基于GIS的農(nóng)田土壤重金屬空間變異分析及信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā).pdf

1、農(nóng)田土壤重金屬污染是農(nóng)業(yè)環(huán)境研究和保護(hù)的重點(diǎn)之一。本文通過(guò)對(duì)天津市武清區(qū)北部農(nóng)產(chǎn)品商品基地的農(nóng)田土壤進(jìn)行采樣分析與調(diào)查，獲取土壤樣品152份，借助ICP-AES，分析測(cè)出銅、鋅、鉛、砷、汞、鎘、鉻、鎳八種重金屬元素的含量。結(jié)合GIS技術(shù)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，模擬了銅、鋅、鉛、砷、汞五種重金屬元素含量的空間變異。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于WebGIS的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息系統(tǒng)，完成了空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。 主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論包

2、括： (1)描述性統(tǒng)計(jì)分析：對(duì)比152份樣品的分析結(jié)果，Cu、Zn、Pb、Hg四種重金屬含量呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布，As含量呈正態(tài)分布；結(jié)果表明，研究區(qū)土壤中Cu、As含量與背景值相比沒(méi)有明顯改變，Zn、Pb、Hg均高于背景值。 (2)相關(guān)性分析：對(duì)Cu、Zn、Pb、Hg和As的含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示這五種重金屬之間都呈顯著相關(guān)性，表明這五種重金屬之間有較高的同源性。 (3)空間變異性分析：塊金值與基臺(tái)值的比值A(chǔ)s

3、＞Cu＞Zn＞Hg＞Pb。元素As的塊金值與基臺(tái)值比值達(dá)到了81.28％，屬于空間弱相關(guān)，表明研究區(qū)內(nèi)As由隨機(jī)性因素(即人類(lèi)活動(dòng))引起的空間變異起主導(dǎo)作用，由結(jié)構(gòu)性因素(即成土因素)引起的空間變異占次要部分；Cu、Zn和Hg的塊金值與基臺(tái)值比值均在50％-75％的范圍內(nèi)，屬于中等程度的空間相關(guān)，即三種元素受人為活動(dòng)的影響稍大于成土因素的影響；元素Pb塊金值與基臺(tái)值的比值在25％-50％的范圍內(nèi)，也屬中等程度的空間相關(guān)，但其空間變異主要

4、是由結(jié)構(gòu)性因素引起的。變程大小的比較表明，各元素空間自相關(guān)范圍為Cu=Hg＞Zn＞As＞Pb。 (4)根據(jù)普通Kriging插值原理及半方差函數(shù)擬合參數(shù)進(jìn)行空間變異插值，繪制了研究區(qū)土壤重金屬含量空間分布趨勢(shì)圖，插值圖中可以清晰的辨認(rèn)出不同區(qū)域各種重金屬含量范圍及污染程度。通過(guò)分析，Cu、Zn、Pb、Hg空間變異理論模型的插值誤差較大，As的空間插值誤差相對(duì)較小。 (5)以ArcSDE和SQLServer2000為基礎(chǔ)，

5、在Geodatabase平臺(tái)上，建立農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，提供了數(shù)據(jù)錄入與輸出、數(shù)據(jù)編輯與更新、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份等功能；采用ArcIMS4.0作為實(shí)現(xiàn)WebGIS功能的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)用戶(hù)界面的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了Internet下的遠(yuǎn)程農(nóng)業(yè)環(huán)境信息數(shù)據(jù)瀏覽、圖層管理、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)、污染評(píng)價(jià)等功能。 本研究探討了地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在分析小區(qū)域尺度下土壤重金屬空間變異性上的應(yīng)用，為模擬土壤重金屬的空間變異作出了方法上的嘗試。其結(jié)果將對(duì)指導(dǎo)當(dāng)?shù)?/p>