徐州市作为一座资源型和重工业城市，污染源多且复杂。本研究选择徐州市的城市土壤为研究对象，分别采集主城区表土、某水泥厂附近表土以及路面尘样品，通过分析化学和环境磁学技术测定，结合多元统计和地统计学方法，探讨城市表土黑碳、重金属的污染特征及其与环境磁学参数的关系，分别揭示了黑碳、重金属的内在联系及其磁学响应，构建了黑碳和重金属污染的磁学评价体系。取得了如下主要成果：
　　（1）黑碳和重金属的地球化学基本特征
　　城区表土、水泥厂附近表土和路面尘中黑碳平均含量均高于徐州市土壤黑碳的背景值。三个区域样品中多种重金属含量也超过对应元素的背景值。不同区域样品中元素含量有所差别：水泥厂附近表土中铬、锰、镍元素含量明显高于城区表土和路面尘；路面尘中铜、铅和锌含量明显偏高。
　　不同区域样品中污染物在不同粒级土壤中的分布规律不同：城区表土和水泥厂附近表土中黑碳多富集于较大粒径土壤颗粒，路面尘黑碳含量随粒径变化规律不明显，金属元素多倾向于富集在粒径较小的土壤颗粒。
　　（2）黑碳和重金属的空间分布特征和相关性
　　城区表土中黑碳和铬、铜、铅、锌呈显著正相关，主要分布在工矿企业集中地区、人流量和车流量较大区域；受徐州市主导风向东南偏东风影响，水泥厂附近表土中黑碳与镉、铜、铅和锌的含量高值均出现在水泥厂的西北侧，且黑碳与元素具有显著的正相关关系；路面尘中黑碳和铬、铜、镍的正相关性良好且空间分布相似，在车流量大的路段含量偏高。
　　（3）城市表土的磁学特征
　　城区表土、水泥厂附近表土和路面尘中磁性矿物含量明显偏高，磁性矿物均以粗颗粒的假单畴/多畴(PSD/MD)亚铁磁性矿物为主。扫描电镜分析（SEM-EDS）结果表明：样品中存在大小和表面形态各异的人为输入磁性颗粒。
　　（4）黑碳和重金属的磁学响应
　　首次发现徐州市城市表土中的黑碳与反映磁性矿物含量的多个磁学参数具有显著的正相关关系。表明环境磁学参数可以作为监测土壤重金属和黑碳污染特征的代用指标。
　　（5）黑碳和重金属的来源
　　城区表土中黑碳、铅、锌受工矿业生产和道路交通综合影响，铜、钼和镍来自工业生产，铬、铁和锰则来自成土母质；水泥厂附近表土中黑碳和铜来源于水泥厂排放；钴、铬、锰、镍受水泥厂排放和成土母质共同作用，镉、铅和锌受水泥厂排放和交通污染的共同影响；路面尘中黑碳、铬和磁性矿物来源于化石燃料燃烧，铜、镍、铅和锌来源于道路交通污染，钴和锰受成土母质影响。