本文關(guān)鍵詞：城市樣帶土壤環(huán)境磁學(xué)空間變異規(guī)律與重金屬磁學(xué)響應(yīng)

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【摘要】：城市表層土壤是重金屬元素的主要蓄積庫,重金屬含量的高低是指示城市環(huán)境污染程度的主要指標(biāo)之一。日益頻繁的人為活動(dòng),如生活垃圾、工業(yè)三廢、汽車尾氣等,將大量的有毒有害化學(xué)元素帶入環(huán)境之中,造成重金屬元素在地表的累積。土壤重金屬元素一方面在風(fēng)力和水力的作用下分別進(jìn)入到大氣和水體中,污染大氣、地表水、地下水等,影響城市環(huán)境質(zhì)量。另一方面,在“風(fēng)、車流、人流”等動(dòng)力作用下,以吞食、吸入和皮膚吸收等途徑進(jìn)入人體內(nèi),直接對(duì)人類健康造成危害。傳統(tǒng)的重金屬分析測(cè)試方法過程復(fù)雜、費(fèi)用昂貴,制約了城市土壤規(guī)�；⑾到y(tǒng)性的樣帶采集與分析。而土壤磁學(xué)指標(biāo)的測(cè)定具有快速、靈敏、經(jīng)濟(jì)、無破壞性和信息量大的優(yōu)點(diǎn),而且能指示重金屬的污染。因此開展城市土壤環(huán)境磁學(xué)特征的研究及其對(duì)重金屬污染指示性研究具有重要意義。本研究選擇上海城市樣帶,包含3個(gè)不同行政區(qū)(徐匯區(qū)、閔行區(qū)、奉賢區(qū))、5個(gè)不同功能區(qū)(公園、工業(yè)區(qū)、居民區(qū)、交通綠地、農(nóng)田)的土壤作為研究對(duì)象,通過對(duì)土壤磁性參數(shù)分析以及它們之間相互關(guān)系的研究,得出以下結(jié)論:(1)χlf通常與亞鐵磁性礦物含量成正相關(guān)。樣帶、徐匯、閔行以及奉賢區(qū)土壤χlf的變化范圍分別為12.13~(-2)62.6×10~(-8)m3·kg~(-1)、24.57~(-1)12.75×10~(-8)m3·kg~(-1)、15.00~(-2)20.21×10~(-8)m3·kg~(-1)、12.13~(-2)62.62×10~(-8)m3·kg~(-1),χlf的變化范圍奉賢區(qū)閔行區(qū)徐匯區(qū)。對(duì)比χlf平均值,不難發(fā)現(xiàn)徐匯區(qū)(66.82×10~(-8)m3·kg~(-1))閔行區(qū)(47.76×10~(-8)m3·kg~(-1))樣帶(45.17×10~(-8)m3·kg~(-1))奉賢區(qū)(36.40×10~(-8)m3·kg~(-1))。χlf反映樣品中亞鐵磁性礦物含量,市區(qū)(如徐匯區(qū))和交通流量大、工業(yè)集中的地區(qū)受到人為擾動(dòng)強(qiáng)烈,亞鐵磁性礦物含量總體呈現(xiàn)相對(duì)較高值。郊區(qū)(如奉賢區(qū))車流量相對(duì)較小,人類活動(dòng)相對(duì)較少,亞鐵磁性礦物含量整體低于市區(qū)繁華地段。總體而言,由中心城區(qū)到近郊到遠(yuǎn)郊,亞鐵磁性礦物含量依次降低,反映了城市化程度對(duì)亞鐵磁性礦物含量的影響。(2)上海城市樣帶土壤S~(-1)00m T的變化范圍為54.23~(-1)01.34%,平均值為79.35%。S-300m T的變化范圍為55.36~(-1)01.34%,平均值為92.38%。S~(-1)00m T均值大于70%,S-300m T在90-99.9%之間變動(dòng)。樣帶土壤S~(-1)00m T約88%數(shù)據(jù)大于70%,S-300m T約80%數(shù)據(jù)在90-99.9%之間變動(dòng),表明在樣帶范圍內(nèi),土壤樣品主要為亞鐵磁性礦物,但同時(shí)存在少量不完整反鐵磁性礦物。χfd%主要反映的是超順磁晶粒(SP)對(duì)土壤磁性的貢獻(xiàn)。樣帶土壤χfd%的變化范圍為0-31.22%,平均值為1.96%,約83%的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)小于3%,說明樣帶土壤SP晶粒含量較少。上海城市樣帶土壤樣品中,χARM/χlf均值為3.57,約70%數(shù)據(jù)χARM/χlf4,χARM/SIRM均值為27.23×10-5m A~(-1),約64%的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)χARM/SIRM30×10-5m A~(-1),說明上海樣帶土壤中亞鐵磁性礦物晶粒以假單疇(PSD)、多疇(MD)為主。(3)從行政區(qū)尺度上看,徐匯區(qū)、閔行區(qū)、奉賢區(qū)的磁學(xué)參數(shù)表明各行政區(qū)范圍內(nèi)亞鐵磁性礦物主導(dǎo)了土壤樣品的磁性特征,同時(shí)存在少量不完整反鐵磁性礦物。并且亞鐵磁性礦物晶粒以假單疇(PSD)、多疇(MD)晶粒為主。對(duì)比各區(qū)磁學(xué)參數(shù)值,徐匯區(qū)樣品中所含有亞鐵磁性礦物含量最高,其次是閔行區(qū),亞鐵磁性礦物含量最低的是奉賢區(qū)。(4)對(duì)工業(yè)區(qū)、居民區(qū)、農(nóng)田、公園、交通綠地各功能區(qū)的磁學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析比較,結(jié)果表明各功能區(qū)范圍內(nèi)亞鐵磁性礦物主導(dǎo)了土壤樣品的磁性特征,同時(shí)也存在少量不完全反鐵磁性礦物。亞鐵磁性礦物晶粒的粒徑在各個(gè)功能區(qū)各不相同。對(duì)比各功能區(qū)χlf值,可以發(fā)現(xiàn),公園(27.39×10~(-8)m3·kg~(-1))浦江農(nóng)田(38.5×10~(-8)m3·kg~(-1))居民區(qū)(43.35×10~(-8)m3·kg~(-1))工業(yè)區(qū)(45.17×10~(-8)m3·kg~(-1))交通綠地(63.46×10~(-8)m3·kg~(-1))。χlf反映樣品中亞鐵磁性礦物含量,亞鐵磁性礦物含量由高到低依次為交通綠地、工業(yè)區(qū)、居民區(qū)、農(nóng)田、公園。公園、工業(yè)區(qū)、交通綠地土壤亞鐵磁性礦物晶粒以假單疇(PSD)、多疇(MD)晶粒為主。居民區(qū)、浦江農(nóng)田土壤亞鐵磁性礦物晶粒為多疇(MD)和超順磁晶粒(SP)的混合物。(5)土壤磁性參數(shù)的空間插值的結(jié)果顯示,土壤磁性礦物分布存在明顯的地域性,在居民區(qū)出入口、道路附近、公園出入口、工業(yè)區(qū)等人類活動(dòng)密集區(qū),土壤磁性礦物含量較高,SP顆粒含量較少。這與工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和商業(yè)等人為活動(dòng)產(chǎn)生的磁性礦物有關(guān)。(6)空間結(jié)構(gòu)分析可知,從大尺度到中尺度再到小尺度上,隨著研究尺度的減小,土壤磁性參數(shù)的塊金系數(shù)不斷減小,土壤磁性參數(shù)的空間相關(guān)性逐漸增強(qiáng)。在土壤環(huán)境磁學(xué)參數(shù)多尺度變化分析的基礎(chǔ)上,建立了多尺度空間結(jié)構(gòu)模型,并進(jìn)行了空間插值。結(jié)果顯示,大尺度空間結(jié)構(gòu)模型與中小尺度的結(jié)構(gòu)模型提高了土壤磁性參數(shù)的空間預(yù)測(cè)精度。(7)對(duì)上海城市樣帶不同尺度土壤重金屬含量與土壤磁性參數(shù)值進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果顯示,土壤Cu、Cr、Pb、Zn、Fe與χlf、χARM、SIRM之間相關(guān)性顯著。土壤磁化率濃集因子與Tomlinson污染指數(shù)(PLI)正相關(guān),表明上述磁性參數(shù)可用于指示土壤重金屬污染。通過建立環(huán)境磁學(xué)評(píng)價(jià)體系,根據(jù)PLI和Si標(biāo)準(zhǔn),上海城市土壤整體處于中等污染。各功能區(qū)土壤污染程度由高到低依次為交通綠地、工業(yè)區(qū)、居民區(qū)、公園、農(nóng)田。
【關(guān)鍵詞】：上海 城市土壤 重金屬 環(huán)境磁學(xué) 多尺度
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X53
【目錄】：

• 摘要3-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景和意義11
• 1.2 國外研究現(xiàn)狀、發(fā)展水平11-17
• 1.2.1 磁學(xué)方法在土壤學(xué)研究中的應(yīng)用12-13
• 1.2.2 磁學(xué)方法在城市土壤污染研究中的應(yīng)用13-14
• 1.2.3 環(huán)境磁學(xué)與重金屬之間的關(guān)系研究14-15
• 1.2.4 尺度效應(yīng)和套合結(jié)構(gòu)模型的國內(nèi)外研究進(jìn)展15-17
• 1.3 環(huán)境磁學(xué)基本參數(shù)17-19
• 1.4 研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.5 技術(shù)路線20-21
• 第2章 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)處理21-24
• 2.1 研究區(qū)概況21-22
• 2.2 樣品采集與分析22-24
• 2.2.1 磁學(xué)測(cè)試23
• 2.2.2 重金屬分析23-24
• 第3章 多尺度土壤磁學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)特征24-42
• 3.1 樣帶尺度上表土磁學(xué)統(tǒng)計(jì)特征24-26
• 3.2 行政區(qū)級(jí)尺度上表土磁學(xué)統(tǒng)計(jì)26-31
• 3.3 功能區(qū)級(jí)尺度上表土磁學(xué)統(tǒng)計(jì)31-40
• 3.3.1 公園表土磁學(xué)統(tǒng)計(jì)31-33
• 3.3.2 工業(yè)區(qū)表土磁學(xué)統(tǒng)計(jì)33-35
• 3.3.3 居民區(qū)表土磁學(xué)統(tǒng)計(jì)35-36
• 3.3.4 交通綠地表土磁學(xué)統(tǒng)計(jì)36-38
• 3.3.5 浦江農(nóng)田表土磁學(xué)統(tǒng)計(jì)38-40
• 3.4 小結(jié)40-42
• 第4章 多尺度土壤磁學(xué)參數(shù)空間結(jié)構(gòu)特征42-81
• 4.1 樣帶尺度上土壤磁學(xué)參數(shù)空間變異結(jié)構(gòu)分析42-47
• 4.2 行政區(qū)級(jí)尺度上土壤磁學(xué)參數(shù)空間變異結(jié)構(gòu)分析47-59
• 4.3 功能區(qū)級(jí)尺度上土壤磁學(xué)參數(shù)空間變異結(jié)構(gòu)分析59-80
• 4.3.1 公園土壤磁學(xué)參數(shù)空間變異結(jié)構(gòu)分析59-63
• 4.3.2 工業(yè)區(qū)土壤磁學(xué)參數(shù)空間變異結(jié)構(gòu)分析63-67
• 4.3.3 居民區(qū)土壤磁學(xué)參數(shù)空間變異結(jié)構(gòu)分析67-72
• 4.3.4 交通綠地土壤磁學(xué)參數(shù)空間變異結(jié)構(gòu)分析72-76
• 4.3.5 浦江農(nóng)田土壤磁學(xué)參數(shù)空間變異結(jié)構(gòu)分析76-80
• 4.4 小結(jié)80-81
• 第5章 套合尺度上城市樣帶土壤磁學(xué)參數(shù)的空間分布81-85
• 5.1 尺度選取與劃分81
• 5.2 城市土壤磁性參數(shù)的空間尺度效應(yīng)分析81-82
• 5.3 土壤環(huán)境磁學(xué)參數(shù)空間結(jié)構(gòu)的多尺度套合82-84
• 5.4 小結(jié)84-85
• 第6章 土壤重金屬污染的磁學(xué)響應(yīng)85-98
• 6.1 土壤重金屬元素污染評(píng)價(jià)85-87
• 6.2 土壤重金屬含量與磁性特征的關(guān)系87-96
• 6.2.1 樣帶土壤重金屬含量與磁性特征的關(guān)系87-88
• 6.2.2 行政區(qū)土壤重金屬與磁性特征的關(guān)系88-91
• 6.2.3 功能區(qū)土壤重金屬與磁性特征的關(guān)系91-96
• 6.3 重金屬污染的環(huán)境磁學(xué)評(píng)價(jià)96-97
• 6.4 小結(jié)97-98
• 第7章 結(jié)論與展望98-101
• 7.1 主要結(jié)論98-99
• 7.2 論文展望99-101
• 參考文獻(xiàn)101-105
• 致謝105

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3 黃冰s，

本文編號(hào)：870055