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本文通过对九龙坡区土壤重金属铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)含量的采样分析,运用地统计学方法、随机森林算法、内梅罗指数法,以及相关分析、聚类分析等方法,分析了九龙坡区土壤重金属的空间变异性、空间分布特征。讨论了不同影响因子对其含量的影响,包括地质类型、土地利用方式、土壤理化性质、地形等。并且对九龙坡区土壤重金属污染情况进行了评价。研究的结论主要有以下几点:(1)通过对九龙坡区土壤重金属含量的空间变异性分析可知,该地区土壤铅、镉属强变异性,砷、汞属中等变异性,变异性大小依次为Cd>Pb>As>Hg。通过全局趋势分析、变异函数拟合,确定Pb、Cd的最适插值模型为对数变换克里格,As、Hg的最适插值模型为普通克里格。从插值结果来看,华岩镇、含谷镇铅、砷、汞含量较高,含谷镇、西彭镇镉含量较高。(2)通过对不同土地利用类型、地质类型下土壤重金属含量分布特征的分析可知,Pb、Cd、As、Hg在水田、旱地、菜地、果园中的含量差异并不明显;而地质类型对As含量的影响非常显著。(3)通过对九龙坡区土壤重金属含量与pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、有效铜、有效铁、有效锌等土壤理化性质关系的分析可知,Pb含量与有效铁、有效铜呈极显著正相关,与有效磷呈极显著负相关,另外与pH、有机质呈显著正相关。Cd含量与有机质、有效铜、有效锌呈极显著正相关,与pH呈显著正相关。As含量与pH、有机质、碱解氮、速效钾、有效铜呈极显著正相关,与有效锌呈显著负相关。Hg含量与有机质、碱解氮、有效磷、有效锌呈极显著正相关,与pH呈极显著负相关。(4)采用K均值聚类法,对各个地形指数进行聚类分析,用DB(Davies Bouldin)值作为评价标准,确定最优聚类数。选择的地形指数包括海拔、坡度、表面曲率(Surface Curvature)、平面曲率(Plan Curvature)、剖面曲率(Profile Curvature)、地形部位指数(Topographic Position Index(TPI))、地形湿度指数(Topographic Wetness Index(TWI))。通过对九龙坡区土壤重金属含量与地形关系的分析可知,Pb含量随海拔升高逐渐增加;Cd多分布在靠近山谷的位置,而越靠近山脊含量越少;As多分布在收敛的凹坡上、接近沟谷的位置等土壤含水量相对较高的地方;Hg多分布在含水量较低,海拔较高的发散的凸坡上。(5)采用随机森林算法,构建训练集与验证集,经过反复训练,得到各个影响因子对重金属含量的相对重要性,结果表明,对Pb含量影响最大的前三位分别是有效铜、有效铁、pH;对Cd含量影响最大的前三位分别是有效铁、有效铜、有效锌;对As含量影响最大的前三位分别是pH、地质类型、有效铜;对Hg含量影响最大的前三位分别是有效锌、有效磷、pH。(6)本文采用内梅罗指数法对九龙坡区土壤重金属含量进行污染评价。从单因子指数法结果可知,九龙坡区土壤Pb含量较高,其余重金属含量较为正常。从综合指数法结果可知,九龙坡区大部分地区都处在无污染的状态,约1/3的地区处于轻度污染。