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随着城市化、工业化的推进,土壤污染的范围、种类在扩大,污染的程度也在加剧,土壤污染已成为许多地区环境质量和食品安全所面临的严峻挑战。国内外对土壤污染状况、原因和空间分布等已开展了众多研究,但有关土壤污染区划研究的方法探讨和案例研究至今未见文献报道。然而开展土壤污染区划研究对于准确把握区域土壤污染种类、程度及污染特征的空间分异规律与地域组合,因地制宜地开展土壤污染治理、指导地区绿色食品生产基地选址等都具有十分重要的理论意义和实践价值。在这一研究背景下,本文选取苏南经济快速发展的昆山市为研究区域,在土壤重金属污染特别是污染的空间分布研究基础上,运用地统计学方法、主成分分析以及聚类分析方法,对昆山县域尺度土壤重金属污染区划方法进行研究。
本文依据昆山市126个土壤采样点Hg、Cd、Pb、As、Cr、Zn、Cu、Ni八种重金属元素数据,首先,借助地理信息软件ARCGIS9.2的地统计分析模块。通过比较各类插值方法的精度,为各种元素选择一种最优的插值方法,得到昆山市各种元素含量的空间分布图;其次,以空间分布图为基础通过ARCGIS9.2空间分析工具,计算出以镇为基本统计单元的各类重金属元素含量面状数据;接着,以各镇重金属含量面状数据为基础计算各镇土壤重金属污染的多维样本相似性指数,并对该指数进行聚类分析,得到基于土壤重金属污染种类和程度的土壤重金属污染一次分区;然后,从引起土壤重金属污染的孕污环境角度,选择各镇与土壤重金属污染相关的社会经济指标,进行主成分分析,进而得到各镇的主成分得分,并对各镇的主成分得分进行聚类分析,得到基于孕污环境的土壤重金属污染二次分区;最后,综合两次分区的结果,确定出昆山市土壤重金属污染区划最终方案。
土壤重金属污染区划方案分为两个区划层级,一级区把全市划分为5个土壤重金属污染区,分别为西北部低洼锌铅重度污染区、东北部半高田汞铜铬污染区、中北部半高田镉锌污染区、中南部半高田微污染区、南部濒湖高田砷轻度污染区。二级亚区按引起土壤重金属污染形成的孕污环境差异,进一步划分为10个土壤重金属污染亚区。
本文在县域尺度下做出的昆山市土壤重金属污染区划,基本达到在县级尺度下以乡级行政区划为基本单元把握污染空间分异、探索污染现状和孕污环境间联系的目的,表明该区划方法能够比较切合实际地做出土壤重金属污染区划。