鐘 巧, 王勇輝, 焦 黎

(新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院, 烏魯木齊830054)

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夏爾希里地區(qū)土壤重金屬含量特征及空間變異分析

鐘 巧, 王勇輝, 焦 黎

(新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院, 烏魯木齊830054)

以夏爾希里地區(qū)為研究區(qū)，對(duì)土壤樣品中Co，Cr，Cu，Mn，Ni共5種重金屬的含量特征和空間分異規(guī)律進(jìn)行了研究，采用單因子和內(nèi)羅梅法分析土壤重金屬的污染程度，并利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析研究區(qū)土壤重金屬的空間分異特征等。結(jié)果表明：研究區(qū)5種土壤重金屬含量為：Mn>Cr>Cu>Ni>Co，5種重金屬和有機(jī)質(zhì)均屬于中等變異強(qiáng)度；相關(guān)性分析結(jié)果顯示：Co與Cu，Mn呈現(xiàn)顯著相關(guān)；Cr與Cu，Ni有顯著正相關(guān)；有機(jī)質(zhì)與Cr，Mn，Cu，Ni均呈現(xiàn)正相關(guān)；重金屬含量空間分異特征整體表現(xiàn)為綠洲區(qū)>荒漠區(qū)>山地森林區(qū)；重金屬污染評(píng)價(jià)結(jié)果為：Co和Mn屬于輕污染，Cr和Ni處于警戒線，屬于尚清潔狀態(tài)。

夏爾希里地區(qū); 土壤重金屬; 相關(guān)分析; 污染評(píng)價(jià); 空間分異

土壤是人類賴以生存的自然環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源,土壤的生態(tài)安全是保障環(huán)境的重要基礎(chǔ)。隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，全球土壤中重金屬含量呈現(xiàn)急劇增加趨勢(shì)[1]。近年來(lái)土壤重金屬的污染問(wèn)題越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。國(guó)外學(xué)者Nahmani對(duì)法國(guó)北部沖擊平原地區(qū)土壤中蚯蚓生物群落與受到重金屬污染的土壤環(huán)境之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明受到污染的土壤中蚯蚓的數(shù)量會(huì)明顯下降[2]。劉毅章等對(duì)中國(guó)西南地區(qū)Cd背景含量高的地區(qū)存在的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究，結(jié)果表明中國(guó)西南地區(qū)Cd含量較高，多葉的蔬菜Cd含量相對(duì)較高，而且人體中Cd的含量隨年齡增大積累的越多[3]。國(guó)外學(xué)者研究多集中在土壤重金屬的潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面。而國(guó)內(nèi)學(xué)者主要集中在兩個(gè)方面，一方面是對(duì)土壤重金屬進(jìn)行污染評(píng)價(jià)和修復(fù)[4]，如陳濤等以西安市某典型污灌區(qū)農(nóng)田土壤為研究背景，分析長(zhǎng)期污水灌溉對(duì)表層土壤重金屬含量及富集狀況的影響，并采用內(nèi)羅梅和潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)其現(xiàn)狀和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)[5]；李艷利等利用污染指數(shù)法對(duì)土壤表層重金屬的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)表層土壤重金屬的空間變異結(jié)構(gòu)和分布格局進(jìn)行了分析[6]。另一方面是對(duì)重金屬的污染分布及來(lái)源進(jìn)行分析[7]，鐘曉蘭等以江蘇太倉(cāng)市為研究區(qū)，運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)8種重金屬元素的空間分布特征進(jìn)行了分析，同時(shí)運(yùn)用模糊綜合數(shù)學(xué)法對(duì)太倉(cāng)市的重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]。穆葉賽爾·吐地等對(duì)天山北坡巴里坤—伊吾，新源—巴音布魯克和昭蘇—特克斯3個(gè)區(qū)段的重金屬用單因子和內(nèi)梅羅進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)運(yùn)用多元統(tǒng)計(jì)對(duì)其分布特征及污染來(lái)源進(jìn)行了分析[9]。

本文研究的夏爾希里地區(qū)包含山地、荒漠、綠洲三種地貌類型，人為干擾相對(duì)較少,相關(guān)的研究也很有限。本研究通過(guò)對(duì)夏爾希里地區(qū)土壤重金屬的特征研究，分析土壤重金屬空間分異特征及污染狀況，研究結(jié)果可為其他地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)提供樣板指標(biāo),同時(shí)可以清楚地探究人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境中重金屬的影響以及對(duì)其的防治。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

夏爾希里自然保護(hù)區(qū)位于天山支脈阿拉套山山地南坡，新疆博爾塔拉蒙古自治州境內(nèi)，北以阿拉套山山脊為界與哈薩克斯坦共和國(guó)接壤，地理位置為東經(jīng)81°43′09″—82°33′18″，北緯45°07′43″—45°23′15″，東西長(zhǎng)66 km，南北寬25 km,面積314 km2，最高峰海拔3 670 km，最低處310 km。由西部的保爾德河區(qū)(西段)、東部的江巴斯區(qū)(東段)和聯(lián)接兩個(gè)區(qū)域的邊境廊道(中段)三個(gè)部分組成。其中西部為中高山帶，面積22 000 hm2；中部為中低山區(qū)，面積3 600 hm2，是連接?xùn)|西兩部分的天然廊道，從而保持地區(qū)自然環(huán)境的完整性；東部為低山和荒漠平原戈壁地帶，總面積為5 800 hm2。夏爾希里屬于溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為5～6℃,位于亞歐大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，水汽來(lái)源較少，而阿拉山口是準(zhǔn)格爾盆地的主要風(fēng)口，有利于西風(fēng)氣流進(jìn)入，并抬云致雨，其年平均降水量為183 mm[10]。

1.2土壤樣品采集及分析

1.2.1樣品采集根據(jù)夏爾希里地區(qū)的地貌特征，將其分為山地森林區(qū)、荒漠區(qū)、綠洲區(qū)三種不同地貌類型。采樣原則盡可能均勻分布便于比較。分別于2013年8月和2014年10月在夏爾希里地區(qū)三種地貌類型共采集土壤樣品71個(gè)，其中荒漠區(qū)31個(gè)、綠洲區(qū)24個(gè)、山地森林區(qū)16個(gè)(圖1)。利用GPS定位，每個(gè)土壤樣點(diǎn)根據(jù)地貌類型采集不同土層及層數(shù)，綠洲區(qū)采集層次為表層，20 cm，40 cm，60 cm，80 cm，100 cm，山地森林區(qū)采集五層，而荒漠區(qū)為表層，10 cm，20 cm，30 cm，每層采集1 kg。

圖1夏爾希里地區(qū)土壤樣點(diǎn)分布示意圖

1.2.2樣品分析土壤樣品中重金屬Co，Cr，Cu，Mn，Ni采用鹽酸—硝酸—?dú)浞嵛⒉ㄏ怏w系，消解后趕酸，電感耦合等離子體光譜(ICP)測(cè)定[11]，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀法測(cè)試[12]。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行傳統(tǒng)的描述性統(tǒng)計(jì)方法，分析土壤重金屬元素?cái)?shù)據(jù)的平均含量、偏度系數(shù)、峰度系數(shù)、變異系數(shù)、相關(guān)性等，然后利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析重金屬的空間變異特征和分布規(guī)律。同時(shí)利用ArcGIS 10.0軟件進(jìn)行空間克里格插值成圖。

1.4土壤污染評(píng)價(jià)方法

土壤污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為參照值，土壤污染評(píng)價(jià)的方法采用目前國(guó)內(nèi)外較為普遍的單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。單因子指數(shù)法適合對(duì)單一因子污染的評(píng)價(jià)，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法，能更全面、綜合地反映土壤的污染程度。

1.4.1單因子污染指數(shù)法采用公式：

Pi=Ci/Si

(1)

式中：Pi——土壤中污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci——污染物i的實(shí)測(cè)濃度(mg/kg)；Si——污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg)，采用國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，下同。

1.4.2內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法采用公式:

(2)

式中：P——土壤中重金屬元素的綜合污染指數(shù)，根據(jù)P值的變幅，將土壤環(huán)境質(zhì)量劃分為五級(jí)：P≤0.7為安全，0.7≤P≤1為警戒線，13為重度污染。

2　結(jié)果與分析

2.1土壤重金屬及有機(jī)質(zhì)含量統(tǒng)計(jì)分析

夏爾希里地區(qū)土壤重金屬Co，Cr，Cu，Mn，Ni含量的描述性統(tǒng)計(jì)分析表明(表1)：Co含量變化區(qū)間為2.5 ～22.88 mg/kg，Cr含量為28.75～95.00 mg/kg，Cu的含量為17.55～153.75 mg/kg，Mn含量為326.25～1 148.75 mg/kg，Ni的含量為7.50～55.00 mg/kg，有機(jī)質(zhì)的含量為0.03%～8.87%。均值分析結(jié)果顯示：Mn>Cr>Cu>Ni>Co。變異系數(shù)反映采樣總體中各樣點(diǎn)之間的平均變異程度。當(dāng)變異系數(shù)小于0.1為弱變異性，在0.1～1為中等變異，大于1為強(qiáng)變異性[13]。夏爾希里地區(qū)的5種重金屬據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)均表現(xiàn)為中等變異性，其中有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)最大為0.78，其次是Cu，Co，變異系數(shù)分別為0.44，0.32，Cr變異系數(shù)最小為0.19。有機(jī)質(zhì)也屬于中等變異，離散程度較大空間分布較重金屬元素更為明顯。有機(jī)質(zhì)含量較高，與夏爾希里地區(qū)特殊的氣候、水文密切相關(guān)。由于夏爾希里地區(qū)內(nèi)含自然保護(hù)區(qū)，保護(hù)區(qū)在高山地帶，地勢(shì)由東南向西北逐漸抬升，有利于北冰洋、大西洋較濕的氣流進(jìn)入，形成豐富的降水，使得其發(fā)育高山植物群落，有利于土壤養(yǎng)分的積累，促使有機(jī)質(zhì)的含量比其他地區(qū)高[14]。Cr，Mn，Ni三種重金屬變異程度相似，均為0.20左右，說(shuō)明這三種元素在該地區(qū)受外界的影響比較一致，空間分異不明顯，同時(shí)，反映這3種元素在該地區(qū)的來(lái)源可能具有一定的同源性。此外，經(jīng)分析除Mn元素呈現(xiàn)正態(tài)分布外，其余四種元素都是非正態(tài)分布，Cu，Cr，Co峰度均小于3，說(shuō)明數(shù)據(jù)分布的集中程度低于正態(tài)分布。

表1　夏爾希里地區(qū)土壤重金屬的描述性統(tǒng)計(jì)

2.2夏爾希里地區(qū)土壤重金屬及有機(jī)質(zhì)相關(guān)性分析

相關(guān)分析可以用來(lái)檢驗(yàn)成對(duì)數(shù)據(jù)間的近似性和元素來(lái)源差異。相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值越大，相關(guān)性越強(qiáng)；即相關(guān)系數(shù)越接近于0，相關(guān)程度越弱，相關(guān)系數(shù)越接近1或-1，相關(guān)程度越強(qiáng)[15]。通過(guò)對(duì)夏爾希里地區(qū)土壤重金屬與有機(jī)質(zhì)相關(guān)性分析，結(jié)果表明(表2)：Co與Cu，Mn有顯著地相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為-0.624，0.494；Cr與Cu，Ni有顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.541，0.684；有機(jī)質(zhì)與Cr，Mn，Cu，Ni呈現(xiàn)正相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)較小。夏爾希里地區(qū)不同地貌類型受人類干擾的強(qiáng)度不同，重金屬來(lái)源存在差異性，即自然因素(地質(zhì)條件、流水的遷移及大氣降水等)和人類活動(dòng)(耕地、施肥等)的影響。這對(duì)當(dāng)?shù)刂亟饘俚姆e累會(huì)產(chǎn)生一定的效果。

表2　夏爾西里地區(qū)土壤重金屬相關(guān)性分析

注：*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);**表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

2.3夏爾希里地區(qū)土壤重金屬變異函數(shù)擬合分析

通過(guò)對(duì)5種重金屬變異函數(shù)擬合模型分析，得到夏爾希里地區(qū)重金屬變異函數(shù)模型參數(shù)。塊金值反映最小間距內(nèi)的重金屬變異性和測(cè)量分析過(guò)程中引起的誤差，基臺(tái)值是變異函數(shù)隨著間距增到一定程度后出現(xiàn)的平穩(wěn)值，通常用來(lái)表示系統(tǒng)內(nèi)部總的變異。塊金值與基臺(tái)值的比值為空間異質(zhì)性程度。若該比值高，則說(shuō)明隨機(jī)性因素引起的空間變異性程度起主要的作用，反之，則說(shuō)明結(jié)構(gòu)性因素引起的空間變異性程度起主要的作用。因此，塊金值與基臺(tái)值的比值可以用來(lái)表明系統(tǒng)變量的空間自相關(guān)程度。若比值<25%，說(shuō)明系統(tǒng)具有強(qiáng)烈的空間自相關(guān)性，若比值為25%～75%，表明系統(tǒng)具有中等的空間相關(guān)性，若比值>75%說(shuō)明系統(tǒng)的空間自相關(guān)性較弱[16]。夏爾希里土壤重金屬的塊金值和基臺(tái)值之比在7.64%～49.83%范圍內(nèi)變化(表3)。其中Mn，Ni具有強(qiáng)烈的空間自相關(guān)性，表明影響這些重金屬在空間分布的結(jié)構(gòu)性因素很強(qiáng)，它們的變化主要受結(jié)構(gòu)因素控制如：地形、母質(zhì)、母巖、土壤礦物質(zhì)等的影響較大，而受到隨機(jī)因素土地利用、耕作措施及施肥等的影響較?。籆o，Cr，Cu具有中等強(qiáng)度的空間自相關(guān)性，即土壤的內(nèi)在屬性和人為因素影響程度相近。變程反映了某種觀測(cè)尺度下空間相關(guān)性的作用范圍，它的大小不僅受到觀測(cè)尺度的限制，還與在取樣尺度上影響土壤元素的各種生態(tài)過(guò)程相互作用有關(guān)[17]。當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)之間的距離大于該值時(shí)，說(shuō)明該元素的均一性強(qiáng)，其分布主要受較大尺度因子的影響，即它們之間是相互獨(dú)立的；如果小于該值，說(shuō)明土壤中該元素的均一性較弱，影響因子的空間尺度較小，在小的范圍內(nèi)的變異加強(qiáng)，整體的分布情況也更加復(fù)雜，即說(shuō)明觀測(cè)點(diǎn)之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。研究區(qū)5種重金屬的空間自相關(guān)范圍差異明顯，其中Mn的變程最大，其次是Ni，再次是Co,說(shuō)明這幾種元素的空間分布相互獨(dú)立，Cr，Cu較短，說(shuō)明兩種元素的空間分布整體上相對(duì)比較復(fù)雜。

表3　土壤重金屬半方差函數(shù)的擬合模型及其相關(guān)參數(shù)

2.4夏爾希里地區(qū)土壤重金屬空間分布特征

空間變異性導(dǎo)致重金屬在空間分布上存在一定的規(guī)律性，從而形成有規(guī)律的空間分布格局，空間分布格局是空間變異性的具體表現(xiàn)。根據(jù)上述重金屬元素的半方差函數(shù)模型，使用地統(tǒng)計(jì)學(xué)中的克里格插值法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)內(nèi)插，可以更加直觀、準(zhǔn)確地反映土壤重金屬在空間上的分布情況。從圖2中可以看出，重金屬Co元素的分布整體呈現(xiàn)斑塊和條帶狀，其含量較Cr，Cu，Mn，Ni四種元素低，最高區(qū)含量范圍為16.96～18.82 mg/kg。從圖2A觀察可知在綠洲區(qū)和荒漠區(qū)含量較高，最高值出現(xiàn)在荒漠區(qū)，整體呈現(xiàn)出自荒漠區(qū)向綠洲區(qū)遞減的趨勢(shì)?；哪畢^(qū)離綠洲近，且植被稀疏，故生態(tài)環(huán)境脆弱易受人類活動(dòng)的影響。低值區(qū)出現(xiàn)在山地森林區(qū)，大致含量為7.55～9.43 mg/kg，與其復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)和遠(yuǎn)離人類干擾息息相關(guān)。

重金屬Cr呈現(xiàn)島狀和條帶狀分布，在81°30′00″—81°40′00″E范圍內(nèi)出現(xiàn)低值區(qū)，野外采集此處為山地森林區(qū)和荒漠區(qū)，其含量為46.17～58.34 mg/kg。經(jīng)實(shí)地采樣發(fā)現(xiàn)此范圍的荒漠上長(zhǎng)有稀疏植被，屬于半荒漠，且周圍人居活動(dòng)較少。由圖2B可以發(fā)現(xiàn)元素的含量整體呈現(xiàn)自荒漠向兩側(cè)含量呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)。高值區(qū)出現(xiàn)在荒漠區(qū)，大致在81°10′00″—81°20′00″E內(nèi)，其含量達(dá)到76.59～82.66 mg/kg，向東西方向?yàn)榫G洲地帶，其含量變化又呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，但是含量仍大于山地，大致范圍在64.43～70.50 mg/kg。夏爾希里地區(qū)Cr含量整體呈現(xiàn)綠洲區(qū)最高，山地森林區(qū)最低。

由圖2C發(fā)現(xiàn)重金屬Cu與Cr的變化趨勢(shì)大致相同，最低值出現(xiàn)在山地森林區(qū)和荒漠區(qū)，含量28.75～42.38 mg/kg，然后向東西方向出現(xiàn)遞增的趨勢(shì)。最高值也出現(xiàn)在荒漠區(qū)，其范圍達(dá)到65.85～75.43 mg/kg。

重金屬M(fèi)n呈條帶狀分布，在山地森林區(qū)出現(xiàn)低值，含量520.12～651.24 mg/kg，圖2D發(fā)現(xiàn)其含量向東逐漸表現(xiàn)出增大的趨勢(shì)。綠洲地區(qū)含量介于荒漠和山地之間，大致為651.25～842.37 mg/kg。而在荒漠區(qū)出現(xiàn)高值區(qū)，其含量超過(guò)900 mg/kg。

重金屬Ni呈島狀分布，分布規(guī)律較為復(fù)雜，在山地森林區(qū)含量最低，圖2E顯示其含量由山地向荒漠綠洲方向呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，在荒漠區(qū)出現(xiàn)最高值達(dá)到29.41～30.83 mg/kg。整體呈現(xiàn)出荒漠區(qū)最高，山地森林區(qū)最低。

2.5夏爾希里地區(qū)土壤重金屬垂直分布特征分析

各重金屬在垂直方向上依舊呈現(xiàn)出一定的分布規(guī)律。由圖3可知，Mn的含量相對(duì)較高。在山地、荒漠地區(qū)均表現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)，綠洲地區(qū)在20 cm處急劇下降，隨深度增加其含量也表現(xiàn)為遞增的趨勢(shì)，當(dāng)深度達(dá)到80 cm 時(shí)重金屬又顯著下降。Cr相對(duì)于其他重金屬元素含量較高僅次于Mn，在山地區(qū)和荒漠區(qū)其含量隨深度的變化相對(duì)穩(wěn)定，變幅不大，而在綠洲地區(qū)表現(xiàn)為明顯的降低趨勢(shì)。Cu元素含量在山地表現(xiàn)為拋物線形式，在40 cm處含量較高，荒漠地區(qū)表層至20 cm處變化不大，越往下呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)。綠洲地區(qū)其變化更為明顯，顯著降低。Co元素相對(duì)比較穩(wěn)定，隨深度的增加變幅并不明顯。Ni元素在山地和荒漠地區(qū)相對(duì)比較穩(wěn)定，而在綠洲地區(qū)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

2.6土壤重金屬的污染狀況分析

對(duì)研究區(qū)內(nèi)所有的樣品重金屬分析數(shù)據(jù)通過(guò)單因子污染指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)(表4)。山地類型除Mn的污染指數(shù)大于1外，其余4種重金屬的指數(shù)均小于1，分別為0.98，0.80，0.83，0.66，受污染的程度相對(duì)較低。綠洲地區(qū)除Cr，Ni污染指數(shù)小于1外，其余的Co，Cu，Mn污染指數(shù)均大于1，受污染程度較高，說(shuō)明人類活動(dòng)對(duì)這三種重金屬的含量影響較大?；哪貐^(qū)，除Co，Mn污染指數(shù)大于1外，其余三種均小于1，表明其受污染程度低。由表4可知，元素Mn在夏爾希里地區(qū)三種不同類型的土地上其污染指數(shù)均大于1，表明受污染相對(duì)嚴(yán)重。Cr，Ni兩種重金屬在研究區(qū)內(nèi)污染均較小。采用內(nèi)羅梅污染指數(shù)法對(duì)研究區(qū)內(nèi)的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出Co，Mn屬于輕污染，Cr，Ni處于警戒線，屬于尚清潔狀態(tài)。

圖2土壤重金屬含量的空間分布

圖3　不同地貌類型土壤重金屬垂直分布

3　結(jié) 論

(1) 夏爾希里地區(qū)土壤重金屬平均值表明：Mn>Cu>Cr>Ni>Co?；哪畢^(qū)土壤Mn的含量較高，這與荒漠區(qū)的母巖，地形有關(guān)，同時(shí)其脆弱的生態(tài)環(huán)境極易受到人為干擾，故其含量相對(duì)于山地較高。重金屬的變異程度表現(xiàn)為Cu>Co>Ni>Mn>Cr，Cu的變異最大，說(shuō)明其受外界的干擾最強(qiáng)，Ni，Mn，Cr三種元素的變異系數(shù)相似，說(shuō)明其受外界的干擾相近，很可能具有同源性。

(2) 重金屬及有機(jī)質(zhì)相關(guān)性表明：Co與Cu，Mn均在0.01水平上呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性；Cr與Cu，Ni在0.01水平上也呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性；有機(jī)質(zhì)與Cr，Mn，Cu，Ni均呈現(xiàn)正相關(guān)。相關(guān)性結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明元素之間可能具有同源性，可通過(guò)控制污染源減少重金屬污染。

(3) 半方差函數(shù)表明：Mn和Ni存在極強(qiáng)的空間自相關(guān)性，表明其主要受內(nèi)在因素影響；Co，Cr，Cu存在中等強(qiáng)度的空間自相關(guān)性，表明其濃度受內(nèi)在因素和外在因素綜合影響。Cu和Cr變程較Mn，Ni，Co小，說(shuō)明前2種元素可能主要受到較小尺度因子的影響。

(4) 各重金屬在水平方向上分布存在特點(diǎn)仍呈現(xiàn)較好的規(guī)律：Co，Mn，Ni在空間分布上均呈現(xiàn)出荒漠區(qū)>綠洲區(qū)>山地森林區(qū)；Cu和Cr在空間分布上呈現(xiàn)綠洲區(qū)>荒漠區(qū)>山地森林區(qū)。此外，垂直方向上Mn，Cu在山地森林區(qū)、荒漠區(qū)、綠洲區(qū)表聚現(xiàn)象明顯，即總體上是上層含量高于下層；Cr在山地森林區(qū)、荒漠區(qū)隨深度變化不明顯，在綠洲區(qū)呈現(xiàn)表聚現(xiàn)象；Ni隨深度變化不明顯。

(5) 三種地貌類型受污染情況表現(xiàn)出：荒漠區(qū)>綠洲區(qū)>山地森林區(qū)，說(shuō)明人類活動(dòng)對(duì)重金屬的含量影響較大；內(nèi)羅梅綜合指數(shù)分析表明Co，Mn屬于輕污染，Cr，Ni處于警戒線，屬于尚清潔狀態(tài)。

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Characteristics and Spatial Variability of the Soil Heavy Metals Contents in Xiaerxili Area

ZHONG Qiao, WANG Yonghui, JIAO Li

(CollegeofGeographyandTourism,XinjiangNormalUniversity,Urumqi830054,China)

Taking Xiaerxili area as the study area, we analyzed content characteristics and spatial distributions of five heavy metals (Co, Cr, Cu, Mn and Ni) of the soil samples. The single pollution index and the composite pollution index were used to assess the soil heavy metal pollution, and geostatistics method was applied to evaluate the spatial distributions characteristics of soil heavy metals in the study area. Results showed that contents of 5 kinds of heavy metals decreased in the order: Mn>Cr>Cu>Ni>Co in the research area, the heavy metals and organic matter belonged to the medium variability; the results of correlation analysis showed that the significant correlations were found between Co and Cu, Mn; the significant positive correlations were observed between Cr and Cu, Ni; organic matter and Cr, Mn, Cu, Ni had the positive correlation; spatial distribution characteristics of heavy metal contents as a whole showed the sequence: oasis area>desert area>mountain area; heavy metal pollution assessment results inicated that Co and Mn pollution was slight, Cr and Ni pollution was still clean but at the warning level.

Xiaerxili area; soil heavy metal; correlation analysis; analysis of pollution index; spatial variability

2015-06-29

2015-07-30

新疆師范大學(xué)地理學(xué)博士點(diǎn)支撐學(xué)科開(kāi)放課題資助項(xiàng)目(XJNU-DL-201504);國(guó)家自然科學(xué)基金(41261055)

鐘巧(1991—),女,新疆克拉瑪依人,碩士研究生,主要從事干旱區(qū)景觀生態(tài)方面的研究。E-mail:869740826@qq.com

焦黎(1963—),男,新疆烏魯木齊人,教授,主要從事區(qū)域資源環(huán)境評(píng)價(jià)方向的研究。E-mail:jiaolixjsd@sina.com

X53

A

1005-3409(2016)03-0360-06