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本文在上海宝山区罗店农业区、大场居民区、交通干线绿化带、石洞口工业区及吴淞工业区5个研究区域设置18个土壤研究剖面,系统分析了土壤磁性参数和重金属含量。结果表明:农业区土壤磁性较弱,接近背景值;但居民区、交通干线和工业区土壤的磁性强度显著增强。罗店农业区、大场居民区、交通干线绿化带、石洞口工业区和吴淞工业区土壤剖面xlf的平均值分别为:26.5×10-8m3/kg、60.5×10-8m3/kg、80.4×10-8m3/kg、108×10-8m3/kg和269×10-8m3/kg。农业区土壤污染程度较轻,Cr、Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Co、Mn和Fe的平均含量分别为73.3mg/kg、19.2mg/kg、16.6mg/kg、50.4mg/kg、0.599mg/kg、34.9mg/kg、19.8mg/kg、0.792g/kg和33.0g/kg;居民区、交通区污染次之;工业区土壤污染严重,如吴淞工业区土壤的Cr、Cu、Pb、Zn、Cd和Mn的平均含量分别为455mg/kg、30.3mg/kg、73.2mg/kg、149mg/kg、1.44mg/kg和1.67g/kg,是上海土壤背景值的6.01、1.29、3.44、1.97、4.11和2.04倍。
不同区域的土壤剖面磁性特征和重金属含量,在垂向分布上存在显著差异:农业区土壤剖面表层(0~30cm)xlf和重金属含量略高;但30cm以下迅速减小,且趋于稳定。农业区周围无大型工业区等污染源,但常年处于上海石洞口发电厂的下风向,表层污染物的增加,可能与远源工业污染物的沉降有关。居民区和交通干线绿化带xlf与重金属表层累积不明显,但剖面中下层波动明显。居民区建造时间短,工业活动对表土磁性的影响尚未体现,下层的波动可能由于居民区历史时期受到污染的土壤被翻埋在下层所致。交通干线绿化带可能与植被的种植、更新等将裸露于地表的已污染土壤翻埋到下层有关。石洞口工业区与吴淞工业区剖面xlf与重金属含量在表层(0~5cm)很高,在中下层常出现大幅波动。工业区表土xlf的异常增值与该区域发电厂燃煤飞灰、钢铁冶炼尘粒等携带大量磁性颗粒的悬浮颗粒在地表的沉降有关;中下层的大幅波动也与历史时期人为污染物的侵入有关。
各种磁性参数及组合(SIRM、xARM、xfd%、S-radio、xARM/SIRM和xARM/xlf)的分析表明:农业区土壤磁性矿物含量相对较低,颗粒较小;低矫顽力的亚铁磁性矿物含量较低,但硬磁性成分较高。而受人为活动影响的土壤,如工业区土壤,磁性矿物含量通常很高,粒径较粗,MD或PSD为主;低矫顽力的亚铁磁性矿物含量很高,硬磁性成分较少。土壤磁性矿物的含量、粒径和类型,常可作为判别土壤受人为影响和污染程度的依据。
农业区土壤(n=52)xlf与Cr、Cu、Pb、Ni和Fe呈显著正相关,但相关系数较小;交通干线绿化带土壤(n=21)xlf与Cu、Pb和Zn呈显著正相关;工业区土壤(n=113)xlf与多种重金属元素呈极显著正相关性,且相关系数很高;但居民区土壤(n=24)几乎不存在类似相关性。尽管如此,本研究全部样品(n=210)的Cr、Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Co、Mn和Fe含量与xlf呈显著正相关性。这表明上海城市/工业土壤xlf可较好地指示土壤重金属的累积。