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柘塘镇地处南京市溧水区城乡结合带处,自然资源丰富,物产富饶,全镇土地利用类型以耕地为主。近年来随着城市化和工业化的快速发展,柘塘镇环境污染问题日益加剧。土壤是一种面积有限而又不可替代的十分珍贵的自然资源,存在于土壤中的重金属兼具难降解性和富集性,除了直接导致土壤质量下降外,还会影响农产品安全和人类健康。因此探讨柘塘镇土壤重金属的空间分布格局及其发展趋势,并将其运用于区域土壤重金属污染治理与改善中,会对该区域土壤环境质量及农产品安全质量的提升产生积极而长远的影响。本文基于GIS技术,结合早期调查的土壤属性数据和相关的图形数据,以柘塘镇As,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb和Zn等8种土壤重金属为研究对象,进行了相关研究。首先利用多元统计方法分析研究区土壤重金属污染状况,同时采用地统计方法,结合土壤分类信息,评价选择最优插值模型对重金属空间分布及污染状况进行分析;然后综合运用单因子评价法和内梅罗综合评价法进行土壤重金属污染评价分析,并在污染评价的基础上,利用地统计分析法、景观格局的粒度效应及景观指数分析方法从斑块类型水平和景观水平入手,分析了研究区土壤重金属的景观格局特征;最后利用由土壤环境容量模型推导出的土壤环境质量预测模型对8种土壤重金属含量进行预测,计算并讨论了匀速输入情况下2017年、2022年和2027年柘塘镇土壤重金属含量分布特征。研究得出以下主要结论:(1)2012年柘塘镇As,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb和Zn等8种土壤重金属的平均浓度分别为 14.0 mg·kg-1,0.2 mg·kg-1,77.64 mg·kg-1,44.66mg·kg-1,0.17 mg·kg-1,33.93mg·kg-1,37.20mg·kg-1和103.74mg·kg-1,均高于其背景值但低于二级标准。根据元素含量及其空间分布的相关性大小可将8种重金属分为3类,第一类为Ni,Cr和Cu以及部分Zn,其来源可能为母岩和工业三废污染;第二类为Pb和Hg以及部分Zn和Cd,可能来自交通尾气和工业废气等人为活动;第三类为As,可能来源应为畜禽粪便及农用肥剂。融合土壤分类信息后的插值结果精度有所提高,土壤重金属As,Cu,Hg,Ni和Zn的拟合优度增值均大于0.1,且融合了 土壤分类信息的插值分布图可突出不同土壤类型边界的变异信息,增强局部空间变异信息的表达效果。(2)柘塘镇土壤重金属污染程度整体偏低,且南部地区污染程度普遍低于北部地区。根据污染评价各等级面积范围大小可将8种土壤重金属分为两类,一类为Cd,Cr,Cu和Ni,点源污染特征显著;另一类为As,Pb,Hg和Zn,面源污染特征显著。柘塘镇PLAND、LSI、AI、SHDI和DIVISION等5种土壤重金属污染景观指数的粒度效应显著,本研究适宜粒度取值范围为30～40m,这与研究区耕地田块大小格局相一致,可将之作为参考依据,设置研究区评价单元大小为35 ×35m2。8种元素及综合污染共9类土壤重金属景观的格局特征分析表明研究区土壤重金属以低浓度分布为主,但有进一步发展的趋势,研究区土壤重金属复合污染源数量尚少且分布集中,处于土壤重金属污染的形成发展阶段。(3)匀速输入情况下2017年、2022年和2027年柘塘镇As,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb和Zn等8种土壤重金属的含量均呈递增趋势。至2027年,8种元素平均浓度分别为17 79mg·kg-1,0.27mg·kg-1,82.15mg·kg-1,58.08mg.kg-1,0.2mg·kg-1,38.61mg·kg-1,41.88mg·kg-1 和 134.76mg·kg-1,均高于其相应背景值,与 2012 年相比有了明显增高但重金属含量区间范围明显缩小。分析了解以耕地为主的研究区土壤重金属的空间分布、污染程度及发展趋势有益于尽早保护和改善土壤环境质量,降低农产品的安全风险。