m3·kg^-1,χlf的变化范围奉贤区>闵行区>徐汇区。对比χlf平均值,不难发现徐汇区(66.82×10^-8m3·kg^-1)>闵行区(47.76×10^-8m3·kg^-1)>样带(45.17×10^-8m3·kg^-1)>奉贤区(36.40×10^-8m3·kg^-1)。χlf反映样品中亚铁磁性矿物含量,市区（如徐汇区）和交通流量大、工业集中的地区受到人为扰动强烈,亚铁磁性矿物含量总体呈现相对较高值。郊区（如奉贤区）车流量相对较小,人类活动相对较少,亚铁磁性矿物含量整体低于市区繁华地段。总体而言,由中心城区到近郊到远郊,亚铁磁性矿物含量依次降低,反映了城市化程度对亚铁磁性矿物含量的影响。（2）上海城市样带土壤S^-100m T的变化范围为54.23^-101.34%,平均值为79.35%。S-300m T的变化范围为55.36^-101.34%,平均值为92.38%。S^-100m T均值大于70%,S-300m T在90-99.9%之间变动。样带土壤S^-100m T约88%数据大于70%,S-300m T约80%数据在90-99.9%之间变动,表明在样带范围内,土壤样品主要为亚铁磁性矿物,但同时存在少量不完整反铁磁性矿物。χfd%主要反映的是超顺磁晶粒（SP）对土壤磁性的贡献。样带土壤χfd%的变化范围为0-31.22%,平均值为1.96%,约83%的样点数据小于3%,说明样带土壤SP晶粒含量较少。上海城市样带土壤样品中,χARM/χlf均值为3.57,约70%数据χARM/χlf<4,χARM/SIRM均值为27.23×10-5m A^-1,约64%的样点数据χARM/SIRM<30×10-5m A^-1,说明上海样带土壤中亚铁磁性矿物晶粒以假单畴（PSD）、多畴（MD）为主。（3）从行政区尺度上看,徐汇区、闵行区、奉贤区的磁学参数表明各行政区范围内亚铁磁性矿物主导了土壤样品的磁性特征,同时存在少量不完整反铁磁性矿物。并且亚铁磁性矿物晶粒以假单畴（PSD）、多畴（MD）晶粒为主。对比各区磁学参数值,徐汇区样品中所含有亚铁磁性矿物含量最高,其次是闵行区,亚铁磁性矿物含量最低的是奉贤区。（4）对工业区、居民区、农田、公园、交通绿地各功能区的磁学参数进行分析比较,结果表明各功能区范围内亚铁磁性矿物主导了土壤样品的磁性特征,同时也存在少量不完全反铁磁性矿物。亚铁磁性矿物晶粒的粒径在各个功能区各不相同。对比各功能区χlf值,可以发现,公园(27.39×10^-8m3·kg^-1)<浦江农田(38.5×10^-8m3·kg^-1)<居民区(43.35×10^-8m3·kg^-1)<工业区(45.17×10^-8m3·kg^-1)<交通绿地(63.46×10^-8m3·kg^-1)。χlf反映样品中亚铁磁性矿物含量,亚铁磁性矿物含量由高到低依次为交通绿地、工业区、居民区、农田、公园。公园、工业区、交通绿地土壤亚铁磁性矿物晶粒以假单畴（PSD）、多畴（MD）晶粒为主。居民区、浦江农田土壤亚铁磁性矿物晶粒为多畴（MD）和超顺磁晶粒（SP）的混合物。（5）土壤磁性参数的空间插值的结果显示,土壤磁性矿物分布存在明显的地域性,在居民区出入口、道路附近、公园出入口、工业区等人类活动密集区,土壤磁性矿物含量较高,SP颗粒含量较少。这与工业生产、交通运输和商业等人为活动产生的磁性矿物有关。（6）空间结构分析可知,从大尺度到中尺度再到小尺度上,随着研究尺度的减小,土壤磁性参数的块金系数不断减小,土壤磁性参数的空间相关性逐渐增强。在土壤环境磁学参数多尺度变化分析的基础上,建立了多尺度空间结构模型,并进行了空间插值。结果显示,大尺度空间结构模型与中小尺度的结构模型提高了土壤磁性参数的空间预测精度。（7）对上海城市样带不同尺度土壤重金属含量与土壤磁性参数值进行相关分析,结果显示,土壤Cu、Cr、Pb、Zn、Fe与χlf、χARM、SIRM之间相关性显著。土壤磁化率浓集因子与Tomlinson污染指数（PLI）正相关,表明上述磁性参数可用于指示土壤重金属污染。通过建立环境磁学评价体系,根据PLI和Si标准,上海城市土壤整体处于中等污染。各功能区土壤污染程度由高到低依次为交通绿地、工业区、居民区、公园、农田。