銅陵新橋地區土壤金屬元素空間分布特征分析

王澤群

（銅陵化學工業集團有限公司）

銅陵新橋地區土壤金屬元素空間分布特征分析

王澤群

（銅陵化學工業集團有限公司）

采用地統計學方法對銅陵新橋地區表層土壤中Cu、Pb、Zn元素的空間變異特征、富集現狀及影響因素進行了分析和研究。研究結果顯示，金屬元素富集區域的空間分布與已知礦床位置較為一致，指出金屬元素的富集與礦業活動密切相關。對于Pb、Zn元素，農業施肥及灌溉同樣造成大面積的富集，需引起足夠的重視。

土壤 金屬元素 地統計學 克里格

安徽新橋鎮位于安徽省銅陵縣境內，礦產資源豐富。區內轄多個鉛鋅、鐵硫礦床，具有很高的工業和經濟價值。其中的新橋硫鐵礦床為一特大型硫鐵礦礦床，以銅、硫、鐵為主，并伴生金、銀、鉛、鋅等元素，采礦方式以坑露聯合方式開采為主［1］。礦產資源的開發，尤其是金屬礦產資源的開發活動產生的廢水、廢氣和固體廢棄物將對土壤環境產生嚴重的影響［2］。土壤是人類生態環境的重要組成部分，土壤中的重金屬元素可以通過食物鏈直接危害人類的健康［3］。本研究以安徽新橋鎮及周邊區域為研究對象，對土壤中的金屬含量進行地統計學插值和分析，以期獲得金屬元素的空間分布特征，為該區污染防治提供數據和決策支持。

1 基礎數據

1.1 采樣點分布

采樣點共計50個，覆蓋新橋鎮及周邊范圍，見圖1。土壤樣品為較穩定地塊的表層土壤，采樣深度為0～20 cm。

圖1 采樣點分布

1.2 數據統計

土壤樣品中Cu、Pb、Zn元素含量數據的基本統計分析結果見表1。可見，研究區內Cu、Pb、Zn元素的變異系數都大于50%，空間變異較為強烈，表明研究區內土壤可能受到成礦作用或是外界人為擾動的影響。

表1 元素含量統計

2 地統計學插值分析

2.1 地統計學方法

地統計學是經典統計學的進一步發展，主要針對在空間或時間上不一定是完全隨機或完全獨立的區域化變量進行分析研究［4-6］。在研究區域化變量時，除了需計算變量的均值、方差等統計量，還需計算變量的空間變異結構。變異函數能夠較好地描述區域化變量的上述特征，從而使針對區域化變量的插值結果能夠更加體現空間的變異形態和特征，變異函數［4，7，8］

式中，Z*（x0）為x0點處的估計值；n為用于插值的鄰近樣點的個數；Z（xi）為樣點xi處的實測值；λi為第i個樣點對估值點貢獻的權重，可以通過變異函數以及解克里格方程組來求得。

2.2 插值結果

本研究采用球狀理論變異函數模型分別對Cu、Pb、Zn元素的試驗變異函數進行擬合［4］。利用擬合得到的球狀理論變異函數模型分別對各元素進行普通克里格插值分析。統一設置最大搜索點數為6，插值網格間距為0.2 km。插值結果如圖2～圖4所示。

式中，h為滯后距離；N為距離為h的點對數。

克里格插值法是地統計學的重要組成部分，是一種建立在變異函數上的最佳線性無偏估計方法，它能夠在插值的過程中充分考慮樣本的空間分布結構以及數據的空間相關性等性質［9，10］。其插值式如下：

3 空間分布特征分析

從圖2～圖4中可以看出，土壤中金屬元素的含量與礦業活動緊密相關，高值區域多集中在已知礦床附近。Cu元素在新橋硫鐵礦礦床附近出現大片極高值區域，主要原因應為礦山開采過程產生的礦石和礦渣導致Cu元素在礦山附近的局部富集。而對于Pb和Zn元素，高值區域不但位于已知礦床附近，在新橋鎮北部及研究區的西南部同樣存在大片高值區域，高值區域內主要地物為農田，水系較為發育。因此對于Pb和Zn元素，農業施肥及灌溉也是金屬元素富集的重要原因之一。

圖2 Cu元素克里格方法插值結果

圖3 Pb元素克里格方法插值結果

圖4 Zn元素克里格方法插值結果

4 結 語

通過地統計學方法獲取了銅陵新橋地區土壤金屬元素的空間分布和富集特征。研究結果顯示，銅陵新橋地區Cu、Pb、Zn元素的空間分布與礦業生產緊密相關，Cu元素在新橋硫鐵礦礦床附近形成大面積富集，而農業施肥和灌溉也是Pb、Zn元素金屬的重要來源。研究的開展可為當地國土資源規劃等工作提供科學依據，從而促進區內自然生態環境的改善和經濟環境的協調發展。

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Analysis of Spatial Distribution Characteristics of Soil M etal Elements in Xingqiao，Tongling

Wang Zequn
（Tongling Chemical Industry Group Co.，Ltd.）

The geo-statisticsmethod is used to analyze and investigate the spatial variation characteristics，enrichment status and influence factors of Cu，Pb，Zn elements in surface soil in Xinqiao Area of Tongling.The results showed that the spatial distribution of heavymetals in enrichment area is highly associated with the known deposits，indicating a close relationship between heavy metal enrichment and mining activities.Meanwhile，agricultural fertilization and irrigation can also lead to the Pb and Zn pollution in large areas，which need to be taken enough consideration.

Soil，Metal element，Geo-statistics，Kriging

2013-08-10）

王澤群（1957—），男，總經理，高級工程師，244000安徽省銅陵市翠湖1路2758號。