北京城及其周围地区受不同地质背景、地貌类型和成土母质的影响，东西部土壤具有不同的理化特征，加上工业生产、农业耕作、城市化、交通等多元化人类活动的综合影响，污染物在土壤和大气中的分布、迁移的规律更加复杂。为了查明北京地区重金属污染的空间分布规律，揭示该区磁性特征与重金属之间的联系，分离不同的物源组分、识别不同人类活动对环境的磁学响应。本文选择土壤和植物作为重金属污染的研究对象，开展了大范围野外调查，直接获得了223个表层土壤磁化率数据，采集了不同区域土壤剖面68个(25-50cm)选择了有代表性的3个典型剖面样品，进行高分辨率的磁学、地球化学研究。另外，还采集了区域内广泛分布的447个植物样品。分别对上述样品进行磁学、粒度、重金属总量等一系列实验分析。　　 通过对研究区土壤表层和三维磁化率的分析，揭示出土壤磁学的三维基本特征，区分了西郊、城区以及东郊三种不同的土壤磁化率变化情况和相应的污染空间分布规律，表层磁化率由城西向市中心再向东部郊区呈现逐渐下降的空间分布趋势，数值的大小随着与城西工业区距离的增加而降低。在工业污染严重地区土壤表层磁性矿物有向下迁移的趋势，0-15cm深度都不同程度地受到影响，在5cm左右浓度最高；而在城区和东郊，除个别点源污染的影响外，磁化率值在不同深度都比较稳定；20cm深度以下反映了本区磁背景的差异。不同功能区土壤磁化率值依次为西部工业区>低山丘陵区>交通沿线>城市公园绿地>城市居民区>郊区农地。　　 土壤岩石磁学分析表明北京地区东西部土壤剖面上下部受污染和未受污染样品的磁载体均是颗粒较粗的多畴磁铁矿，利用磁畴状态特征并不能有效区分研究区域内不同土壤的污染信息，而利用磁化率能充分揭示出西部磁性矿物含量高，表层土壤污染信号强，东部土壤磁性矿物含量相对较少，基本不存在污染信号，土壤中磁性矿物含量的不同是造成区域磁背景差异的根本原因。　　 不同区域典型土壤剖面磁学和重金属含量的系统研究，揭示了污染物的垂向分布及富集、迁移深度。剖面上部亚铁磁性矿物和部分重金属富集在一起，浓度较高，而在剖面下部主要与成土母质共生，浓度相对较低且稳定。通过磁参数与重金属含量的相关分析表明，不同剖面不仅土壤磁性强度不同，而且磁参数与重金属元素含量之间的关系在不同物源影响下也存在显著差异。回归分析表明所有剖面土壤的磁化率均与Pb、Zn、Cu高度相关，而受到工业污染的土壤磁性强度与Fe、Mn相关性最高、与Cr不相关，而其余受交通和垃圾土壤影响的剖面则与Fe、Mn、Cr均不相关。结合污染负荷指数(PLI)分析，结果表明磁性强度与重金属污染程度具有一致的变化趋势，磁化率可用于追踪重金属污染在土壤剖面中的垂向分布与迁移。　　 对植物样品的磁学和重金属元素分析，结果呈现磁参数与Fe、Pb、Zn、Cr等重金属含量相对一致的变化趋势，有效地指示了该区大气污染的范围和程度由西部工业区向城区，东部近郊逐渐降低。岩石磁学分析表明，植物表面所吸附的磁性矿物主要是磁铁矿。工业区发电厂附近植物与土壤磁性强度的差异证实了植物样品克服了土壤污染长期积累，不能反映短期内区域环境变化的难题，表明植物能够敏感地监测短时期内大气污染变化状况。　　 在获得大量数据的基础上，借助于多元统计技术与适量的化学分析，磁学多指标的综合应用能够揭示出土壤和植物等研究对象的自然背景、污染物富集、迁移特征，更加清楚准确的划分样品的类别，分辨不同物源磁参数与重金属的组合特征，分离污染源、识别不同人类活动对环境的响应程度，有效地提取污染信息。　　 总之，该项研究表明，对土壤、植物样品系统地磁学、地球化学等研究，是探讨大都市特定环境下、大规模、高分辨率的磁学为主的重金属污染研究的经济、快速、有效的一种新方法，磁学手段可以快速、经济、便捷地提供高分辨率的污染空间分布信息，用于大都市环境污染的快速评价和监测。