新疆喀納斯景區表層土壤磁學特征及環境意義①

韓文堂，陳學剛*

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新疆喀納斯景區表層土壤磁學特征及環境意義①

韓文堂1,2，陳學剛1,2*

(1新疆師范大學地理科學與旅游學院，烏魯木齊 830054；2 新疆維吾爾自治區重點實驗室，新疆干旱區湖泊環境與資源實驗室，烏魯木齊 830054)

為探究環境磁學方法在景區土壤污染監測中的可行性，以新疆5A級景區喀納斯為研究區域，采集表層土壤樣品72個，并對其進行系統的環境磁學分析。結果表明：喀納斯景區土壤磁性礦物平均含量較高，磁學礦物主要由亞鐵磁性礦物構成，并含有少量的不完全反鐵磁性礦物。磁晶顆粒主要為粗顆粒多疇，同時存在較少的超順磁顆粒。磁參數空間分布表明，磁性礦物含量參數(χLF、SIRM、SOFT、HIRM)在湖口旅游區表現出高值，新村、老村和旅游接待地呈現相對低值；其他參數(χFD%、S-ratio、SIRM/χLF)空間分布規律與含量磁性參數基本呈相反趨勢；研究區的磁性高值點分布與景區人類活動密集區、建筑物及道路的分布具有一致性；湖口旅游區較高的磁性值主要與較強的自然成土作用有關，其他區域的磁性高值點主要受旅游活動的影響。因此，借助土壤磁學方法能夠有效區分和圈定景區土壤人為污染范圍，為景區土壤污染防治和旅游規劃提供參考依據。

表層土壤；磁學特征；土壤污染；旅游活動；喀納斯景區

旅游產業的興起對生態環境的影響是不可避免的，旅游活動產生的環境污染物對景區土壤、植被、水體、大氣等環境破壞日趨嚴重。景區土壤是景區環境的主要載體，也是景區環境污染物的主要“蓄積庫”。景區土壤作為景區生態系統的重要組成部分，其優劣狀況對土壤環境及旅游地生態系統的健康與穩定有重要影響[1]。因此，研究景區土壤的污染程度，是評價景區環境質量的一個重要方面。早在20世紀30年代就有學者開始關注旅游活動對土壤環境的影響[2]，迄今為止，大量研究表明人類旅游活動會產生景區土壤有機質含量減少、含水量下降、容重增加、植被覆蓋度降低、pH升高、養分含量減少等土壤環境問題[3-8]。這些研究所用的指標雖然能夠反映土壤環境的破壞情況，但無法指示土壤重金屬污染程度，而土壤一旦受到重金屬污染，修復治理十分困難。因此，土壤重金屬監測已成為該領域研究熱點。

土壤磁學因其測量簡單、快捷、經濟、能現場作業且無污染的優點，已成為土壤污染研究的新方法。20世紀50年代，Borgne首次將地球物理學中的磁測技術引入土壤學，通過土壤磁學特征研究，闡明在成土過程中土壤磁學性質變化的規律，可指示土壤重金屬污染的程度，圈定污染范圍，判別不同的污染源[9]。一些國外學者采用磁測方法對城市土壤環境污染進行了監測和評價。Kapicka等[10]利用磁化率來監測城市火電廠附近表土污染的空間分布和圈定工業活動引起的污染區。Petrovsky等[11]利用磁測技術研究城市不同環境中的污染程度，認為被污染土壤的磁化率值與重金屬元素的含量存在較強的相關性。國內學者鄭妍和張世紅[12]、盧升高和白世強[13]及劉德新等[14]首先分別對北京、杭州、開封等城市進行了系統的環境磁學測定，發現城市土壤磁性顯著增強，土壤磁化率空間分布特征及對重金屬污染具有指示意義。之后，各地學者分別對上海[15]、徐州[16]、西安[17]、武漢[18]、烏魯木齊[19]等城市和自然保護區[20]土壤磁學特征進行了探討，大量研究表明土壤磁學性質對污染物具有響應和指示意義，能夠表征土壤環境的變化，這使得應用磁學方法來監測旅游活動產生的土壤環境污染成為可能。

目前關于土壤磁學特征研究多集中在城市，而有關旅游景區土壤磁學特征的研究鮮有報道。因此，本文以西北干旱區生態環境較脆弱的新疆喀納斯景區表層土壤為研究對象，采用磁學方法系統分析了景區表層土壤的磁性礦物含量、組成、粒度等磁學特征，研究旅游活動干擾下土壤磁學特征的差異及空間分布，并初步探討了土壤磁學特征的環境意義，以期為景區進一步合理規劃旅游活動、開展土壤污染防治提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

喀納斯景區(48°35′ ~ 49°11′ N，86°54′ ~ 87°54′ E)地處新疆維吾爾自治區布爾津縣境內，海拔在1 064 ~ 3 147 m，東西長約74 km，南北寬約66 km，總面積25萬hm2。該區屬溫帶大陸性氣候，年均降水量1 065.4 mm，蒸發量約1 097 mm，兩者大致持平，年平均氣溫–0.2 ℃，全年無夏季，冬季長達7個月。土壤類型為草甸黑鈣土。喀納斯素有“人間凈土”的美譽，毗鄰俄、蒙、哈三國，具有“一地連四國”的空間組合，具備建立世界級旅游勝地的資源和區位優勢，目前是新疆旅游資源最集中、品味最高、發展空間和潛力最大的國家5A級景區和地質公園[21]，2011年被授予“最具人氣旅游目的地”稱號，現已成為拉動新疆地區旅游及相關產業發展的龍頭。隨著旅游人數的持續增加，旅游活動已對景區生態環境產生影響[22]，特別是旅游活動密集的喀納斯村周圍。

1.2 土壤樣品采集

本研究以新疆喀納斯景區為研究區，用GPS精確定位，采集土壤表層(0 ~ 10 cm)樣品，并按研究區人類活動密集程度及用地功能將景區劃分為新村(N采樣區，放牧和居住用地)、老村(O采樣區，居住和人文旅游用地)、湖口旅游區(L采樣區，喀納斯湖旅游活動密集區)和旅游接待地(R采樣區，游客服務設施用地)。研究區位置及采樣點具體分布如圖1所示。2016年8月11日至8月14日在研究區采集樣品，其中N區16個，O區13個，R區23個，L區20個，共采集表層土壤樣品72個，將土樣裝入聚乙烯袋中編號，供實驗測試。采樣過程中所用工具均為無磁性塑料材質。

圖1 研究區位置及采樣點

1.3 樣品測試與分析

將采回的土樣放置于干燥通風無灰塵污染的室內自然風干，去除植物枯枝落葉、殘茬等，過1 mm尼龍篩，稱重后用塑料保鮮膜包緊、壓實裝入10 cm3的磁學樣品盒內，供測試用。低頻質量磁化率(LF) (0.47 kHz)和高頻質量磁化率HF(4.7 kHz)，采用連接B型雙頻探頭的Bartington MS2磁化率儀測得。等溫剩磁(IRM)使用ASCIM-10脈沖磁化儀和Molspin小旋轉磁力儀獲得。先用ASCIM-10脈沖磁化儀依次對樣品施加20、40、100、300、750和1 000 mT場強磁化，再使用小旋轉磁力儀分別測量對應的IRM，其中1 000 mT場強下的IRM作為飽和等溫剩磁(SIRM)。然后，測得樣品在-20、-40、-100和-300 mT反向場強下的IRM，并分別計算出百分頻率磁化率(FD%=(LF-HF)/LF×100%)、硬剩磁(HIRM=(SIRM+ IRM-300)/2)、軟剩磁(SOFT=(SIRM+IRM-20)/2)以及比值(-ratio=100×(-IRM-300/SIRM))、SIRM/LF等磁性比值參數。采用德國蔡司LEO-1430VP掃描電鏡和英國牛津-200型X射線能譜儀測試土壤樣品的SEM和EDX。數據統計分析采用SPSS21軟件，制圖采用ArcGIS9.3軟件。

2 結果分析

2.1 喀納斯景區表層土壤的磁性參數

2.1.1 低頻質量磁化率(χLF)與飽和等溫剩磁(SI-RM)LF、SIRM通常可以指示樣品磁性礦物含量的多少。LF主要反映樣品亞鐵磁性礦物(磁鐵礦和磁赤鐵礦)的總體貢獻，但是在弱磁性樣品中，LF因逆磁性礦物的存在而減小。另外，當亞鐵磁性在樣品中含量較低時，逆磁性和順磁性對LF影響顯著，SIRM不受順磁性和逆磁性物質的影響，主要由亞鐵磁性礦物與不完全反鐵磁性物質貢獻[13]。SIRM與LF相比，SIRM更容易受磁性顆粒大小和不完全反鐵磁性礦物組分(赤鐵礦、針鐵礦)的影響[23]。

表1為喀納斯景區72個表土樣品的磁性參數測定結果，結果表明，喀納斯景區所有樣品的LF值的范圍為(3.4 ~ 227.8)×10-8m3/kg，均值為122.3×10-8m3/kg，最高值出現在L區的L5采樣點，為建筑物旁土壤，最低值為R區的R23采樣點，為林地土壤。N區LF變幅在(91.6 ~151.6)×10-8m3/kg，均值117.6×10-8m3/kg；O區LF變幅在(42.4 ~184.6)×10-8m3/kg，均值115.2× 10-8m3/kg；R區LF變幅在(3.4 ~ 175.7)×10-8m3/kg，均值98.2×10-8m3/kg；L區LF變幅在(38.2 ~ 227.8)× 10-8m3/kg，均值158.3×10-8m3/kg。不同區域土壤LF均值大小依次為L區>N區>O區>R區，表明研究區亞鐵磁性礦物含量湖口旅游區最大，新村次之，老村較小，旅游接待地最小。通過單因素方差分析表明，不同分區的LF值存在顯著性差異(=3.199，= 0.029)，事后檢驗結果顯示，湖口旅游區LF值顯著高于新村(=0.002)、老村(=0.002)與旅游接待地(= 0.000)，其余分區差異性不顯著。從變異系數看，旅游接待地變異系數為42.59%，變異程度大；湖口旅游區與老村變異系數分別為29.14%、30.55%，屬于中等變異強度；新村為14.72%，變異程度小。

表1 喀納斯景區表層土壤磁性參數統計結果

SIRM值變幅為(43.2 ~ 4 187.4)×10-5Am2/kg，均值為1 953.5×10-5Am2/kg，分區來看，N區、O區、R區和L區的SIRM均值分別為1 806.6×10-5、1 635.8× 10-5、1 697.8×10-5和2 571.5×10-5Am2/kg，大小順序和χLF不同，依次為L區>N區>R區>O區；L區依舊最大，表明亞鐵磁性和不完全反鐵磁性礦物的含量湖口旅游區最大，新村次之，老村最小。不同分區SIRM值存在顯著差異(3.511，=0.020)，湖口旅游區SIRM值最大，與新村(=0.004)、旅游接待地(=0.000)和老村(=0.001)均達到了極顯著差異，其余分區差異性不顯著。研究區土樣SIRM值屬中等變異強度，旅游接待地變異程度最大，變異系數為45.79%，新村為24.14%，變異程度最小。

2.1.2 軟剩磁(SOFT)、硬剩磁(HIRM)與比值(-ratio) SOFT、HIRM主要反映磁性礦物的濃度。其中，SOFT基本不受不完全反鐵磁性礦物的影響，用來指示低矯頑力的多疇(MD)亞鐵磁性礦物(如磁鐵礦和磁赤鐵礦)[24]；HIRM是在較強的磁場中(300 mT)獲得的，反映了高矯頑力的不完全反鐵磁性礦物的貢獻[25]。研究區土壤樣品SOFT、HIRM的均值分別為1 146.8×10-5、69.1×10-5Am2/kg，不同采樣區土壤的SOFT均值大小排序為L區>N區>O區>R區，和LF大小分布一致；HIRM均值大小排序為L區>R區>N區>O區，但依舊是湖口旅游區值最大。說明湖口旅游區附近存在較多類似磁鐵礦和赤鐵礦的多疇亞鐵磁性礦物，并伴有不完全反鐵磁性礦物，同時也說明景區土壤中磁性礦物含量的空間分布差異性很大。-ratio指示樣品中亞鐵磁性礦物與不完全反鐵磁性礦物含量相對比值，其值范圍在0.7 ~ 1.0表征多疇亞鐵磁性礦物的存在，-ratio值越大，亞鐵磁性礦物成分越多[19]。表1顯示樣品中-ratio值變化范圍為72.3% ~ 100%，均值為92.8%，進一步反映了喀納斯景區表土樣品磁性特征以多疇亞鐵磁性礦物為主導。單因素方差分析表明，不同分區的HIRM值(=7.438，=0.000)存在極顯著性差異，湖口旅游區HIRM值顯著高于旅游接待地(=0.000)、新村(=0.002)和老村(=0.002)；不同分區的SOFT值(=4.003，=0.101)、-ratio值(=2.345，=0.081)差異性不顯著。從變異系數看，HIRM值呈強變異(90.11%)，SOFT呈中等變異(47.40%)，-ratio變異程度較小(5.40%)。

2.1.3 百分頻率磁化率(χFD%)與SIRM/χLFχFD% 能夠反映出粒級在磁性礦物的賦存狀態，常用來衡量磁性礦物中超順磁顆粒(SP，近于0.015 μm)的含量[26]。研究區樣品的χFD% 變化范圍在0.02% ~ 8.4%，均值為3.3%，不同分區的χFD% 均值大小順序為N區>R區>O區>L區，FD%>6% 的樣品僅有3個，其余樣品均低于6%，說明樣品中細黏滯性超順磁顆粒含量較低，主要由粗顆粒多疇亞鐵磁性礦物主導。不同分區的FD% 值存在顯著差異(=3.536，=0.019)，新村的FD% 值最大，與旅游接待地(=0.024)、老村(= 0.006)和湖口旅游區(=0.000)均存在極顯著差異，旅游接待地的FD% 值次之，與湖口旅游區(= 0.000)、老村(= 0.000)均存在極顯著差異，而老村和旅游接待地之間差異并不顯著(=0.368)。研究區土壤FD% 值變異程度屬于中等變異(54.77%)。

SIRM/LF也能指示磁性顆粒的粒徑大小，與磁性礦物粒徑大致呈反向關系，但由于超順磁顆粒對LF有貢獻，對SIRM沒有貢獻，當樣品中存在大量超順磁顆粒時，樣品的LF顯著增高，則SIRM/LF值降低[27]。研究區表土SIRM/LF的變化范圍在(7.3 ~ 40.2)×103A/m，平均值為16×103A/m，不同采樣區土壤的SIRM/LF均值大小為R區>L區>N區>O區，與磁性礦物顆粒粒徑大小正好相反。單因素方差分析表明不同分區的SIRM/LF值不存在顯著差異(=1.011，=0.393)。

2.2 喀納斯景區表層土壤磁性礦物的掃描電鏡-X射線能譜分析

根據典型土壤樣品磁性礦物的掃描電鏡-X射線能譜(SEM-EDX)分析的結果，可以確定礦物顆粒的大小、形貌及組分等信息(圖2)。典型樣品選自N5、L20和L5采樣點，掃描電鏡圖片顯示，土壤樣品中除含有不規則形狀顆粒外，還存在球狀磁性顆粒。這種球狀顆粒的形成一般與人類活動有關，可分為三類：表面有吸附物，趨向于球形，直徑約為30 ~ 40 μm；表面比較光滑，具有金屬光澤，直徑約15 μm；表面爆裂，形如橘子，直徑約為60 μm。電子探針能譜分析(EDX)揭示，研究區土壤樣品磁性顆粒主要由Si、O、C、Fe、Al等元素組成，其中Fe元素重量比在6.75% ~ 48.12%。

3 討論

3.1 土壤磁性礦物類型

利用不同磁性參數繪制的散點圖可以指示磁性礦物組成的變化。分別以LF為橫坐標，以SIRM、SOFT、HIRM為縱坐標，對所有樣品進行相關性分析(圖3)，其中，LF與SIRM顯著正相關，2=0.720 8 (圖3A)，反映了樣品磁學特征的貢獻主要來源于亞鐵磁礦物質和不完全反鐵磁性礦物；LF與SOFT亦存在相關性，2=0.629 7(圖3B)，進一步反映了樣品的磁學特征受亞鐵磁性礦物的控制，LF與HIRM相關性較差，2=0.130 4(圖3C)，表明樣品中不完全反鐵磁性礦物不主導樣品的磁性特征。可見，喀納斯景區表土樣品的磁學特征受亞鐵磁礦物質控制。

IRM是區分磁性礦物種類的另一重要參數[28]，選取研究區各區域典型樣品N1、O5、R15和L2，IRM獲得曲線如圖4所示，樣品在施加100 mT磁場時IRM呈快速上升，達到飽和值的71% ~ 80.4%，場強在100 ~ 300 mT時IRM呈緩慢上升趨勢，施加300 mT磁場時達到飽和值的89.3% ~ 95.5%，場強增大到750 mT時達到飽和值的94% ~ 98%，持續增大到1 000 mT時，樣品全部達到飽和。樣品在施加300 mT磁場時，幾乎全部樣品已達到飽和，說明研究區低矯頑力的亞鐵磁性礦物(磁鐵礦、磁赤鐵礦)主導了樣品磁性特征，但場強高于300 mT后，IRM仍持續緩慢增加，表明樣品中含有高矯頑力不完全反鐵磁性礦物(如赤鐵礦、針鐵礦)，其含量遠低于亞鐵磁性礦物。

飽和剩磁矯頑力(B0)CR是使飽和等溫剩磁降低到零的磁場強度，可用來鑒別磁性混合物來源[16]。單疇和多疇磁鐵礦的(B0)CR的理論值分別為33 mT和15 mT，而赤鐵礦的剩磁矯頑力理論值為300 mT[29]。圖4顯示了典型樣品(B0)CR介于23 ~ 38 mT，說明研究區典型土樣中含有低矯頑力的多疇磁鐵礦，同時由表1可知，SIRM/LF均值較小，可確定研究區磁性礦物以多疇磁鐵礦為主。

3.2 土壤磁性礦物含量

由上述分析可以看出，研究區表土磁性礦物含量整體較高，且磁性特征以亞鐵磁性礦物為主導。喀納斯景區表土樣品的LF比北疆城市烏魯木齊(87.3× 10-8m3/kg)、石河子(90.4×10-8m3/kg)以及同屬高山湖泊景區的天山天池(82.05×10-8m3/kg)土壤都高，但低于北疆土壤平均值(205.36×10-8m3/kg)，烏魯木齊、石河子土壤LF主要與城市規模、人口密度有密切關系，景區土壤磁化率主要與成土母質、旅游活動有關。研究區不同分區亞鐵磁性礦物含量存在明顯差異，其中湖口旅游區最大，新村次之，旅游接待地較小，老村最小。磁性礦物來源可能由土壤母質、成土過程等自然因素和旅游活動產生的生活排污、汽車尾氣、化石燃料燃燒等人為因素造成。

圖2 典型土樣磁性礦物的SEM和EDX圖譜(左圖為SEM圖，右圖為EDX圖)

圖3 喀納斯景區表層土壤磁性參數間的關系

圖4 典型土樣的等溫剩磁獲得曲線圖

3.3 土壤磁性礦物粒度

Dearing[30]提出應用FD% 半定量估算超順磁顆粒濃度的指標：χFD%<2% 時，土壤磁性礦物粒度以多疇為主，基本不含超順磁顆粒；χFD% 在2% ~ 10% 時，由少量超順磁顆粒和粗顆粒混合存在；χFD% 在10% ~ 14% 時，磁性礦物粒度中主要以單疇超順磁顆粒物為主(>75%)。夏敦勝等[31]認為當χFD%>6% 時，樣品中含有較高比例粒徑的超順磁顆粒。研究區表土FD% 的變化范圍在0.02% ~ 8.4%，平均為3.3%，新村、老村、旅游接待地、湖口旅游區表土樣品FD% 的均值分別為4.9%、3.4%、3.9%、1.5%，新村最高，湖口旅游區最低。表土樣品(R18)FD% 最大值出現在旅游接待地(8.4%)，除新村、旅游接待地樣品N12、R9、R18 χFD%>6% 之外，其余樣品都在6% 以下，表明喀納斯樣品中超順磁性顆粒的含量較低，主要是粗顆粒多疇亞鐵磁性礦物。

FD% 和LF可以反映樣品中磁性顆粒物大小或磁疇狀態。當LF值較高而χFD% 值接近零時，樣品中磁性顆粒以粗顆粒為主，不含有超順磁顆粒[30]。圖3D顯示，LF與FD% 沒有明顯的相關性(２＝0.1672)，進一步證實喀納斯景區土壤磁性特征的變化未受超順磁顆粒所主導。可見，喀納斯景區土壤含有較少的超順磁顆粒，主要以粗顆粒多疇亞鐵磁性礦物為主。有研究表明，人類活動產生的磁性顆粒具有強磁性和粗粒度的特性，明顯不同于自然成土過程中產生的磁性顆粒[32]。據SEM-EDX結果可知，喀納斯景區土壤中磁性顆粒的表面形態與化石燃料燃燒產生的飛灰磁性顆粒極度相似(圖2)，且以多疇顆粒為主。有研究證明，煤炭燃燒和其他工業過程產生的磁性顆粒多以多疇顆粒存在[13]。由于喀納斯景區為國家自然保護區，無任何工業生產，可認為喀納斯景區土壤樣品中的磁性顆粒很大程度上來源于景區游客和村民燃柴、煤以及汽車尾氣的排放等人類活動。

3.4 磁性參數的空間分布特征及環境意義

環境物質的磁學特征能夠清楚地指示環境污染的狀況，本研究根據土壤樣品的磁性參數，繪制出喀納斯景區表土磁性參數的點狀空間分布圖(圖5)。從圖5中可以看出，研究區表土LF、SIRM和SOFT空間分布基本一致，湖口旅游區LF、SIRM和SOFT表現出高值，老村磁性參數值最低。有研究表明，在人口密度大、交通密集和人類活動頻繁的市中心區和近郊區，表土磁性參數值比較低，這與前人研究結果一致[33]。老村是中國保留最完整、歷史最悠久的圖瓦人村落，但并未表現出明顯的污染土壤特征。從位置來看，湖口旅游區位于喀納斯湖出水口，海拔相對較高，受湖水、雨水的沖刷作用較強，采樣點離基巖距離較近，其表現出高值LF、SIRM和SOFT和低值FD%，由強磁性土壤母質生成的土壤或者被嚴重污染的土壤都有這樣的磁學特征，湖口旅游區除碼頭和木棧道外，其他地方均用鐵鏈圍擋，禁止游客游覽，人為影響較弱，因此湖口旅游區的磁性特征可能與土壤成土母質有關。新村、老村和旅游接待地位于地勢較低的山前沖積扇，人類活動頻繁，表現出中值的LF、SIRM和SOFT，可能因后期人類活動影響加強所致。而各采樣區高值LF的采樣點N1(道路旁土壤)、O5(道路旁土壤)、R15(水泥建筑物內土壤)、L2(木質建筑物旁土壤)，采樣點均位于受人類旅游干擾最大的地方，說明旅游接待設施的修建和景區內交通對景區內土壤LF的貢獻較大。

圖5 土樣基本磁性參數的空間分布

從HIRM和-ratio的分布規律來看，兩種磁學參數的峰值分布在L區和N區，HIRM的高值出現在L區的L1、L7、L9采樣點，說明這里存在含量較高的高矯頑力的不完全反鐵磁性礦物，其中除L7采樣點位于道路旁以外，其他兩個采樣點均位于建筑物旁。已有研究證明，HIRM的峰值分布與污染源的分布有較好的一致性[34]，說明景區內建筑物的修建和交通影響是造成景區土壤高矯頑力的不完全反鐵磁性礦物增加的主要原因。按分區來看，-ratio的分布并不均勻，各區峰值分別出現在L13、O9、R8、N11采樣點，均位于建筑物周邊或道路旁，進一步證實了景區建筑物修建、道路交通與土壤多疇亞鐵磁性礦物的含量密切相關。

SIRM/LF出現的峰值在R7采樣點(停車場建筑物旁)，整體來看，R區的SIRM/LF總體較高，表明R區的高矯頑力的不完全反鐵磁性礦物含量較高，土壤粒徑較小，R區多為賓館、辦公樓、餐廳、停車場、衛生間等旅游接待設施，采集樣品多為建筑物周圍和道路旁邊，主要污染物可能為燃煤、汽車排放物等污染和旅游接待地的生活排污。

FD%的高值主要分布在N區、R區和O區，且主要集中在2% ~ 6%，表明這3個區的超順磁顆粒明顯多于L區。已有研究表明，受原煤影響的土壤磁晶粒度明顯較小，且由超順磁顆粒和粗顆粒混合而成[35]，N區和O區是哈薩克族和圖瓦族村落，R區是游客接待地，3個區域居民生活和旅游接待日常烹飪和取暖以燃煤為主，附近土壤容易受到煤灰的影響。L區幾乎限定了人類游覽路徑，人為干擾較少。可見，人為干擾對景區土壤磁性顆粒有重要的影響，同時也說明L區土壤受人為因素影響的程度較小。

4 結論

1)喀納斯景區表層土壤的磁化率范圍為3.4 × 10-8~ 227.8×10-8m3/kg，均值為122.3×10-8m3/kg，不同分區磁化率特征存在差異，其中湖口旅游區最大，新村次之，老村較小，旅游接待地最小。磁性特征以磁鐵礦和磁赤鐵礦的多疇亞鐵磁性礦物為主導，同時含有少量赤鐵礦和針鐵礦組成的不完全反鐵磁性礦物；粒度分析表明，景區土壤中超順磁性顆粒的含量較低，主要以粗顆粒多疇亞鐵磁性礦物為主，其中新村土壤中存在較多的超順磁性顆粒。

2)喀納斯景區表層土壤磁性參數在空間分布上呈現明顯差異，磁性參數LF、SIRM和SOFT的空間分布基本一致，且LF、SIRM和SOFT高值點與景區中建筑物、道路等旅游基礎設施的分布具有一致性，雖然老村LF、SIRM和SOFT值普遍較低，但SIRM/LF也較低，原因主要是土壤受到煤灰、煙塵的影響較大；從HIRM和-ratio的分布規律來看，旅游接待地存在含量較高的高矯頑力的不完全反鐵磁性礦物，典型污染源主要集中在建筑物周邊、道路旁及旅游活動密集區，也是景區不完全反鐵磁性礦物含量增加的主要來源。可見，景區土壤磁性礦物含量和人類活動密集程度密切相關。

3)自然成土因素是喀納斯景區土壤磁性增強的關鍵因素，但人為活動影響對一些區域的土壤磁性也有重要貢獻。磁學方法多用于城市污染檢測，本研究結果表明，景區土壤磁測研究可作為景區土壤環境污染監測、污染空間分布和污染物來源判別的新方法。

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Magnetic Properties of Topsoils and Their Environmental Implications in Kanas Scenic Spot of Xinjiang, China

HAN Wentang1,2, CHEN Xuegang1,2*

(1 School of Geography and Tourism, Xinjiang Normal University, Urumqi 830054, China; 2Key Laboratory of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Xinjiang Laboratory of Lake Environment and Resources in Arid Area, Urumqi 830054, China)

In order to explore the feasibility of environmental magnetism method in monitoring soil pollution in scenic spots, 72 samples of topsoils were collected from Kanas 5A scenic spot in Xinjiang. The results showed that the average content of soil magnetic minerals was high in Kanas scenic spot. The magnetic properties of topsoils were predominated by ferromagnetic minerals and a small amount of anti-ferromagnetic minerals. The magnetic grains were mainly coarser multidomain (MD) particles and fewer superparamagnetic particles (SP). The parameters of χLF, SIRM, SOFT and HIRM were higher in lake-outlet tourism area but lower in new villages, old villages and tourist reception areas, the other parameters of χFD%, S-ratioand SIRM/χLFwere on the contrary. The distribution of high magnetic sites was consistent with the distribution of intensive human activity areas, buildings and roads in the scenic spot. The high magnetic value of lake-outlet tourism area was mainly related to the stronger natural soil formation, and the high magnetic sites in other regions are mainly influenced by the tourism activities. Therefore, the scope of man-made pollution could be effectively distinguished and delineated in the scenic area by soil magnetic method, and it provides a reference for the prevention and control of soil pollution and tourism planning.

Topsoil; Magnetic properties; Soil pollution; Tourism activities; Kanasi scenic spot

國家自然科學基金項目(41461033)資助。

通訊作者(caschxg@126.com)

韓文堂(1989—)，男，甘肅武威人，碩士研究生，主要從事旅游開發與規劃研究。E-mail: 576810609@qq.com

P934；X53

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.01.025