竹蕾[1]2004年在《粉煤灰的环境磁学行为与生态化学》文中研究表明本文在实验条件下，对浙江省8个火电厂(温州、钱清、萧山、半山、嘉兴、长兴、台州、北仑)粉煤灰的矿物学、形态与物理性质、磁性与磁性矿物学进行了研究；用模拟酸雨浸提实验、粉煤灰在不同还原条件下磁性参数变化实验和在不同土壤中粉煤灰在不同还原条件下磁性参数变化实验，研究了粉煤灰磁性的环境稳定性和环境意义；用磷的吸附实验，研究了粉煤灰对磷酸盐的吸附规律；用模拟酸雨浸泡实验，研究了粉煤灰在模拟酸雨浸泡下重金属元素的溶出。其主要结果如下： 1．应用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、粒度分析和压力膜对浙江省8个火电厂粉煤灰的矿物学、形态、颗粒组成和持水性进行了研究。结果表明，粉煤灰的矿物组成以莫来石、石英、赤铁矿、磁铁矿为主，颗粒形态呈多孔玻璃质结构，内有粒径为10～100μm的微珠。粉煤灰的密度为1.93～2.29g／cm3，颗粒组成以粗粉粒为主，占63～72％。粉煤灰的田间持水量、凋萎系数和有效水含量分别是66-87％，5-10％和54-62％。 2．对粉煤灰的磁化率，频率磁化率，非滞后剩磁(ARM)，等温剩磁(IRM)获得曲线和饱和等温剩磁(SIRM)等磁性特征进行了研究，这此新的磁性资料极大地丰富了环境磁学的内容。与土壤相比较，粉煤灰的磁化率明显偏高，普遍在409×10~(-8)m~3kg~(-1)---625×10~(-8)m~3kg~(-1)之间，频率磁化率变化范围在0.1％---5.2％，表明粉煤灰中的磁性颗粒较少以SP颗粒形式存在。通过对粉煤灰磁颗粒的X-衍射分析，证明粉煤灰中主要氧化铁矿物为Fe_3O_4。 3．在不同的淹水条件下，水灰比对粉煤灰磁性参数影响不大。对磁化率较低的粉煤灰，淹水对粉煤灰磁化率、Soft IRM、SIRM和ARM影响不大；但对磁化率较高的粉煤灰影响较大。不同水灰比下，粉煤灰的磁化率、Soft IRM和SIRM随模拟酸雨的酸度的变化不是很明显，频率磁化率类似于未处理前，说明酸雨浸泡和淹水都不能使超顺磁性颗粒磁性矿物形成。粉煤灰在红壤中和水稻土中，各种磁性参数基本上没有产生显着的变化，比较稳定。上述结果具有一定的环境意义。.利用粉煤灰对磷酸盐的吸附作用，进行了不1司条件下粉煤灰对磷酸吉肋勺吸附试验。结果表明，粉煤灰对溶液中磷酸盐的去除率随粉煤灰)!]童增加!(lJ增大，当粉煤灰用量达25留L时，去除率达95%以上;在低浓度的磷酸故浴液‘{‘，5 min内磷酸盐去除率达97%;高pH值有利一于粉煤灰吸附磷酸故;粉煤灰对磷酸盐的吸附量随粒度变细而增大，粒径0.05一0.巧和<0.05，二m的粉煤灰对磷酸盐的吸附虽明显.苛一J七粒径>.巧mm的粉煤灰。研究了在不同酸度和水灰比下模拟酸雨汉泡卜粉煤灰pH的动态变化以及’J之密切才11关z已索Cr、Cd、Pb、Cu、Mn的释放行为规全l匀。结果农明，了{:十莫J以酸雨的汉泡卜，粉煤灰的pH位卜降程度和速度‘，粉煤灰的coo含{}断成反比，，J水灰比成正比;重余属元索Cr、Cd、Pb、Cu、Mn(f勺平爷放率’。水灰比)J父11〔比;在浸出液中，元索C:的析出浓度在一周后达到平衡，‘1吮衡值为0.11一0.1 sm留kg，Cd在二周后达到平衡，平衡值为0.011一0.0 15m岁kg，Pb的浓度一直’一卜降，从第一大的最高(0.20一o.28m留kg)降到了七周后的最低(0.15一0.2 1 mg/kg);Cu、Mn的释jJy浓度在六)，勺‘!’浓度变化不是很人，‘}凡衡值分别为0.09一0.llm岁kg和0.04一O，06m岁kg，一「述5种元索的凡卜衡值受酸雨峻度和灰水比的影响都不大。
李勇[2]2006年在《首钢地区颗粒物磁学特征研究》文中进行了进一步梳理首钢集团位于北京市西郊,是集炼焦、发电、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等生产过程为一体的钢铁生产企业。其中在原料运输、堆放、处理及炼铁、炼钢、轧钢、粉煤灰和钢渣堆放过程中都会释放大量的磁性颗粒物。当这些磁性颗粒物经过大气搬运作用降落到周围地区的土壤中,会对周围的环境产生影响。本文为了区分首钢在不同生产过程中产生的磁性颗粒物及其迁移方式,分别采集不同生产过程所需的原料及其产生的灰尘样品共58个,并在首钢厂内生态园及首钢邻区的永定河、鹰山森林公园、阜石路绿化区等地采集尘土、表土及距地表5cm的土壤样品共93个,其中在阜石路绿化区沿水平方向采集了一条剖面的表土样品,在永定河沿垂直河岸的水平方向采集了两条剖面的表土样品,然后对所有样品进行磁学参数测量。通过测量样品的磁化率、频率磁化率、非磁滞剩磁、磁化率随温度变化曲线(κ-T曲线)、等温剩磁获得曲线和反向退磁曲线、磁滞回线,经分析得到:首钢厂内灰尘样品和原料样品中主要磁性矿物是磁铁矿,另外,样品中还含有少量的顺磁性矿物和反铁磁性矿物,尤其是烧结矿中含有大量赤铁矿;亚铁磁性颗粒是较粗的准单畴和多畴颗粒;精矿粉、烧结矿、细破矿石及所有的灰尘样品都具有质量磁化率高(>10-5m3/kg)和频率磁化率低(<3%)的特点,不同生产过程中所产生的磁性颗粒物的磁学参数虽有一定的差异,但还是不足以用磁学的方法将其区分开。通过对比首钢厂内灰尘样品和首钢邻区样品的磁学参数得出首钢生产过程中产生的磁性颗粒物向外迁移并对周围土壤有影响。首钢邻区样品中主要磁性矿物是磁铁矿,磁性颗粒以准单畴和多畴颗粒为主。距离首钢越远的样品,其质量磁化率值越小、频率磁化率值越大、剩磁矫顽力越大,表明首钢生产区磁性颗粒物向外迁移,随着离首钢距离的增大迁移过去的磁性颗粒物越少,磁性颗粒物的颗粒度变小。
曹丽婉, 胡守云, Appel, Erwin, 师尚礼, 尹刚[3]2016年在《临汾市树叶磁性的时空变化特征及其对大气重金属污染的指示》文中认为粉煤灰经工厂废气排放进入大气,对人类健康和生态系统都造成了无法弥补的破坏.本文选取具有高空间分辨率优势的树叶作为收集粉煤灰的载体,对临汾市大气中可吸入颗粒物进行磁学参数和重金属含量监测.结果表明,磁化率最大值出现在工厂污染源附近,磁化率空间分布呈现随污染源距离增加而降低的趋势.工业区收集到的磁性颗粒以低矫顽力、粗粒度的磁铁矿为主.夏季磁性矿物来源单一,主要为人为影响.冬季大气中悬浮的磁性颗粒有部分来自于西北风/北风的自然尘降.同一采样点磁化率随时间变化特征表明,树叶的磁学性质可以灵敏和有效地反映较短时期内大气污染的现状.统计分析表明磁化率和重金属元素(铁,铬,镍,铜,铅,钴)之间存在显着相关性.污染负荷指数用于评估研究区域内重金属各元素综合污染的程度.结果显示,在废弃的旧工业区附近无大气污染指示,但在运营中的工厂集中的地区,大气均受到严重污染.污染负荷指数与表征磁性矿物含量的磁化率呈相关性(r2=0.66),因此树叶的磁性参数可以作为大气重金属污染的替代指标.
王虹艳[4]2010年在《丽水市城市土壤中重金属和磷的空间分布、磁学监测和污染风险评价》文中进行了进一步梳理城市是人类社会、经济、文化活动的中心场所,城市土壤在人居环境质量、城市生态功能等方面有着重要的作用。频繁的人类活动诸如工业、交通运输等,会使城市土壤遭受强烈的人为干扰,造成较为严重的土壤环境污染,如土壤重金属污染、土壤磷素超量累积等,会对人居环境和水环境构成严重威胁。本文以丽水市城市规划区表土为研究对象,测定其基本理化性质,重金属(Cr、V、Co、Cu、Mn、Ni、Zn、Cd、Pb、As)全量,土壤磁性参数以及不同化学形态磷,通过研究这些指标间的相关关系、空间分布特征,来研究城市化进程对土壤环境质量的影响,结果表明:(1)对丽水市城市土壤重金属元素含量分析发现,Cu、Zn、Cd、Pb平均含量分别为35.75mg·kg~(-1)、191.97 mg·kg~(-1)、0.53 mg·kg~(-1)、63.15 mg·kg~(-1),是其自然环境背景值的2.02倍、2.79倍、3.17倍、2.47倍,说明丽水城市表层土壤已经:不同程度的受到Cu、Zn、Cd、Pb污染。(2)基于地统计学方法,对丽水市城市土壤重金属含量进行空间自相关分析,发现除As外,其余九种重金属空间自相关性都很强。利用ArcGIS的地统计学模块,对重金属含量进行空间插值制图,发现其空间分布趋势相似,高值区基本都分布在人类活动较集中的老城中心区域。利用综合污染指数法(IPI)和Hartkanson生态危害指数法(RI)对其污染风险进行评价分析,发现IPI≥3区域集中分布于老城中心,150≤RI＜300之间属于中度危害范围,也主要集中分布于老城中心区域。(3)丽水城市土壤重金属含量与其理化性质相关分析发现,它们之间存在极显着相关性,说明土壤本身的理化性质与重金属积累有一定关系。主成份分析和聚类分析结果发现,丽水城市土壤重金属Cr、Ni、Cd、Zn、Cu和Pb具有相同的来源,主要来自交通和人为活动,重金属元素Mn、V、Co具有相同的来源,可能主要来源于土壤的自然成土因素,其中Co可能和交通污染有一定的关系。(4)通过对城市土壤中10种重金属元素含量与土壤磁性参数值进行相关性分析,发现重金属含量均与磁化率χ、SIRM呈正相关关系,其中Zn含量与磁化率之间的相关性最强。频率磁化率与重金属含量均呈负相关关系,其中Cr和Cd含量与χfd达到0.05显着负相关水平,表明较高磁化率和较低频率磁化率的土壤中重金属积累量较高。此外,城市土壤的磁化率与重金属含量空间分布趋势具有高度一致性,以上分析均表明城市土壤磁性指标可作为重金属含量的代用指标,用来指示土壤重金属积累状况。(5)对土壤理化性质与四种磷含量进行相关分析,结果表明土壤磷含量与土壤酸碱性、土壤机械组成、有机质含量、土壤全氮含量、土壤的游离氧化铁含量有关。对土壤全磷和四种不同形态磷含量进行相关性分析,发现它们之间都有很好的相关性。对土壤全磷和四种浸提剂提取磷含量空间插值分析,发现磷素积累现象具有明显地域性,人为活动密集区域如工业区、居民生活区以及周边蔬菜地磷素积累较为明显。(6)本文利用土壤磷素淋失“突变点”方法来评估土壤磷素淋失敏感性的风险,初步研究结果表明Olsen-P含量92 mg·kg~(-1)和土壤磷饱和度23.6%可以作为土壤磷流失敏感界限。将Olsen-P和土壤磷饱和度分别进行空间插值,绘制磷流失敏感性空间分布图,发现两者的吻合性极好,说明在指示磷流失敏感性方面这两者都具有说服力。
杨涛[5]2008年在《武汉市东湖地区城市化过程环境磁学响应研究》文中进行了进一步梳理众所周知,城市环境状况和质量是制约国家和地区经济和社会发展的重要因素之一。随着我国城市化进程的加快和人民生活水平的提高,许多城市生态环境的破坏和恶化日益严峻。为此,我国政府提出创建“资源节约型和环境友好型”两型社会号召,并严格制定了“十一五”政府节能减排的指标要求。高质量和高效率的环境修复和治理是建立在科学的环境质量评价基础之上,因此,如何快速和定量地评价和研究城市化过程对环境的影响,探索高效的环境质量评价体系和检测方法技术,一直是环境科学和工程研究人员的目标,环境地球物理学科正基于此而产生。环境磁学是环境地球物理学的主要组成部分之一。它应用岩石和矿物磁性测量技术,研究大气圈、水圈和岩石圈中由于环境作用与人类活动等导致的磁性颗粒的迁移、沉积或转化等情况,可对研究全球环境变化、气候作用和人类活动对环境的影响提供重要的信息。因其高精度、高分辨率、测量快速和非破坏性,且适合大范围环境扫描,可以简单地获取与污染环境相关的信息等优点,已经被逐渐地应用于城市环境调查和污染评价,成为环境磁学研究的热点问题之一。然而,由于城市环境中污染物质来源复杂,污染磁响应方式的不确定性及污染物质与磁性物质关系机理的复杂性,目前对于城市污染环境的磁学研究还处于探索阶段,仍以个案研究为主,尤其缺乏对环境载体磁学响应特征的系统地对比研究及城市化过程(即动态发展)的环境效应的环境磁学研究。武汉作为我国长江中游的特大城市,在我国实施中部崛起的经济发展战略中具有举足轻重的地位。然而,随着近年来武汉社会经济的快速发展和生产力的迅速提高,人口急剧膨胀,城市化进程加快,随之而来的环境问题也日益突出和尖锐。本研究选择武汉市东湖地区不同环境背景下的道路尘埃、近地表土壤和湖泊沉积物柱样叁种环境载体为研究对象,其中:道路尘埃分别采集自位于长江大桥引桥附近被交通流量极高的主干公路所包围的龟山公园和位于青山工业区下风方向东湖风景区的磨山公园;近地表土壤分别采集自青山工业区附近及其下风方向农田,连接青山区和洪山区的主干公路—青王公路及环绕东湖的东湖路沿线:湖泊沉积物采集自东湖的两个主湖区—郭郑湖和塘林湖。通过系统地多参量的磁性测量,代表性样品的重金属和总有机质分析,湖沉积物沉积速率测定及代表样品薄片的扫描电镜和能谱分析(SEM/EDX),全面系统地分析和研究了叁种环境载体的磁性特征及其对城市污染环境的响应,磁性变异特征与污染物质之间的相互关系及其对污染源的指示作用;根据湖泊沉积物磁性的垂向变化特征,结合东湖地区人类活动和工业历史资料,重建了武汉市东湖地区近50年来城市化过程引发的环境污染演化历史。研究表明:东湖及周边地区地表土壤和东湖表层沉积物磁性在城市化过程中由于人类活动和工业生产的影响而被显着增强。例如,地表土壤磁化率明显高于底层土壤,两者差值介于23.12～226.86×10~(-8)m~3kg~(-1),平均差值为102.63×10~(-8)m~3kg~(-1);东湖各沉积物柱样表层样品磁化率的平均值是深层沉积物的1.39～13.39倍。道路尘埃、地表土壤和表层沉积物的磁性特征受到伪单畴/多畴(PSD/MD)似磁铁矿颗粒的主导,而底层土壤和深层沉积物中亚铁磁性颗粒含量较低,主要受不完全反铁磁性的赤铁矿控制。不同环境背景下的道路尘埃、地表土壤中磁性颗粒含量存在明显差异:据饱和磁化强度估计,磨山公园道路尘埃磁铁矿的平均含量为1.27%,而龟山公园道路尘埃磁铁矿含量为0.23～1.34%,平均值为0.81%;位于武汉钢铁公司工业区附近的地表土壤磁化率平均值高达539.92×10~(-8)m~3kg~(-1),分别是位于其下风方向农田、青王公路沿线和东湖路沿线地表土壤磁化率平均值的2.64、5.10和6.53倍:塘林湖沉积物的磁性普遍高于郭郑湖,如塘林湖表层沉积物磁化率的平均值为217.21×10~(-8)m~3kg~(-1),是郭郑湖表层沉积物磁化率平均值的1.37倍。各种环境载体中磁性颗粒的粒度同样存在明显差异,如对于相距约16 km的龟山公园与磨山公园,前者道路尘埃中亚铁磁性颗粒粒度普遍小于后者:青山工业区附近地表土壤中的亚铁磁性颗粒明显大于公路沿线地表土壤中的磁性颗粒,前者主要以1μm左右为主,而后者的磁性颗粒通常小于0.5μm。道路尘埃、地表土壤和湖泊沉积物中污染物(以重金属和沉积物总有机质为代表)含量与样品磁性强弱空间分布具有明显的相似性。通常污染物的含量与反映磁性矿物含量的磁性参数呈现显着的正相关,但在局部环境中,两者的关系较为复杂。如道路尘埃磁化率、饱和磁化强度和饱和等温剩磁在磨山公园与大多数重金属(如Co、Cu、Cr、Fe、Pb、Zn、Mn和Ni等)含量的皮尔逊(Pearson)相关系数普遍高于0.800(显着水平α=0.01),而在龟山公园相关性较差。近地表土壤和湖泊沉积物磁化率、非磁滞剩磁和饱和等温剩磁与Cu、Pb和Zn含量显着正相关,如地表土壤磁化率与Cu、Pb和Zn的Pearson相关系数分别为0.736、0.675和0.678(α=0.01);东湖沉积物饱和等温剩磁与Cu、Fe、Pb和Zn含量及反映总有机质含量的烧失量(LOI)的Pearson相关系数分别为0.665、0.421、0.794、0.581和0.845(α=0.01)。环境载体磁性参数与污染物含量的显着相关性,为污染物的含量和空间分布提供了磁性代用指标,为利用磁性测量进行环境污染调查和评价奠定了基础。通过对近地表土壤和湖泊沉积物代表样品薄片的SEM/EDX分析发现,在地表土壤和表层沉积物中存在大量粗颗粒的富含Fe的氧化物球形颗粒,直径分别介于3～12.5μm和5.5～90μm,颗粒中Fe的含量分别介于11.49～84.42wt%和17.11～73.72wt%,有些颗粒含有少量的Al和Si等元素,以铁氧化物相、含铝硅的铁氧化物相和含铁的铝硅酸盐相为主,系典型的煤燃烧和钢铁冶炼等高温产物;底层土壤和深层沉积物中含Fe颗粒相对较少,形状不规则,以碎屑状为主,成分以似赤铁矿(或磁赤铁矿)主。此外,地表土壤中含有少量的磁赤铁矿,反映了磁铁矿的低温氧化作用;沉积物中含有少量的Fe的硫化物,且含量随着深度的增加而增加,反映了水体中的还原环境随着深度的增加而增强。道路尘埃、近地表土壤与湖泊沉积物磁性变异特征对污染环境变化具有非常灵敏的响应。如对于龟山公园和磨山公园,道路尘埃的主要磁性载体均为磁铁矿,但是磨山公园道路尘埃磁性普遍高于龟山公园,磁化率、饱和磁化强度和饱和等温剩磁强度平均值分别是龟山公园的1.31、1.57和1.36倍,而且磨山公园尘埃磁性颗粒粒度大于龟山公园,反映了它们环境背景的差异:龟山公园被交通流量极高的主干公路所包围,主要为交通污染,而磨山公园位于东湖风景区,尘埃磁性颗粒主要来自上风方向工业区工业生产排放的燃煤飞灰和工业粉尘;青山工业区附近和公路沿线地表土壤中高含量的亚铁磁性颗粒及磁性参数与重金属(如Cu、Pb和Zn)的显着相关性,分别反映了工业生产(如钢铁冶炼、燃煤发电和水泥生产等)和交通活动(如汽车尾气和车体磨损等)对近地表土壤造成的重金属污染;东湖表层沉积物磁性的明显增强及在其中所发现大量球形(似)磁铁矿颗粒,磁性参数与重金属和总有机质含量的显着相关性,揭示了位于东湖上风方向的青山工业区工业生产活动对东湖的长期污染。道路尘埃、地表土壤和城市湖泊沉积物叁种环境载体对城市污染环境磁响应在空间和时间尺度上具有显着的差异。道路尘埃污染源相对单一,主要受到交通活动的影响,但易受到人类活动的干扰,其磁性特征所反映的环境污染变化信息时间尺度较短、空间尺度较小。地表土壤主要受到其附近工业生产活动和交通排放的输入,受到与污染源距离和风向方位的影响,其磁性特征具有地域差异,但携带的环境污染信息时间尺度较道路尘埃要长,空间尺度也相对较大。湖泊大面积水域除了接收大气降尘以外,受到地表径流从其汇水区带来的各种物质的输入,反映环境变化的空间尺度较大,在未受大范围的人为活动干扰(如清淤)的情况下,它会持续稳定地接收外界输入,沉积物磁性记录了汇水区范围内较长时间尺度的环境演化历史。但由于湖沉积物来源复杂,磁性矿物受到水体氧化—还原环境的改造和影响,使得其磁性信息变得复杂。通常,通过对沉积物的综合分析可以排除这些沉积后作用的干扰,获取可靠的反映湖区环境变迁的相关磁性信息,是区域长期环境演化历史的理想记录载体。根据沉积物磁性垂向变化特征,以沉积速率作为时间标尺,结合东湖周边地区相关工业历史资料,初步建立了东湖周边地区城市化过程导致的污染环境演化历史的“磁”记录。结果表明,20世纪50年代以前,东湖周边环境及东湖水体环境质量较好,此时沉积物的磁性相对较弱,沉积物主要以湖泊汇水区地表土壤和岩石风化碎屑物等自然源输入为主。然而,自1957年武汉钢铁公司和青山热电厂建成投产,东湖被人为地与长江完全隔绝之后,沉积物磁性的开始增强,且随着20世纪80年代武汉市城市化进程的加快及东湖周边工业生产的迅速发展(如武汉钢铁公司和青山热电厂生产规模的扩大),沉积物磁性显着增强,并在20世纪90年代达到最高,然后一直保持高水平。这一结果表明,连续的城市湖泊沉积序列的磁性变异特征可以记录其汇水区城市化过程中环境污染演变历史。
单红丹, 卢升高[6]2005年在《火电厂粉煤灰的矿物磁性及其环境意义》文中提出火电厂排放的粉煤灰是重要的大气颗粒污染物之一,利用粉煤灰的磁性监测环境污染是新近发展的新手段。应用矿物磁测技术和X射线衍射对浙江省主要电厂排放的粉煤灰的矿物磁性特征和磁性矿物学,以及与重金属元素的关系进行了研究,结果表明粉煤灰具有较高的磁化率(χ)、软剩磁(IRM20mT)和饱和等温剩磁(SIRM)值,粉煤灰频率磁化率(fχd)的平均值为2.5%,磁性矿物以多畴(MD)颗粒存在,粉煤灰的剩磁矫顽力(BCR)在42~53mT之间。矿物测试结合X射线衍射分析表明粉煤灰中的氧化铁矿物以Fe3O4和Fe2O3-α为主,粉煤灰的磁化率与Fe、Mn、Pb、Zn、Cu、Cd含量呈显着线性正相关,相关系数(r)分别是0.924,0.866,0.725,0.756,0.945和0.867,磁化率可作为粉煤灰中重金属元素含量的代用指标。
刘晓文[7]2009年在《干旱区典型土壤—植物系统中主要重金属行为过程及风险性研究》文中研究指明土壤-植物系统重金属行为过程和风险的研究对于阻断重金属污染物进入食物链，防止对人体健康造成损害，促进土地资源的保护与可持续发展具有重要的意义；同时也为重金属污染土壤的修复和管理提供技术支撑。本文使用野外调查、野外淋滤试验、盆栽试验、室内淋滤试验、室内样品测试分析等方法以河西绿洲为例研究了干旱区典型土壤-植物系统中主要重金属行为过程及风险性，包括表层土壤重金属的空间变异规律、土壤重金属的纵向迁移机理、土壤重金属生物有效性以及潜在风险性。主要结论有：(1)金昌市表层土壤中Zn、Ni、Cu、Pb、Cd五种重金属元素的平均含量均超过了甘肃土壤背景值，其中Ni的平均含量还超过了国家土壤环境质量二级标准，Cu的平均含量甚至超过了国家土壤叁级标准。不同土地类型下Zn含量的比较为林地＞农田＞居民区及公园＞公路绿化带＞戈壁；不同土地类型下Ni含量的比较为林地＞居民区及公园＞公路绿化带＞农田＞戈壁；不同土地类型下Pb含量的比较为农田＞居民区及公园＞公路绿化带＞林地＞戈壁；不同土地类型下Cu含量的比较为林地＞公路绿化带＞居民区及公园＞农田＞戈壁；不同土地类型下Cd含量的比较为林地＞居民区及公园＞公路绿化带＞农田＞戈壁。对于这五种元素来说，土地类型对土壤中重金属含量的影响程度为：Pb＞Zn＞Cd＞Cu＞Ni。(2)金昌市表层土壤中的Zn、Pb和Cd叁种元的单因子污染均处于一级即清洁水平。相比之下，Ni和Cu的污染比较严重，其中，这五种土地类型土壤中的Ni均达到了四级即重度污染水平；公路绿化带、居民区及公园和林地土壤中的Cu均达到了四级即重度污染水平，戈壁和农田中的污染等级略低，均处于二级即轻度污染水平。五种土地类型下，Zn、Ni、Pb、Cu、Cd的内梅罗综合污染指数均为：Ni＞Cu＞Cd＞Zn＞Pb。地积累指数的结果表明，金昌市土壤中Zn和Pb的整体水平处于无污染程度，Cd处于轻度-中等污染程度，Ni处于中等污染程度，Cu的污染最为严重，处于中等-强污染程度。不同土地类型下土壤中重金属污染频率的结果显示，Pb不存在严重污染的情况，Zn和Cd严重污染的地区相对比较少，主要分布在农田和林地中；严重污染情况比较突出的Cu和Ni的不同土地类型比较为：Cu：公路绿化带＞居民区及公园＞林地＞农田＞戈壁；Ni：居民区及公园＞林地＞公路绿化带＞农田＞戈壁。地积累污染指数的空间分布结果跟各重金属污染浓度的分布结果一致。从分布范围上来看，Cu＞Ni＞Cd，Zn和Pb的污染范围均相对较小，并且Pb的污染水平也比较低。(3)金昌市农田土壤中重金属元素活化率中以Cu的活化率最高，虽然Cd的总量比较低，但其活化率却仅次于Cu，这两种元素的生物危害相性相对较大，研究区土壤中Zn、Pb的活化率相对较低，对作物的危害较小。Ni的活化率也不高，但由于其总量比较高，所以也存在一定程度的生物危害性。因子分析的结果为，研究区表层农田土壤中的Cu和Ni主要来源于工矿业活动；Zn、Cd、Pb则主要来源于农业生产活动。潜在生态风险评估则显示，接近一半的土壤样点的重金属潜在生态风险等级达到了中度及以上水平；从潜在生态危害单项系数来看，Cd＞Cu＞Ni＞Pb＞Zn，其中，Cu、Ni和Cd存在不同程度的潜在生态危害，Pb、Zn这两种元素的潜在生态风险则均处于低危害水平。有效态重金属Zn、Ni、Cu、Pb、Cd的含量均在白家咀和马家崖子附近存在高值区，并且Cu和Ni的EDTA提取态浓度值在东湾附近也比较高。此外，在中牌八队附近，EDTA提取态Cd的浓度值也偏高。寄予农产品质量安全的重要性，当地在进行粮食生产的同时，应增强农田土壤的安全性，严格控制土壤污染物，推行标准化农业生产。对于生态风险比较高的农田，应对其进行限制生产，并采取一定的措施进行修复。(4)野外淋滤试验和室内柱状实验中重金属的剖面分布特征相似，基本表现为外源重金属Cu、Zn、Pb、Cd进入土壤后，主要在表层10cm土层中富集，体现了重金属的表聚性；外源重金属进入土壤后，迁移距离短，试验时期内，迁移距离为15-20cm，自然剖面中迁移距离为45cm，外源重金属进入土壤后，虽然能在土壤中富集，但其土壤中富集的深度影响有限，目前未对地下水构成风险。野外调查所采集的耕作土壤剖面重金属变异规律研究中发现：Cu、Ni的表层富集现象明显，剖面各层Cu、Zn、Ni的总量分布差异较大。其中元素Cu和Ni分布规律相似，其浓度表现为表层至下先递减后稳定，同时这两中元素在各剖面中的迁移距离相当，基本在45cm附近，土壤剖面Zn的总量分布没有明显的规律性。受人类活动影响较大的五个剖面土壤的表层、亚表层中Cu含量和表层、亚表层以及心土层中的Ni含量基本超过中国环境质量二级标准，研究区域部分耕作土壤不再适合农作物生长，建议进行土壤修复。(5)外源重金属的加入，改变了重金属在土壤中的赋存形态，Cu、Zn、Pb主要表现为在表层0-10cm土层中碳酸盐态Cu，碳酸盐态Zn和铁锰氧化态Zn，碳酸盐态Pb所占比例较对照剖面明显增加。而元素Cd表现为剖面各土层中可交换态Cd含量均明显增加。虽然各元素含量分布特征受外源重金属的添加浓度和灌溉水pH影响不突出，但各元素的具体形态分布却在一定程度上受到影响。总体表现为Cd和Zn易受灌溉水pH值的影响，其中Cd影响最为明显。元素Cu和Pb易受外源添加量的影响。野外调查所采集的耕作土壤剖面中Cu主要以有机态和残渣态存在；Zn以参渣态为主要赋存形态；Ni主要以铁-锰氧化态和残渣态存在，叁种元素的可交换态含量最少，不足1％。受外源Cu、Ni的影响，在土壤剖面中Cu和Ni有明显的形态变化层位，且该层位与它们在剖面中的迁移距离基本一致。0-45cm基本表现为有机态Cu＞残渣态Cu＞铁-锰氧化态Cu、碳酸盐态Cu＞可交换态Cu；Ni的铁-锰氧化态＞有机态、残渣态、碳酸盐态＞可交换态。45cm后的各层中Cu、Ni主要以残渣态存在。Zn在所有土层中均以残渣态为主要赋存形态。金昌城郊耕作土壤中Cu、Ni主要受人为活动影响，Zn主要来源于母岩成土过程。人为活动增加了土壤中Cu、Ni的含量，增大了Cu、Ni的潜在生物效应。(6)元素Cu、Ni易于在金昌市种植的小麦根部蓄积，元素Zn易于在小麦籽粒中积累。Cu、Ni、Zn叁种元素在小麦体内的迁移能力为：Zn＞Cu＞Ni。金昌市野外调查的小麦籽粒中Cu的平均含量为9．37mg／kg，最大含量为11．64mg／kg，其中有部分样品超过国家食物卫生标准，超标率为18．18％；Zn在籽粒中的平均含量为31．39mg／kg，最大含量为43．25mg／kg，所有样品均未超过国家食物卫生标准；小麦籽粒中Ni的平均含量为3．57mg／Kg，最大含量为5．5mg／kg，以人造奶油卫生标准的1．0mg／Kg作为参考值，研究中的所有小麦样品籽粒中Ni浓度均远高于该标准值，可见研究区域的小麦籽粒中Ni超标突出，造成通过饮食方式造成的健康风险较大，应对所研究的区域进行重金属污染的土壤进行修复或改变种植方式。(7)盆栽试验研究发现油菜的地上部、根部分别对Cd、Pb有较另外部分强的累积能力，油菜各部分对Zn的累积能力向差不多；芹菜的根部对Cd、Zn、Pb具有较地上部分更强的累积能力；胡萝卜地上部分对Cd的累积能力较根部略强，Zn、Pb均为低添加浓度下在胡萝卜地上部的累积能力较根部强，而在较高剂量的添加浓度下根部的累积能力略高于地上部分。从不同蔬菜相同部位的对比分析可知，叁种蔬菜中胡萝卜对Cd、Zn、Pb的累积能力最差，芹菜的根部和油菜的地上部分累积能力相对比较强。种植叁种蔬菜后土壤中Cd、Zn、Pb各形态的变化各不相同。油菜原状土壤中Cd主要以残渣态和碳酸盐结合态的形式存在，油菜试验土壤中的Cd则以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态为主要的存在形式：芹菜原状土壤中Cd主要以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态形式存在，芹菜试验土壤中的Cd则主要以碳酸盐结合态和可交换态的形式存在；胡萝卜原状土壤中Cd的主要存在形态为残渣态，在低Cd添加浓度下的胡萝卜试验土壤中，残渣态仍是主要的存在形态，但随着外源Cd添加量的增加，残渣态的比例大幅度降低，可交换态和碳酸盐结合态成为主要的存在形式。油菜原状土壤中Zn主要以残渣态的形式存在，油菜试验土壤中的Zn则以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态为主要的存在形式；芹菜原状土壤中Zn主要以残渣态形式存在，芹菜试验土壤中的Zn则主要以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态的形式存在；胡萝卜原状土壤中Zn的主要存在形态为残渣态，胡萝卜试验土壤中的Zn除铁锰氧化物结合态的含量比较高以外，残渣态的含量相对其他形态也比较高。油菜原状土壤中Pb主要以残渣态形式存在，油菜试验土壤中的Pb则以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态为主要的存在形式；芹菜原状土壤中Pb主要以残渣态和铁锰氧化物结合态形式存在，芹菜试验土壤中的Pb主要以碳酸盐结合态和和铁锰氧化物结合态的形式存在；胡萝卜原状土壤中Pb的主要存在形态为残渣态，在胡萝卜试验土壤中以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态为主要的存在形式。从生物有效性的角度出发，对土壤中各元素形态与蔬菜中重金属含量之间的相关分析可知，土壤中Cd的可交换态均为叁种蔬菜的有效态，土壤中Zn的可交换态和碳酸盐结合态均为油菜和芹菜的有效态，Zn的碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态则为胡萝卜的有效态，对油菜吸收有效的Pb形态为土壤中的可交换态和碳酸盐结合态，对芹菜吸收有效的Pb有效态形式为土壤中的可交换态，对胡萝卜吸收Pb有效的形态则为碳酸盐结合态。Zn和Pb在叁种蔬菜中的有效态形式存在一定的差异。对叁种蔬菜富集系数的比较分析可知，芹菜对Cd、Zn、Pb的富集能力均为最强，胡萝卜对Cd和Zn的富集能力最弱，油菜对Pb的富集能力最弱：从转运系数的对比分析则可以看出，Cd、Zn、Pb在芹菜体内的迁移能力均是最弱的，在较低外源金属添加情况下，Cd和Zn均在胡萝卜中的迁移能力最强，随着添加浓度的增加，这两种元素在油菜中的迁移能力超过了在胡萝卜中的迁移能力，除对照点外，Pb在胡萝卜中的迁移能力一直为最强。
参考文献：
[1]. 粉煤灰的环境磁学行为与生态化学[D]. 竹蕾. 浙江大学. 2004
[2]. 首钢地区颗粒物磁学特征研究[D]. 李勇. 中国地质大学（北京）. 2006
[3]. 临汾市树叶磁性的时空变化特征及其对大气重金属污染的指示[J]. 曹丽婉, 胡守云, Appel, Erwin, 师尚礼, 尹刚. 地球物理学报. 2016
[4]. 丽水市城市土壤中重金属和磷的空间分布、磁学监测和污染风险评价[D]. 王虹艳. 浙江大学. 2010
[5]. 武汉市东湖地区城市化过程环境磁学响应研究[D]. 杨涛. 中国地质大学. 2008
[6]. 火电厂粉煤灰的矿物磁性及其环境意义[J]. 单红丹, 卢升高. 矿物学报. 2005
[7]. 干旱区典型土壤—植物系统中主要重金属行为过程及风险性研究[D]. 刘晓文. 兰州大学. 2009
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