基于地理探测器的广西土壤镉来源识别及高风险靶区界定

作     者：邓齐玉 

作者单位：广西师范学院 

学位级别：硕士

导师姓名：赵银军

授予年度：2018年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 120405[管理学-土地资源管理] 

主      题：地理探测器 土壤镉 来源 高风险靶区 广西 

摘      要：土壤重金属污染问题已成国内外共同面临的棘手问题,对土壤重金属镉污染的研究是近年来国内外学者研究热点之一。但在以往的研究中,对土壤重金属镉研究只是传统的选定研究区后进行野外采样定点分析,费时费力,且样点检测结果只具有单点属性而缺乏空间大区域特征。尤其在对土壤镉的来源分析方面,缺乏对大区域尺度的土壤镉主要影响因子识别以及土壤镉高风险区域研究。广西属于土壤镉污染高风险区,基于大尺度的广西土壤重金属镉污染来源问题研究亟待展开。随着空间分析技术的发展,为从空间上明确土壤镉高风险区的界定和发现主要因子及其主要影响类型(范围)提供新的切入点和研究视角,并结合野外采样分析等手段,可进一步推进土壤重金属镉来源研究的深度和广度。本文以野外采样、中国环境科学研究院以及文献收集的土壤重金属镉含量作为指标变量,拟定地貌类型、矿产资源开采区、土壤类型、植被类型、土壤全磷含量、土地利用类型、岩层类型、地质年代以及土壤质地等数据作为因子数据,选用崇左龙州县和刁江流域(河池南丹县、金城江区以及都安县)分别作为无矿产研究区和矿产研究区,利用地理探测器模型分析影响因子与土壤镉含量分布之间的关系,分析形成无矿产区和矿产区土壤重金属镉异常的主要影响因子及其主要影响类型或范围,并借助GIS技术界定了广西土壤镉高风险靶区,最后结合野外采样及文献资料对结果进行了验证。本文的主要研究内容及结果如下:(1)分析广西土壤镉含量空间分布特征土壤镉高值区分布集中,主要集中分布在广西的河池、百色、崇左、南宁北部、来宾大部、柳州南部以及桂林东北部等地区,沿西北走向。(2)基于地理探测器分析影响无矿产区土壤镉含量分布的主要影响因子及其主要影响类型或范围选用崇左市龙州县作为无矿产研究区,以野外采样镉含量数据作为指标变量,拟定的11个因子中不考虑矿产资源开采区,分析无矿产区土壤镉分布与影响因子间的关系。研究结果发现,土壤类型、地质年代、岩层类型以及地貌类型显著影响土壤镉含量的分布,作为主要影响因子;石灰(岩)土、石炭系、碳酸盐岩和喀斯特地区为主要影响土壤镉分布的类型。(3)基于地理探测器分析影响矿产区土壤镉含量分布的主要影响因子及其主要影响类型或范围选用刁江流域(河池南丹县、金城江区以及都安县)作为矿产研究区,以中国环境科学研究院的镉含量数据作为指标变量,分析矿产区土壤镉分布与影响因子间的关系。研究结果发现,矿产资源开采区和岩层类型显著影响土壤镉含量的分布,作为主要影响因子;铅锌矿、花岗岩和花岗斑岩是影响矿区土壤镉含量分布的主要环境特征,其中花岗岩和花岗斑岩是形成铅锌矿床的主要成矿物质来源,与铅锌矿床的形成密切相关。(4)广西土壤镉高风险靶区的界定根据分析出的形成无矿产区和矿产区的土壤镉含量分布的主要影响类型或范围,利用Arc GIS10.1绘制广西土壤镉高风险靶区分布图。高风险靶区主要集中广西的河池、百色、崇左、南宁北部、柳州南部、来宾以及桂林东北部等地区。(5)土壤镉高风险靶区验证以南宁市马山县和河池市环江县分别作为无矿产区和矿产区验证区,验证地理探测器分析的形成广西土壤镉分布的主要影响类型(范围),即划定的土壤镉高风险靶区,验证结果证明界定的土壤镉高风险靶区具有较高的准确性。