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作者：蒋慧豪长江大学

学位级别：硕士

一直以来,有色金属冶炼活动被认为是重金属最重要的人为排放源之一。我国有色金属冶炼厂众多,对周边地区土壤造成了严重的重金属污染,并对人群健康形成极大威胁。湖北省大冶市矿产资源丰富,该地区长期的矿冶活动引起了严重的重金属污染... 详细信息

一直以来,有色金属冶炼活动被认为是重金属最重要的人为排放源之一。我国有色金属冶炼厂众多,对周边地区土壤造成了严重的重金属污染,并对人群健康形成极大威胁。湖北省大冶市矿产资源丰富,该地区长期的矿冶活动引起了严重的重金属污染,并已显现出初步的人体健康受损效应。为研究大冶有色冶炼区土壤重金属污染现状,分析了研究区Co、Zn、Mn、Ni、Cu、Pb、As、Cr、Cd和Sb这10种土壤重金属含量水平,采用富集因子法、污染负荷指数法、地统计方法分析该区域土壤重金属污染特征与空间分布;结合相关性分析和正定矩阵因子分析模型对金属污染来源进行解析;并运用潜在生态风险评价模型和人体健康风险模型对研究区土壤重金属进行生态风险评价和健康风险评价。本论文取得以下研究结果:(1)冶炼区周边土壤重金属Co、Zn、Mn、Ni、Cu、Pb、As、Cr、Cd和Sb的平均含量分别为17.85、244.22、625.15、28.76、273.51、75.03、30.77、61.89、3.24和3.78 mg/kg。其中,Co、Zn、Cu、Pb、As、Cd和Sb的平均含量均高于湖北省土壤背景值,分别是背景值的1.16、2.92、8.91、2.81、2.50、19.04和2.29倍。不同土地利用方式下土壤重金属的含量存在差异,建设用地土壤中Zn、Cu、Pb、As、Cd和Sb的含量显著高于农用地和自然用地,表明这6种重金属受人为活动的影响较大。Co、Mn、Ni和Cr的含量在不同土地利用方式之间的差异并不显著,表明人为活动对这4种重金属的影响较小。剖面土壤中重金属含量分布显示Zn、Cu、Pb、As、Cd和Sb明显在表层富集,含量从表层(20 cm)到次表层(40 cm)明显降低,之后随着深度的增加,含量逐渐降低。说明这6种重金属在表层累积,可能主要来源于冶炼等人为活动。Co和Mn的含量随着深度的增加而升高,说明Co和Mn主要来自与成土母质等相关的自然来源。Ni和Cr的含量在各层之间变化不大,说明这2种重金属受人为活动的影响较小,可能主要来源于自然来源。运用富集因子法和污染负荷指数法对研究区土壤重金属进行污染评价。结果显示研究区土壤重金属Zn、Cu、Pb、As、Cd和Sb富集明显,尤其是Cd和Cu的富集水平极高,污染极为严重;污染负荷指数显示研究区整体处于严重污染,其中,中度污染和严重污染等级的样点数占总点位数的76.71%。(2)研究区土壤重金属的块基比大小依次为As>Pb>Cu>Cd>Zn>Sb>Co>Mn>Ni>Cr。Mn、Ni和Cr的块基比分别为0.248、0.230和0.191,空间自相关性较强,受空间结构性因素的影响较大;As、Pb、Cu、Cd、Zn、Sb、Co的块基比分别为0.684、0.574、0.541、0.529、0.517、0.436和0.344,空间相关性中等,受人为随机性因素影响较大。研究区土壤中重金属Co、Cu、As、Cd、Sb分布较为一致,高值区主要都位于冶炼厂附近;Pb和Zn的空间分布相似,高值区位于冶炼厂周围以及研究区中部主要道路附近;Mn、Ni、Cr的空间分布与上述重金属有所差异,高值区范围小,且较为随机。(3)通过富集因子分析、空间分布特征分析、相关性分析和PMF模型对研究区土壤重金属的来源进行定量识别,结果可知研究区土壤重金属主要有4个来源因子。Cu、Cd和As主要来自于施用农药、化肥等相关农业活动;Zn和Pb主要由交通排放源贡献;Co、Mn、Ni和Cr主要来源于受成土母质等因素影响的自然来源;Co、Cu、As、Cd和Sb的来源与冶炼活动及合金加工、电镀等其他工业活动有关。四个来源因子的贡献率分别为12.14%、23.07%、33.46%和31.33%。人为活动是研究区土壤重金属来源的主导因素,占重金属来源总贡献率的66.54%。(4)潜在生态风险评价结果显示,Cd的单项潜在生态风险指数均值(488.91)最大,达到了极高生态风险水平,Cu(44.55)次之,达到中等生态风险水平,而Co、Zn、Mn、Ni、Pb、As、Cr和Sb的单项潜在生态风险指数均值均小于40,属于轻微生态风险。研究区的综合生态危害指数平均值为598.87,达到高生态风险级别。研究区生态风险的主要贡献因子是Cd,贡献率高达81.64%,需要引起重视。轻微、中等、较高和高这4个风险等级的样点比例分别为6.85%、27.40%、16.44%和49.31%。(5)研究区成人和儿童的非致癌总风险指数THI分别为0.23和2.06,表明冶炼区周边土壤重金属对儿童造成了显著的非致癌健康风险,而对成人造成的非致癌健康风险尚在可接受水平。经口摄入是两个群体非致癌健康风险的主要暴露途径。As对成人的非致癌风险贡献最大,As、Pb、Cr对儿童的非致癌风险影响均较大,尤其是As对儿童健康

关键词：有色冶炼重金属空间分布来源风险评价

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典型产业承接区土壤砷含量的空间分布特征及影响因素

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环境化学 2021年第1期40卷 204-212页

作者：温鹏翀温汉辉蔡立梅罗杰蒋慧豪长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室武汉430100 长江大学资源与环境学院武汉430100 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广州510640 广东省有色金属地质局940队清远511500

本文以揭阳市为研究区域,采集了1330个表层土壤(0—20 cm)样品和331个深层土壤(150—200 cm)样品,利用富集因子法分析了表层土壤中As的污染状况,通过GIS空间分析技术以及单因素分析法探究了土壤As的空间分布特征以及影响因素.结果表明,... 详细信息

本文以揭阳市为研究区域,采集了1330个表层土壤(0—20 cm)样品和331个深层土壤(150—200 cm)样品,利用富集因子法分析了表层土壤中As的污染状况,通过GIS空间分析技术以及单因素分析法探究了土壤As的空间分布特征以及影响因素.结果表明,研究区表层土壤As含量的均值为6.03 mg·kg^(-1),低于该区土壤背景值(7.16 mg·kg^(-1))及农用地土壤污染风险管控值(20 mg·kg^(-1)),大部分土壤为轻微污染和中度污染.揭阳市表层土壤As含量高值区分布于揭阳市东北部、中部和西南部地区,低值区分布于西北部和东南部地区.土壤类型、成土母质和土地利用类型是影响表层土壤As含量的重要因素,在不同土壤类型中,黄壤和赤红壤As含量相对较高;不同成土母质中,粉砂岩母质土壤As含量显著高于其他母质;在不同土地利用类型中,农用地土壤As含量最高.

关键词：土壤As 空间分布污染评价影响因素

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广东揭阳市土壤铜的分布特征及其影响因素

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现代地质 2021年第1期35卷 293-300页

作者：黄昌辰温汉辉蔡立梅罗杰蒋慧豪长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室湖北武汉430100 长江大学资源与环境学院湖北武汉430100 广东省有色金属地质局940队广东清远511500 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广东广州510640

以广东省揭阳市土壤为研究对象,测定了1330个表层土壤样(0~20 cm)和331个深层土壤样(150~200 cm)的Cu含量,据此研究土壤Cu的分布特征和影响因素。利用富集因子、GIS空间分析和方差分析等方法,综合分析了研究区土壤铜富集特征、空间分布... 详细信息

以广东省揭阳市土壤为研究对象,测定了1330个表层土壤样(0~20 cm)和331个深层土壤样(150~200 cm)的Cu含量,据此研究土壤Cu的分布特征和影响因素。利用富集因子、GIS空间分析和方差分析等方法,综合分析了研究区土壤铜富集特征、空间分布特征及其影响因素,遵循国家标准评价了土壤铜污染风险。结果表明:表层土壤铜含量均值为9.49 mg/kg,远低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB15618—2018)中Cu风险筛选值(50 mg/kg);表层土壤铜的富集程度处于未富集和轻微富集水平,不存在明显的铜富集情况;表层土壤铜高值区主要分布在榕城区中部、揭西县东南部以及惠来县西部和北部;成土母质和土地利用方式是研究区表层土壤铜含量的主要影响因素,土壤类型对其也有一定影响,不同成土母质中,第四纪沉积物土壤铜含量最高;不同土地利用方式下,建筑用地土壤铜含量显著高于其他土地利用方式;不同土壤类型中,水稻土土壤铜含量最高。

关键词：揭阳市土壤铜分布特征影响因素

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土壤硒富集空间分布特征及影响因素研究

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农业工程学报 2019年第10期35卷 83-90页

作者：蔡立梅王硕温汉辉罗杰蒋慧豪何明皇穆桂珍王秋爽王涵植长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室武汉430100 长江大学资源与环境学院武汉430100 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广州510640 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州510640 广东省有色金属地质局第940队清远511500

以揭阳市土壤为对象,系统采集了表层土壤样(0~20 cm)1 330个和深层土壤样(150~200 cm)331个,并利用相关性分析、回归分析、方差分析及GIS空间分析技术等方法对土壤硒的含量分布、富集特征及影响因素进行了系统的分析。结果表明,揭阳市... 详细信息

以揭阳市土壤为对象,系统采集了表层土壤样(0~20 cm)1 330个和深层土壤样(150~200 cm)331个,并利用相关性分析、回归分析、方差分析及GIS空间分析技术等方法对土壤硒的含量分布、富集特征及影响因素进行了系统的分析。结果表明,揭阳市表层土壤Se含量处于0.02~2.01 mg/kg之间,几何平均值为0.48 mg/kg,是中国土壤Se平均含量的1.66倍。揭阳市土壤总体呈足硒及富硒特征,不存在硒过剩,极少区域土壤呈硒缺乏特征,表层与深层土壤表现基本一致,富硒土壤主要分布于普宁市、惠来县及北部边缘。表层土壤中Se富集面积达到52.03%,但在空间上分布零散,这可能与母质、土壤类型等因素有关。强富集区域集中分布于花岗岩与粉砂岩为母质的土壤区,而大部分由第四纪冲积物形成的土壤无富集。方差分析表明:不同母质、土壤类型及土地利用方式对土壤Se的含量及富集水平均造成不同程度的影响,其中影响揭阳市表层土壤Se含量的主要因素为成土母质。除此之外,土壤理化性质及海拔也是影响揭阳市表层土壤Se富集的重要因素。回归分析表明表层土壤Se与pH值呈极显著的负相关,并且分别与有机碳、Fe2O3及Al2O3呈极显著线性正相关。

关键词：土壤硒分布富集特征影响因素揭阳市

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广东揭阳土壤镉含量的空间分布特征及影响因素

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现代地质 2020年第1期34卷 88-96页

作者：王娟恒温汉辉蔡立梅罗杰王硕王秋爽穆桂珍蒋慧豪长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室湖北武汉430100 长江大学资源与环境学院湖北武汉430100 广东省有色金属地质局940队广东清远511500 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广东广州510640

以广东省揭阳市土壤为研究对象,采集了1330个表层土壤(0~20 cm)样品和331个深层土壤(150~200 cm)样品,通过GIS空间分析技术、半变异函数拟合和方差分析等方法对研究区土壤镉含量的富集特征、空间分布、结构特征以及影响因素进行了系统... 详细信息

以广东省揭阳市土壤为研究对象,采集了1330个表层土壤(0~20 cm)样品和331个深层土壤(150~200 cm)样品,通过GIS空间分析技术、半变异函数拟合和方差分析等方法对研究区土壤镉含量的富集特征、空间分布、结构特征以及影响因素进行了系统分析。结果表明,研究区表层土壤镉含量的均值为0.09 mg/kg,高于该区土壤背景值,但低于GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》的标准值。通过富集因子法研究表明,研究区表层土壤镉主要为轻微污染和中度污染。从结构特征来看,研究区表层土壤镉含量呈中等空间相关性。揭阳市表层土壤镉含量高值区主要分布在人类活动密集的东部和南部地区。土地利用类型、成土母质和土壤类型是影响表层土壤镉含量的重要因素,在不同土地利用方式下,建筑用地土壤镉含量最高;不同成土母质中,第四纪沉积物土壤镉含量显著高于其他母质;不同土壤类型中,水稻土的镉含量相对较高。

关键词：土壤镉空间分布影响因素揭阳广东

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土壤-水稻系统中重金属的富集特征及对土壤元素标准限的判定

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环境化学 2018年第7期37卷 1508-1514页

作者：王硕罗杰蔡立梅王秋爽唐翠华穆桂珍蒋慧豪长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室武汉430100 长江大学资源与环境学院武汉430100 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州510640

在调查研究广东省江门市土壤与水稻元素的含量基础上,对江门市水稻重金属元素的富集特征进行了探讨,并根据水稻重金属富集系数与土壤重金属含量的关系趋势,对暂无明确标准的土壤元素进行适宜含量的判定.结果表明,水稻重金属As、Cu、Pb... 详细信息

在调查研究广东省江门市土壤与水稻元素的含量基础上,对江门市水稻重金属元素的富集特征进行了探讨,并根据水稻重金属富集系数与土壤重金属含量的关系趋势,对暂无明确标准的土壤元素进行适宜含量的判定.结果表明,水稻重金属As、Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Hg和Cr元素中,部分样品Cd的富集系数大于1且小于2,表明存在一定的富集状况,其他元素的富集系数均未超过1,表明并无明显富集.水稻重金属的富集系数的顺序为:Cd>Cu>Zn>Ni>As>Hg>Cr>Pb.水稻中重金属元素的富集系数随土壤重金属含量升高的变化趋势分为两部分,开始为明显降低,当达到一个阈值时降低趋势明显变缓.与《土壤环境质量标准》Ⅰ级标准相比,除Hg和Pb超标率较高外,这个阈值基本处于各元素标准值的1/5—1/3之间,同时也表明土壤中各重金属含量值在此范围内为适宜含量.水稻中S、F、Cl、I、Ga、Sr、Se元素的富集系数与土壤对应元素的含量比值与重金属元素趋势一致,即可利用土壤重金属元素呈现的规律判断无明确标准元素的适宜含量范围.可以得出土壤中S、F、Cl、I、Ga、Sr、Se的含量适宜范围分别为:450—800、480—800、900—1500、2.4—4.0、75—125、123—205、1.2—2.0 mg·kg^(-1).

关键词：土壤-水稻系统重金属富集特征元素标准限广东省江门市

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韩江三角洲典型地区表层土壤汞的分布特征

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环境化学 2020年第7期39卷 1860-1871页

作者：张鸣温汉辉蔡立梅罗杰王硕王秋爽穆桂珍蒋慧豪长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室武汉430100 长江大学资源与环境学院武汉430100 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广州510000 广东省有色金属地质局940队清远511500

以韩江三角洲典型地区揭阳市为研究区域,共采集表层土壤样本1330个,深层土壤样本331个,分析土壤汞含量,利用富集因子法研究揭阳市土壤汞的污染特征;利用半变异函数模型和局部Moran I法分析土壤汞的结构特征;利用GS+软件中的半变异函数... 详细信息

以韩江三角洲典型地区揭阳市为研究区域,共采集表层土壤样本1330个,深层土壤样本331个,分析土壤汞含量,利用富集因子法研究揭阳市土壤汞的污染特征;利用半变异函数模型和局部Moran I法分析土壤汞的结构特征;利用GS+软件中的半变异函数模型和ArcGIS软件支持下的克里金插值法,得出研究区土壤汞含量分布图;探究不同成土母质和不同土地利用类型土壤汞含量的分布特征以及土壤理化性质对汞含量的影响.结果表明,揭阳市表层土壤汞的平均含量为0.079 mg·kg-1,变幅为0.008—1.053 mg·kg-1,高于研究区土壤背景值.研究区土壤汞污染不太严重,只有少部分地区处于中度污染或显著污染,无强烈污染和极强污染.研究区土壤汞含量存在强的空间相关性,说明汞具有强的迁移性.研究区土壤汞含量空间分布格局总体上呈现东北部最高并向四周逐渐降低的趋势.不同成土母质发育的土壤汞含量存在显著差异,成土母质为第四纪沉积物的土壤汞含量显著高于页岩、花岗岩、凝灰岩和粉砂岩发育的土壤.不同土地利用类型的土壤汞含量也存在显著差异,建设用地土壤汞含量显著高于未利用土地和农田用地.有机碳(SOC)和pH值均与土壤汞含量呈极显著正相关,且pH与汞的相关性(r=0.288,P<0.01)略强于SOC与汞的相关性(r=0.257,P<0.01).

关键词：汞表层土壤分布特征韩江三角洲

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中国城市地表灰尘中重金属的富集状况及空间分布特征

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地理研究 2018年第8期37卷 1624-1640页

作者：王硕蔡立梅王秋爽罗杰唐翠华穆桂珍蒋慧豪刘天勇长江大学资源与环境学院武汉430100 长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室武汉430100 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州510640

在统计中国城市地表灰尘中重金属含量的已有相关文献基础上,探讨了中国地表灰尘中Cr、Cu、Pb、Zn、Cd五种元素的空间分布特征及各省份的富集状况。搜集到的各地区地表灰尘重金属含量的研究数据分别为69、84、86、79、58个。对研究数据... 详细信息

在统计中国城市地表灰尘中重金属含量的已有相关文献基础上,探讨了中国地表灰尘中Cr、Cu、Pb、Zn、Cd五种元素的空间分布特征及各省份的富集状况。搜集到的各地区地表灰尘重金属含量的研究数据分别为69、84、86、79、58个。对研究数据剔除异常值后分别进行克里金插值和统计各省份地表灰尘重金属含量的平均值,并与土壤背景值作对比计算出累积指数,得到中国地表灰尘中重金属的空间分布状况和各省份的富集水平。结果表明:中国地表灰尘中重金属含量普遍较高,且各地区重金属含量水平存在不同程度上的差异。就整体而言,Cu、Pb、Zn三种重金属含量的空间分布较为相似,由高到低均大致呈南—北走势,而Cr含量呈中部高两侧低的趋势,Cd并无明显趋势。各省份平均值与土壤背景值相比,除Cr在山东省和贵州省无富集状况以外,各省的地表灰尘中Cu、Pb、Zn、Cd均具有一定的富集。其中,湖南省的Cd和Pb均富集最为严重,分别是土壤背景值的177.95和42.82倍;Cr在福建省富集最为严重,为背景值的7.11倍;广东省的Cu富集水平最高,是背景值的10.35倍,而Zn在江西省的富集水平最高,超出背景值39.13倍。

关键词：地表灰尘重金属富集水平空间分布中国

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广东揭西县土壤微量元素与有机质和pH的关系分析

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中国农业资源与区划 2019年第10期40卷 208-215页

作者：穆桂珍罗杰蔡立梅蒋慧豪何明皇王秋爽王硕王涵植长江大学资源与环境学院湖北武汉430100 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广东广州510640 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东广州510640

[目的]为研究广东省揭西县土壤有机质和pH对土壤中微量元素全量的影响,对研究区域土壤进行采样,共采集331份表层土样(0~20cm),测定土壤中pH和有机质以及微量元素铜、锌、锰、钼、硼和硒的含量。[方法]利用Pearson相关分析法与一元线性... 详细信息

[目的]为研究广东省揭西县土壤有机质和pH对土壤中微量元素全量的影响,对研究区域土壤进行采样,共采集331份表层土样(0~20cm),测定土壤中pH和有机质以及微量元素铜、锌、锰、钼、硼和硒的含量。[方法]利用Pearson相关分析法与一元线性回归方法对土壤微量元素全量与有机质和pH的关系进行分析。[结果]土壤中有机质的平均值为1.83%,pH的平均值为5.22,说明研究区土壤中有机质含量偏低且土壤大体上呈酸性。铜、锌、锰、钼、硼和硒的平均含量分别为10.03、61.92、302.19、1.06、16.11、0.53mg/kg,锌、锰和硒的平均值高于广东省背景值,铜、钼和硼的平均值低于广东省背景值。铜、锌、锰与pH呈极显著(P<0.01)的线性正相关关系,硒与pH呈极显著(P<0.01)的线性负相关关系;铜、锌、钼、硒与有机质之间存在着正相关的关系,锰与有机质呈负相关关系。[结论]在揭西县土壤中,随着有机质的积累,土壤中铜、锌、钼、硒和硼含量增加,锰含量减少;在酸性和中性条件下,随着pH值增大,土壤中铜、锌、锰含量增加,硒含量减少。

关键词：揭西县土壤微量元素有机质 pH

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广东省揭阳市土壤铬的空间结构及分布特征研究

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土壤 2020年第5期52卷 941-947页

作者：王涵植温汉辉蔡立梅罗杰穆桂珍王秋爽蒋慧豪王硕长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室武汉430100 长江大学资源与环境学院武汉430100 广东省有色金属地质局940队广东清远511500 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广州510640

开展对广东省揭阳市土壤Cr的调查研究,系统采集了表层(0~20 cm)土壤样1330个和深层(>150 cm)土壤样331个,测定表层和深层土壤Cr含量,并据此研究该地区Cr的空间结构及分布特征。利用富集因子法分析了Cr的污染状况,结合Geoda、GS+等软件... 详细信息

开展对广东省揭阳市土壤Cr的调查研究,系统采集了表层(0~20 cm)土壤样1330个和深层(>150 cm)土壤样331个,测定表层和深层土壤Cr含量,并据此研究该地区Cr的空间结构及分布特征。利用富集因子法分析了Cr的污染状况,结合Geoda、GS+等软件分析了Cr的结构特征、Moran指数与空间集聚效应,采用GIS空间分析技术和方差分析对Cr的空间含量分布以及影响因素进行了研究。结果表明,揭阳市土壤Cr不存在明显的污染状况,表层土壤平均Cr含量为22.39 mg/kg,低于揭阳市土壤背景值27.88 mg/kg,远低于广东省土壤背景值50.50 mg/kg。富集因子表明研究区土壤Cr富集程度多为无富集和轻微富集,分别占到75.11%和23.46%;Moran指数值为0.52,表明研究区有正相关集聚,“热点”主要分布在榕城区及揭东区的东南部、揭西县的中南部、惠来县的北部以及西南部,“冰点”主要分布在揭西县的西南部以及惠来县南边沿海地区,这与Cr含量的空间分布特征基本一致。土壤Cr主要受到成土母质的影响,成土母质为粉砂岩和页岩中的Cr含量较高,沙性母质中的Cr含量较低;不同土壤类型中水稻土Cr含量较高,风沙土含量较低;不同土地利用方式下的Cr含量差异不明显,Cr含量并未受到人为活动的明显影响。

关键词：土壤铬空间结构分布特征影响因素揭阳市

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