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本文通过定点监测不同季节、不同区域的大气降尘量及周边耕地土壤湿度、降水量,通过分析研究土壤和降尘的颗粒组成、磁化率的特性以及化学元素组成特性,初步探讨了沈阳市郊区耕地土壤和主风向带内的代表性土壤以及城市土壤与大气降尘的关系;并尝试采用富集因子法对砷、铅等9种元素的来源进行了初步讨论。得出以下主要结论:
1、土壤的含水量是影响降尘量的因素之一。降水量的增加会使土壤的含水量增加,致使降尘量降低。降尘量受季节的影响较大,2006年3月-12月期间,除皇姑区外,沈阳市区降尘量变化总体呈减低一升高一降低的趋势,7月份最低。
2.沈阳市降尘的颗粒粒级中≤100μm粒级组含量相对较低,低于35%,且春季>秋季>冬季。100~2000m粒级组含量相对较高(>45%),冬季>秋季>春季,其中120~140μm、140~160μm、160~180μm三组含量略高于其他粒组。城市土壤和郊区土壤的≤280μm粒径中以20~40μm,40~60μm,60~80μm三组所占的体积比最大。降尘的颗粒组成中粗颗粒比例大于土壤,细颗粒的比例小于土壤,且差别很明显。
3.降尘的磁化率(429~20114×10<-6>CGS g<-1>)高于城市土壤磁化率(153.43~1306.86×10<-6>CGS g<-1>)和郊区耕地土壤(13.71~62.0×10<-6>CGS g<-1>),城市土壤又高于郊区土壤。大气降尘受到带有磁性物质的严重污染,降尘又对城市的土壤产生污染。
4.降尘、耕地土壤和城市土壤的有机碳含量差异很大,降尘中有机碳含量在8.67~38.69g kg<-1>之间,远远高于郊区耕地土壤,其中有机碳含量最高的是耕地土壤的4.9倍,最低的有机碳含量也达到耕地土壤的1.3倍。城市土壤中有机碳含量同样高于郊区耕地土壤的有机碳含量是郊区耕地土壤有机质含量的0.57~4.14倍。
降尘中氮、磷的含量显著高于土壤。但是降尘中钾的含量低于土壤(-4.6%~-30.2%),而城市土壤全钾含量几乎与郊区耕地土壤全钾含量相同,降尘中的钾主要来源于土壤矿物,环境污染对降尘中的钾影响不大。
5.分析土壤和降尘中16种元素含量分布,发现镉、铅、锌、铬、铜、锶、钠在各个季节的降尘中含量均显著高于土壤,环境污染对其影响是主要的。硫、铊、钡、硼、砷5种元素在冬季和春季降尘中含量很高,秋季降尘接近于土壤,5种元素受季节性的污染源影响。钛、锰、锗3种元素在降尘与土壤中的含量相近,3种元素基本来源于土壤。金在降尘中含量低于土壤。 6.经富集因子法分析可以看出,9种元素中砷、金、锌、镉、铅5种元素的富集因子高于10,表明这5种元素与人为排放源有密切的联系。硫和钠元素富集系数小于1。铬、锶2种元素富集系数在1~10之间,说明它们部分来源于土壤、沙地等岩石风化物,同时也受到较大的人为因素影响。
7.将富集因子分析结果与实测的降尘、土壤的元素含量分布趋势比较发现,富集因子法对于判别钠、硫等地壳中原来含量很高但在风化和成土过程中进行强烈的再分配的元素以及砷、金等地壳中含量很低、分布很不均匀的元素的来源不适宜,结果与实际不符。若采用当地土壤目标元素背景值和参比元素背景值的比值作参比更趋于合理。