西北典型綠洲農(nóng)田土壤磁性特征及其對重金屬污染的響應(yīng).pdf

1、農(nóng)田土壤是農(nóng)作物賴以生長的自然基礎(chǔ)，其環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量、人類身體健康、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境平衡息息相關(guān)。由于長期農(nóng)業(yè)耕作方式的不合理，農(nóng)業(yè)投入品的大量使用，以及近年來重污染工業(yè)向城郊和農(nóng)村的陸續(xù)轉(zhuǎn)移，農(nóng)田土壤污染風(fēng)險日益增大。中國農(nóng)地面積廣大，對農(nóng)田土壤的全面、快速、低成本檢測是當前所需，環(huán)境磁學(xué)方法在重金屬的大面積、經(jīng)濟高效監(jiān)測方面優(yōu)勢明顯。本文以西北干旱區(qū)綠洲農(nóng)田土壤為研究對象，采集張掖市農(nóng)田表層土壤樣品共102個、農(nóng)田剖面土壤樣

2、品4組共134個，首次結(jié)合環(huán)境磁學(xué)方法和化學(xué)方法，分析了農(nóng)田土壤中磁性礦物和重金屬元素的空間分布、垂向變化特征，并探討了農(nóng)田土壤磁學(xué)參數(shù)與重金屬元素含量之間的響應(yīng)關(guān)系，以期明確環(huán)境磁學(xué)方法在指示農(nóng)田土壤重金屬污染程度、范圍、來源中的可行性。主要結(jié)論有：
　?。?）農(nóng)田土壤磁性礦物以亞鐵磁性的磁鐵礦為主，并含有部分磁赤鐵礦、赤鐵礦；磁性礦物的晶體顆粒主要為粗粒多疇（MD）和假單疇（PSD），并含有少量偏細粒的穩(wěn)定單疇（SSD）和超順

3、磁（SP）顆粒，顆粒等效粒徑介于0.2~1μm之間；xlf介于22.27~188.36×10-8m3/kg之間，均值為62.74×10-8m3/kg，磁性整體較弱，磁性礦物含量空間變化較大，為臨澤縣最低，甘州區(qū)、民樂縣、山丹縣較高。
　?。?）農(nóng)田表層土壤的磁性表現(xiàn)出一定的空間分布規(guī)律：在甘州區(qū)的中部、民樂縣的西南邊、山丹縣的西邊，磁性礦物含量參數(shù)xlf、xARM、SIRM和SOFT呈現(xiàn)出3個相對高值區(qū)，甘州區(qū)中部的磁性高值主要受

4、控于工業(yè)生產(chǎn)等人類活動的影響，民樂縣西南邊及山丹縣西邊的磁性高值大多主要與較強的自然成土作用有關(guān)。
　　（3）農(nóng)田剖面土壤呈現(xiàn)出不同的垂向變化特征：臨澤剖面，xlf整體低且穩(wěn)定，在垂向上基本呈直線分布，xfd％大部分處于3%以下，可視為極弱成壤、無污染的農(nóng)田背景剖面。甘州剖面，26cm深度以上，xlf顯著增高，磁性的突增由外源磁性礦物的輸入造成；xfd%大部分處于3%以上，可視為弱成壤、輕污染農(nóng)田剖面的代表。不同剖面間背景磁性存在

5、差異，基本為山丹剖面、民樂剖面強于甘州剖面、臨澤剖面。
　?。?）農(nóng)田土壤中重金屬元素V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn及綜合污染指數(shù)PN、RI與磁學(xué)參數(shù)的相關(guān)分析、主成分分析結(jié)果表明，反映硬磁性礦物含量的HIRM可作為清潔農(nóng)田土壤重金屬元素自然累積程度的代用指標；反映亞鐵磁性礦物含量的磁參數(shù)xlf、xARM、SIRM、SOFT可作為農(nóng)田土壤重金屬元素人為污染程度的有效代用指標；利用農(nóng)田土壤的亞鐵磁性礦物含量參數(shù)（xlf、xA