丘陵红壤重金属复合污染的空间变化规律—以江西铜冶炼厂污染区为例

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论文以江西省贵溪市江西铜冶炼厂周围农田土壤重金属污染区(面积7.7km2)为例,基于GIS的地统计学方法研究了丘陵红壤区土壤重金属复合污染的空间变异规律.利用差分GPS(DGPS200)定位,以50~200m的网格采集了97个土壤样品,每个样点采集3层,深度为0~15cm,20~40cm和40~60cm,共291个土样;在采集土壤的同时,采集了63个植株样(水稻).土壤分析项目包括铜、镉、锌、铅和铬元素的全量,以及土壤pH值、土壤有机质含量、土壤氯离子和硫酸根含量.植株分析项目包括秸秆(稻草)和籽粒(糙米)中铜、镉的全量.文中提出了利用ArcGIS的地统计学分析模块进行空间变异分析的步骤,包括:1)分析重金属元素含量数据的分布类型和空间分布趋势,通过数据转换去除数据趋势;2)计算半方差函数并选择最佳的拟合模型和参数;3)通过交叉验证选择合适的克立格方法(kriging);4)通过空间插值,绘制重金属污染空间分布图,分析空间变异规律和影响因素.研究表明,基于ArcGIS的地统计学分析模块可以较准确地分析丘陵区土壤重金属复合污染的空间变异特征.空间分析结果表明,在表层土壤中(0~15cm),pH值的空间相关性最强,铬的空间相关性最弱,其它重金属元素空间相关性中等.在研究区的表层土壤(0~1 5cm)中,主要为铜镉复合污染.进一步对表土中铜、镉含量进行协同克立格分析(cokriging)发现,两者的协同克里格插值精度(铜R=0.810;镉R=0.471)均比铜、镉的克立格插值精度(铜R=0.777;镉R=0.375)明显提高,说明两者的空间相关性较高;而Cu和Cd与pH、有机质、Cl<->、SO<,4><2->的协同克里格插值精度都有不同程度的下降.对植株与表土中铜镉含量的协同克里格插值分析表明,稻草和糙米中铜镉含量与土壤中铜镉含量显著相关,且稻草和糙米中铜镉含量之间的空间相关性大于它们与表土中铜镉含量的空间相关性.
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