阿卜杜薩拉木·阿布都加帕爾，王宏衛(wèi)*，楊勝天，買買提·沙吾提，再屯古麗·亞庫普，何珍珍

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露天煤礦周邊不同深度土壤重金屬空間變異及分布特征①

阿卜杜薩拉木·阿布都加帕爾1,2，王宏衛(wèi)1,2*，楊勝天3，買買提·沙吾提1,2，再屯古麗·亞庫普1,2，何珍珍1,2

(1 新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830046；2 新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830046；3 北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院，北京 100875)

以準(zhǔn)東露天煤礦周邊為研究對(duì)象，對(duì)礦區(qū)周圍52個(gè)土壤樣點(diǎn)分別采取0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm不同深度的土壤樣品，在室內(nèi)測(cè)定了Zn、Cr、Hg和As 4種重金屬含量。采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，定量分析了不同深度土壤重金屬元素的空間變異性，并通過普通克里金插值深入分析了其水平和垂直方向的空間分布規(guī)律。研究表明：土壤重金屬元素含量大小順序?yàn)镃r＞Zn＞As＞Hg，其中Cr、Hg和As的均值分別超過了新疆背景值的0.6倍、2.1倍和1.8倍，超標(biāo)率均在60% 以上，存在較嚴(yán)重的污染。從空間變異性來看，半方差函數(shù)符合高斯、指數(shù)和球狀模型，其塊金值均為正值，說明易受正基底效應(yīng)的影響，而表層和深層土壤重金屬元素的塊金系數(shù)均在25% ~ 75%，呈現(xiàn)中等空間相關(guān)性，受隨機(jī)因素和結(jié)構(gòu)性因素共同作用的影響。重金屬元素在水平空間分布具有一定的規(guī)律性，其高值密集在礦區(qū)周邊及工業(yè)園附近，而低值出現(xiàn)在研究區(qū)南部和古爾班通古特沙漠邊緣，總體呈現(xiàn)南北方向遞增趨勢(shì)；而垂直分布上，Zn和Hg元素隨深度的增加其含量遞減，而As元素在表層和其他兩層的空間分布上存在較大的差異。

露天煤礦；重金屬；空間變異；地統(tǒng)計(jì)分析

露天礦區(qū)煤炭的大量開采導(dǎo)致土壤重金屬污染，引發(fā)嚴(yán)重的區(qū)域生態(tài)破壞、土地退化和環(huán)境污染等一系列重要問題[1-2]。土壤重金屬以不易分解、隱蔽性、穩(wěn)定性和易被富集等特征，在一定程度通過不同途徑進(jìn)入食物鏈直接或間接地威脅人類健康和安全，日益成為高度重視的主要研究熱點(diǎn)[3-5]。地統(tǒng)計(jì)學(xué)早已視為揭示土壤重金屬空間變異性及直觀地展示重金屬含量空間分布的最有效工具之一[6-7]。因此，借助地統(tǒng)計(jì)方法深入分析研究區(qū)土壤重金屬污染的空間分布特征及異質(zhì)性，可為防治露天煤礦及周邊土壤重金屬污染、改善生態(tài)環(huán)境及合理利用土地資源提供理論依據(jù)及指導(dǎo)。

近年來，諸多國內(nèi)外學(xué)者已在重金屬污染空間分布方面開展了大量研究。如孫賢斌和李玉成[8]以大通煤礦為研究區(qū)，通過GIS技術(shù)分析了淮南大通煤礦廢棄地土壤重金屬元素含量的空間分布與變異特征；阿不都艾尼等[9]對(duì)準(zhǔn)東露天煤礦周圍進(jìn)行了土壤樣品的采集以及室內(nèi)試驗(yàn)分析，采用了空間插值方法對(duì)Zn、Cu、Cr、Hg、Pb和As 6種重金屬元素在土壤中的含量、污染狀況和空間分布特征進(jìn)行了研究；Ersoy和Yunsel[10]對(duì)英國德比郡馬特洛克某礦區(qū)附近牧場(chǎng)受重金屬污染土壤的特征進(jìn)行分析，使用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法生成了該區(qū)域 Pb、Zn和Cu元素的空間分布圖；Benhaddya和Hadjel[11]利用GIS技術(shù)研究了阿爾及利亞表層土壤重金屬污染空間分布特征；張晗等[12]以大寶山礦區(qū)周邊為研究對(duì)象，定量分析了土壤和植被重金屬含量和化學(xué)形態(tài)分布，以及不同區(qū)域污染特征。但多數(shù)研究只針對(duì)表層土壤重金屬的空間分布，忽略了重金屬空間變異特征及不同深度土壤重金屬的空間分布。本文以準(zhǔn)東露天煤礦為例，對(duì)不同深度的土壤進(jìn)行采樣，并通過室內(nèi)試驗(yàn)分別測(cè)定了Zn、Cr、Hg和As 4種重金屬元素含量，采用 GIS 技術(shù)及地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，定量研究了不同深度下土壤重金屬的空間變異性，深入分析了重金屬水平和垂直方向的空間分布規(guī)律，以為土壤重金屬污染治理和煤炭資源開采可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

準(zhǔn)東露天煤礦地處天山北麓，準(zhǔn)噶爾盆地東南部，位于新疆昌吉州東部的吉木薩爾縣、奇臺(tái)縣和木壘縣三縣境內(nèi)。研究區(qū)范圍為88°40′ ~ 90°40′ E，44°10′ ~ 45°15′ N，北部為卡拉麥里山自然保護(hù)區(qū)，西至火燒山，南接古爾班通古特沙漠，總面積約12 500 km2。地貌以戈壁灘平原為主，地形平坦開闊，平均海拔在350 ~ 700 m，地勢(shì)由東南向北傾斜呈北高南低。該區(qū)域遠(yuǎn)離海洋，屬于典型大陸性溫帶極端干旱沙漠氣候，日照充足，干旱少雨，溫差較大，多年平均氣溫為7 ℃，年均降水量為184 mm，蒸發(fā)量約為2 000 mm，全年風(fēng)向以西北風(fēng)為主，一般風(fēng)力3 ~ 6級(jí)。地表植被覆蓋稀疏，類型少，結(jié)構(gòu)單一，主要植物有假木賊、梭梭、琵琶柴、沙拐棗、檉柳和豬毛菜等。

1.2 土壤樣品采集與測(cè)定

于2014年7 月12日至7月20日在準(zhǔn)東露天煤礦區(qū)域進(jìn)行了野外調(diào)查，采樣點(diǎn)布設(shè)在研究區(qū)范圍內(nèi)正在開采的五大礦區(qū)及周邊工業(yè)園附近。通過GPS選取具有代表性的52個(gè)土壤采樣點(diǎn)(圖1)，精確記錄地理坐標(biāo)、植被覆蓋狀況、周圍礦區(qū)、工業(yè)園、煤炭加工廠及生活辦公區(qū)位置及距離等信息，并分別拍攝東西南北方向的景觀建立野外調(diào)查照片庫。根據(jù)實(shí)地情況在各采樣點(diǎn)采用梅花狀進(jìn)行采樣，分別采集0 ~ 10、10 ~ 20、20 ~ 30 cm深度土壤，各土樣約取500 g裝入采樣袋封存以備測(cè)定土壤重金屬含量。本研究在52個(gè)采樣點(diǎn)，共采集156個(gè)土壤樣本。

采集的土樣，經(jīng)過剔除土樣中的雜質(zhì)進(jìn)行自然風(fēng)干，用干凈木棒研磨過1 mm孔徑篩，并稱取0.500 g土樣，按照相應(yīng)的化學(xué)方法[13-15]準(zhǔn)備待測(cè)溶液，后送至新疆大學(xué)理化測(cè)試中心進(jìn)行Zn、Cr、Hg和As 4種重金屬含量的測(cè)定。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每個(gè)樣品進(jìn)行3次測(cè)定，取均值作為測(cè)定最終值。

圖1 研究區(qū)及采樣點(diǎn)分布圖

1.3 地統(tǒng)計(jì)分析方法

半方差函數(shù)(semi-variogram)是地統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本函數(shù)，表述區(qū)域化變量結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性特點(diǎn)的基本手段，變量數(shù)據(jù)異質(zhì)性的定量指標(biāo)[16-17]。半變異擬合圖則揭示空間數(shù)據(jù)變異性的主要工具，變異函數(shù)越大，空間異質(zhì)性越弱。半變異函數(shù)通式為[18-20]：

式中：() 為變異函數(shù)；為步長(zhǎng)；為樣點(diǎn)數(shù)目；(x) 和(x+h) 分別為區(qū)域化變量() 在x和x+h處的實(shí)測(cè)值。

在采用克里金插值過程中，可以采用多種標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)(如指數(shù)函數(shù)、高斯函數(shù)、圓形函數(shù)、常數(shù)函數(shù)、球體函數(shù)等)用以進(jìn)行理論半變異建模[21-22]，因此本文分別選取指數(shù)模型、球狀模型和高斯模型進(jìn)行擬合，從而探討不同函數(shù)擬合半變異模型對(duì)空間插值精度的影響。當(dāng)計(jì)算變異函數(shù)時(shí)，一般要求數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布或近似于正態(tài)分布[23]，否則可經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化后使其呈正態(tài)分布。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本研究利用SPSS19.0軟件對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，使用GS+ 9.0軟件對(duì)不同深度土壤重金屬含量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間變異結(jié)構(gòu)分析，并通過交叉驗(yàn)證檢驗(yàn)以確定擬合度較高的理論模型和基礎(chǔ)參數(shù)，借助 ArcGIS10.1軟件的地統(tǒng)計(jì)模塊進(jìn)行普通克里金(ordinary kriging，OK)插值生成研究區(qū)不同深度土壤重金屬空間分布格局圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同深度土壤重金屬含量的描述性統(tǒng)計(jì)

對(duì)0 ~ 10、10 ~ 20、20 ~ 30 cm深度土壤樣品分別進(jìn)行Zn、Cr、Hg和As含量的描述性統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，研究區(qū)不同深度土壤4種重金屬含量最大值均超過新疆土壤背景值[24]，Cr、Hg和As的平均值依次為82.09、0.063 和31.77 mg/kg，分別超過新疆土壤背景值的0.6倍、2.1倍和1.8倍，超標(biāo)率均大于60%，表明準(zhǔn)東露天煤礦周邊土壤可能受到這 3 種重金屬污染較為嚴(yán)重。其中根據(jù)前人學(xué)者的相關(guān)研究[25]，Cr元素各深度的含量一直超過背景值且超標(biāo)率較高，可知近幾年Cr元素在準(zhǔn)東露天煤炭資源開采過程中仍然存在較嚴(yán)重的污染。不同深度土壤Zn元素含量均值未超過新疆土壤背景值，超標(biāo)率遠(yuǎn)小于10%，說明Zn元素的污染程度較小，在研究區(qū)范圍內(nèi)不同深度土壤中該元素的污染并不明顯。4種重金屬元素含量的大小順序?yàn)镃r＞Zn＞As>Hg，平均含量均以0 ~ 10 cm土壤最高，表明表層土壤更易受煤炭生產(chǎn)過程影響導(dǎo)致土壤重金屬的積累。其中 Cr、As 元素在 0 ~ 10 cm 表層和20 ~ 30 cm底層的含量均大于10 ~ 20 cm 中層，出現(xiàn)“高-低-較高”的分布規(guī)律，但Zn、Hg元素含量隨深度的增加呈現(xiàn)逐漸降低的變化趨勢(shì)。

標(biāo)準(zhǔn)差(SD)反映的是土壤重金屬的絕對(duì)變異，而空間分布的相對(duì)離散程度由變異系數(shù)(CV)來表示[26-27]，一般情況下CV ≥ 100為強(qiáng)變異性，10＜CV＜100為中等變異性，CV ≤ 10為弱變異性。由表1可知，不同深度土壤Cr、Zn和As元素的變異系數(shù)均在10% ~ 100%，屬于中等變異，但其變異系數(shù)的變化差異較小，表示這3種元素在一定程度受到煤炭開采等人類活動(dòng)的影響。其Hg元素變異系數(shù)為最大且均大于100%，屬于強(qiáng)變異性，不同深度含量離散程度波動(dòng)比較明顯，說明其受到外界因素作用的影響較劇烈。

表1 研究區(qū)重金屬含量的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 不同深度土壤重金屬含量的空間變異特征

描述性統(tǒng)計(jì)特征只能說明研究區(qū)范圍內(nèi)重金屬含量的變化特征，不能定量地揭示其空間相關(guān)性、結(jié)構(gòu)性和獨(dú)立性，而地統(tǒng)計(jì)分析能夠更好地解釋重金屬含量的空間變異性。本研究對(duì)研究區(qū)不同深度土壤重金屬含量采用K-S檢驗(yàn)方法進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)，其值均大于0.05，同時(shí)采用直方圖法和正態(tài)QQ分布圖法來驗(yàn)證數(shù)據(jù)，其均服從正態(tài)分布。為更準(zhǔn)確地分析各深度土壤重金屬含量空間變異特征，以決定系數(shù)較大及殘差較小原則，反復(fù)篩選并確定了較適合的半方差函數(shù)模型及參數(shù)如表2所示，半方差函數(shù)擬合如圖 2 所示。塊金值由0來表示，通常反映的是在一定采樣尺度范圍內(nèi)非連續(xù)而由非自然因素引起的空間變異性程度和測(cè)量過程產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)誤差?；_(tái)值由0+表示，反映系統(tǒng)總的變異，其基臺(tái)值越小變量空間異質(zhì)性越弱。結(jié)構(gòu)性因子0/(0+) 表示隨機(jī)因素產(chǎn)生的空間變異占總體變異的比例，可反映變量的空間相關(guān)性程度，一般情況下若0/(0+)≤25%，則變量具有較強(qiáng)烈的空間相關(guān)性；若25%＜0/(0+)≤75%，則變量具有中等空間相關(guān)性；若0/(0+)≥75%，則變量空間相關(guān)性很弱。變程反映區(qū)域變量空間相關(guān)性作用范圍的大小，是分析變量空間變異的重要參數(shù)。決定系數(shù)2反映半方差函數(shù)的擬合精度，其值越大并接近于1表示被選理論模型的擬合效果越好。分維數(shù)反映變量在一定尺度上空間異質(zhì)性的復(fù)雜程度，而分維數(shù)越小，說明數(shù)據(jù)的空間依賴性越強(qiáng)。

由表2可知，準(zhǔn)東露天煤礦周邊不同深度的土壤重金屬含量數(shù)據(jù)主要符合高斯模型、指數(shù)模型和球狀模型；各層深度土壤的4種重金屬含量塊金值均為正值，其中Zn和As元素的塊金常數(shù)較大，說明主要受采樣誤差、短距離差異及隨機(jī)變異等正基底效應(yīng)的影響；對(duì)基臺(tái)值而言，總體大小順序?yàn)閆n＞As＞Hg＞Cr，且4種重金屬的基臺(tái)值在表層土壤都大于其余兩層深度土壤，表明表層土壤重金屬含量的空間變異性相比深層土壤較為強(qiáng)。0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm等不同深度土壤重金屬的結(jié)構(gòu)性因子分別在36.9% ~ 62.5%、12.8% ~ 25.0% 與31.8% ~ 66.7%，表明中層土壤重金屬具有強(qiáng)烈的空間自相關(guān)，其主要受地形、母質(zhì)、土壤類型及氣候等自然因素的影響較大；而表層和深層土壤結(jié)構(gòu)性因子均在25% ~ 75% 范圍呈中等空間相關(guān)性，表明其重金屬的空間異質(zhì)性不僅受自然因素的影響，同時(shí)受到煤炭開采、工業(yè)污染及交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒?dòng)的影響共同作用。研究區(qū)各層土壤重金屬的空間自相關(guān)性范圍大小相差較大，表示這幾種元素的空間分布相互獨(dú)立及整體存在較復(fù)雜的規(guī)律。除10 ~ 20 cm中層土壤的Cr元素外，其余決定系數(shù)范圍在0.54 ~ 0.92，說明擬合模型較好地反映了不同深度土壤Zn、Cr、Hg和As等重金屬元素的空間變異結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)表明其半方差函數(shù)的擬合效果均較好。

表2 土壤重金屬半方差函數(shù)類型和模型參數(shù)

2.3 不同深度土壤重金屬含量的空間分布特征

根據(jù)不同深度土壤重金屬含量原始數(shù)據(jù)和理論半方差函數(shù)模型的特征參數(shù)，利用普通克里金插值方法，對(duì)準(zhǔn)東露天礦區(qū)周邊0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm 土層土壤Zn、Cr、Hg及As重金屬含量進(jìn)行空間插值，得到各元素的空間分布格局圖(圖3)。為保證空間插值分析的準(zhǔn)確性，需要交叉驗(yàn)證時(shí)，以平均誤差ME與標(biāo)準(zhǔn)平均誤差MSE的絕對(duì)值接近0，平均標(biāo)準(zhǔn)誤差A(yù)SE接近于均方根誤差RMSE，標(biāo)準(zhǔn)均方根誤差RMSSE接近1等原則進(jìn)行評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)精度。交叉驗(yàn)證結(jié)果(表3)顯示，研究區(qū)不同深度土壤重金屬含量空間插值精度較高，可準(zhǔn)確地反映其空間分布狀況。

從圖3插值結(jié)果可以看出，Zn、Cr、Hg及As元素在水平空間分布具有一定的規(guī)律性，其含量的高值主要在露天煤礦、煤電煤化工廠及生活辦公區(qū)周圍出現(xiàn)，而低值主要出現(xiàn)在研究區(qū)南部及古爾班通古特沙漠的西北緣，在整個(gè)研究區(qū)范圍內(nèi)土壤重金屬含量(除Hg元素)總體呈現(xiàn)從南向北遞增趨勢(shì)。其中Zn和Cr元素具有以階梯狀格局分布，沿西南方向分布較為均勻且含量逐漸減少，高值主要密集研究區(qū)目前正在開采的五彩灣、將軍廟、大井和北山等露天煤礦周邊以及火燒山東部和公路兩側(cè)，低值則主要出現(xiàn)在以研究區(qū)南部為主的人類活動(dòng)較少的區(qū)域和沙漠邊緣，表明其不僅受土壤母質(zhì)、地形地貌和風(fēng)向等自然因素的影響，同時(shí)一定程度受到煤炭開采、交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒?dòng)的影響較為明顯。Hg元素的分布較為離散，高濃度污染位置在離礦區(qū)很近的區(qū)域，大范圍高值在研究區(qū)的中南部出現(xiàn)，反而在五彩灣和火燒山工業(yè)區(qū)西部呈現(xiàn)出小面積的低值區(qū)，可說明Hg的污染主要以煤礦開采形成的煤塵、排土場(chǎng)的揚(yáng)塵以及近幾年陸續(xù)建立的煤電煤化工廠等工業(yè)園排出的“三廢”為污染源，在風(fēng)力的作用下向周圍區(qū)域擴(kuò)散導(dǎo)致污染的不均勻。As元素在研究區(qū)西北部的火燒山東部、五彩灣煤礦的北部和卡拉麥里山南部均出現(xiàn)較高值，同時(shí)在研究區(qū)中部存在一定的高濃度區(qū)域，而在研究區(qū)西南部的古爾班通古特沙漠邊緣含量顯而較少，可以說明自然因素和人為因素共同影響該元素在土壤的富集和分布。

圖2 土壤重金屬半方差函數(shù)擬合圖

表3 土壤重金屬交叉驗(yàn)證精度參數(shù)

各重金屬元素在垂直方向總體呈現(xiàn)出比較相似的分布特征，但也存在一定程度的差異。其中，Zn與Hg元素的含量不同深度的變化相對(duì)穩(wěn)定，尤其Hg元素在0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm三層深度土壤均勻存在相似的高值和低值分布規(guī)律，呈現(xiàn)出隨深度的增加其含量遞減的趨勢(shì)。Cr元素在20 ~ 30 cm具有明顯的階梯狀分布規(guī)律，高值從東北至西南方向逐漸減少，在表層和中層具有相同的分布特征，其隨深度的增加變幅并不明顯。As元素含量在表層的空間分布與中層和深層土壤的空間分布具有很大的差異存在，其主要原因可能是煤炭開采區(qū)域高程較大且地形呈半盆地狀，煤礦大量開采造成的煤塵向東和北方向擴(kuò)散而逐漸沉積地表面上導(dǎo)致地表富集較大，說明該元素不僅受成土母質(zhì)、地形和高程等自然因素的影響，同時(shí)受煤炭開采以及交通運(yùn)輸?shù)热藶橐蛩氐挠绊懸脖容^顯著。

3 結(jié)論

1)研究區(qū)不同深度土壤重金屬元素含量大小順序?yàn)镃r＞Zn＞As＞Hg，其中 Cr、Hg和As的均值分別超過了新疆背景值的1.6倍、3.1倍和2.8倍，超標(biāo)率均在60% 以上，存在較嚴(yán)重的污染，且隨土層深度增加重金屬含量表現(xiàn)出“高-低-較高”的變化規(guī)律。

2) 從研究區(qū)重金屬空間變異性來看，半方差函數(shù)最符合的理論模型有高斯、指數(shù)和球狀模型，其塊金值均為正值，易受到正基底效應(yīng)的影響，表層和深層土壤重金屬元素的塊金系數(shù)均在25% ~ 75%，呈現(xiàn)中等空間相關(guān)性，主要受隨機(jī)因素和結(jié)構(gòu)性因素共同作用影響。

3) 研究區(qū)4種重金屬在水平空間分布具有一定的規(guī)律性，其高值密集在卡拉麥里山南部礦區(qū)周邊及工業(yè)園附近，而研究區(qū)南部和古爾班通古特沙漠邊緣有低值存在，總體呈現(xiàn)由南至北方向遞增趨勢(shì)，但Hg元素的分布較為離散。就垂直分布來看，各重金屬元素具有較相似的分布特征，其Zn和Hg元素隨土壤深度的增加其含量遞減，而As元素在表層和其他兩層的空間分布上存在較大的差異。

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Spatial Variabilities and Distributions of Heavy Metal Contents in Opencast Mine Soils

Abdusalam ABDUJAPPAR1, 2, WANG Hongwei1, 2*, YANG Shengtian3, Mamat SAWUT1, 2, Zaytungul YAKUP1, 2, HE Zhenzhen1, 2

(1 College of Resources and Environmental Science, Xinjiang University, Urumqi 830046, China; 2 Ministry of Education Key Laboratory of Oasis Ecology, Xinjiang University, Urumqi 830046, China; 3 School of Geography, Beijing Normal University, Beijing 100875, China)

The open coal mine in East Junggar Basin was selected as study area, a total of 52 soil samples around mine were collected from the depths of 0–10 cm, 10–20 cm and 20–30 cm of soil profiles and the contents of Zn, Cr, Hg and As were tested, geostatistical methods was used to quantitatively analyzed the spatial variability and distribution of heavy metal contents. The results indicated that the contents of soil heavy metals were in the order as Cr＞Zn＞As＞Hg, and Cr, Hg and As were 0.6, 2.1, 1.8 times higher than those of regional background values, respectively, the over-limit rates were all above 60%. The Gaussian, Exponential and Spherical models mostly conformed to semi-variance function, and nugget values were positive. The surface and deep nugget coefficients of soil heavy metal contents presented medium spatial correlation between 25%–75%, mainly influenced by random factors and structural factors. The spatial distribution showed that high values of heavy metal contents assembled around the coal mine area and industrial parks, while low values in the southern of study area and edge of the Gurbantunggut Desert. Heavy metal contents showed increasing trends from south to north. The contents of Zn and Hg decreased with the increase of soil depth, while As content existed great differences in all horizons. The above results provide theoretical bases for controlling of soil heavy metal pollution and improving the ecological environment.

Opencast mine; Heavy metal; Spatial variation; Geostatistical analysis

10.13758/j.cnki.tr.2018.02.022

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(U1603241，51704259)和國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAC15B01)資助。

(wanghw_777@163.com)

阿卜杜薩拉木·阿布都加帕爾(1993—)，男(維吾爾族)，新疆喀什人，碩士研究生，主要從事干旱區(qū)資源與環(huán)境遙感應(yīng)用研究。E-mail: salam1993@163.com

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