海伦市土壤主要微量元素空间分布特征

以海伦市研究区1 175件表层(0~20 cm)土壤样品主要微量元素(B、Cu、Mn、Mo、Zn)的实测含量为研究对象,采用地统计学与GIS相结合的方法,对土壤微量元素的含量及空间分布特征进行分析。结果表明:研究区表层土壤中B和Mo含量较缺乏;Mn和Mo的块金效应大于75%,空间自相关性弱,B、Cu和Zn块金效应在25%~75%之间,属于中等空间相关,空间变异主要受到自然因素影响;B和Cu的空间分布相似,由中心向四周逐渐减少,Mn和Mo含量呈明显带状分布,Zn含量北部高于南部。微量元素之间既存在着共生关系,也可能存在拮抗关系。土壤有机质含量、成土母质、土壤类型和土地利用对微量元素均有不同程度的影响。     

Fractal and Multifractal Properties of the Spatial Distribution of Natural Fractures--Analyses and Applications

The Cantor's dust theory is applied to investigate the scaling properites of the spatial distribution of natural fractures obtained from detailed scanline surveys of 27 field sites in the Appalachian Plateau of western New York, USA. The results obtained in this study indicate: 1) fracture spacing is characterized by fractal and multifractal properties. On small scales analyses yield an average fractal dimension of 0.15, which suggests a very high degree of clustering. In contrast, on large scales, fractures tend to be more regular and evenly distributed with an average fracture dimension of 0.52; 2) fractal dimension varies with different sets in different orientations, which can be attributed to interactions between pre-existing fractures and younger ones, as well as variations of the intensity of the stresses under which the fractures were formed; 3) a time sequence of fracture set formation can be proposed based on fractal and multifractal analyses, which consists of (from old to young): N-S, NW, ENE, and NE-striking sets. This time sequence is confirmed by the study of the abutting relationships of different fracture sets observed in the field.     

宝鸡燃煤电厂周围土壤天然放射性核素的空间分布特征

测定了燃煤电厂周围土壤环境中天然放射性核素226Ra、232Th和40K的比活度,用地统计学方法分析了电厂周围土壤中226Ra、232Th和40K的空间分布特征,并进行了风险性评价.结果表明,226Ra和232Th比活度表现出比较明显的条带状空间分布特征,40K则没有明显的方向性效应;风险性评价结果同样表现出了方向性效应.研究结果可为放射性污染防治和管理决策等提供参考依据.     

Traffic-related platinum group elements (PGE) in soils from Mexico City

The first evaluation of the distribution of platinum group elements (PGE) derived from automobile catalytic converters in urban soil samples in Mexico City was carried out. There are more than four millions cars in Mexico City and, at the present time, one third of them have catalytic converters. PGE concentrations in soils exposed to high traffic densities exceed the natural background values by upto two orders of magnitude and are directly influenced by traffic conditions. The highest concentrations of Pt, Pd and Rh in the analyzed samples are about 300, 70 and 40 μg/l, respectively. Although the PGE concentrations found in soil samples are relatively low, they represent an accumulation of only 10 yr. It is likely that the use of catalytic converters will dramatically change the distribution of these metals in the urban environment in the next decades.     

空间模式的广义自相似性分析与矿产资源评价

尺度不变性(scale invariance)包括自相似性(各向同性)、自仿射性(成层结构)、广义自相似性(各向异性标度不变性),是由各种地质过程和地质事件所产生的地质特征和模式的本质属性．尺度不变性可用分形和多重分形模型来表征．这些尺度特征的定量化可为刻画地质空问模式和模式识别提供有力的工具．例如。热液矿床的群聚现象可以用局部分形特征(局部奇异性)来刻画．通过在特征空问中(如频率空问)识别空问模式的广义自相似性．可以将空间混合模式进行分解或异常的识别．介绍了几种相关的分形模型和方法。包括度量空问模式广义尺度独立性(GSI)的线性模型;基于广义尺度独立性的异常分解S—A方法;度量空问模式的局部奇异性方法;以及如何利用分形特征预测未发现矿床的2种方法．有些方法已应用于许多矿产资源评价实例中．给出了对加拿大Nova Scotia省西南部湖泊沉积物样品中的4种元素As、Pb、Zn和Cu的地球化学数据处理分析结果。证明了局部奇异性分析和S—A异常分解方法对地球化学异常的增强和分离的有效性．研究表明：由S—A方法分解的异常往往具有多重分形的特点,而且普遍具有局部奇异性．研究区内具有明显奇异性的地区(元素含量富集区)是金矿异常区域。它们与金矿成矿作用和已知矿床的赋存密切相关．     

新疆三工河流域地下水矿化度的时空变异及其分形特征

对面积约670 km2的新疆三工河流域地下水矿化度进行了取样检测,应用地质统计学方法对取得的数据进行了半方差函数分析,计算了平均值、方差、标准差、变异系数等传统统计特征值,并指出了用该方法表示地下水矿化度所存在的不足.在此基础上,将分形理论与地质统计学原理相结合,计算了三工河流域在1998、2002年地下水矿化度的分维值,分别为1.75,1.59;其变异系数分别为0.51,0.54,即2002年地下水矿化度的均匀性要比1998年的稍差.研究结果表明,地下水矿化度并不是具有理想分形特征的介质,它只是在一定的空间尺度内才具有分形特征.通过对1998年及2002年地下水样品的分析,得出该地区地下水矿化度在时间与空间上皆存在明显的变异性.在空间尺度上,地下水矿化度在研究区的北部大于中部,中部大于南部;在时间尺度上,随着时间的推移研究区北部的地下水水质正向矿化度加重的方向发展.     

南京地区表土镉汞铅含量的空间统计分析

在南京城区和周围郊区近2500km2的区域内,采集了670个表层土壤样品,分析了Cd、Hg、Pb等重金属含量。在ARCGIS等地理信息系统软件的支持下,用地统计学等空间分析方法,分析了数据的概率分布特征、空间自相关特征以及变异函数特征。结果表明,研究区内表层土壤中Cd、Hg、Pb等重金属元素平均含量显著高于其全国平均水平;并且不同的元素具有不同的空间自相关特征;变异函数分析显示,Cd和Hg的分布具有明显的空间异质性,而Pb的方向性不明显。元素空间分布特征的研究对研究污染源和污染扩散具有一定指示和引导作用。     

多重分形滤波方法和地球化学信息提取技术研究与进展

圈定地球化学异常是勘查地球化学和环境地球化学研究中的一项基础性工作。笔者通过详细分析近30年来与地球科学密切相关的分形和多重分形等现代非线性理论和新方法的迅速发展和应用,特别是以解决地球化学复杂背景与叠加异常分解难题为例,介绍了广义自相似理论与分形滤波技术的发展和应用,相信在资源、环境、灾害的其他应用领域也将发挥重要影响。文中阐明了多重分形是更具普适性的地球化学元素分布模式,"密度-面积"分形模型是刻画地球化学异常的基础模型,并为多个空间开展分形滤波和分解地球化学复杂背景与叠加异常的理论基础。该方法的显著优势在于将地球化学场的各向异性、尺度不变性、广义自相似性等特征集于一体,具有压制变化性背景干扰,突出局部异常的能力,其中C-A和S-A业已广泛应用于矿产勘查靶区圈定和环境污染模式识别,形成了分解地球化学复杂背景和叠加异常的常用技术,在国内外多个成矿区带取得了显著的找矿效果。     

沈阳市新城子区土壤重金属元素的空间变异性

利用地质统计学方法,系统地研究了沈阳市新城子区土壤重金属元素的空间分布及空间变异性特征。研究结果显示,土壤中Cd和Pb的含量明显高于全国平均值和辽宁省土壤背景值。变异函数分析结果表明,Hg具有明显的空间自相关性,Cd、Pb和As均具有中等空间自相关的特征。Cd和Pb含量较高,并呈显著的正相关,主要受灌溉、施肥等外在因素的影响。重金属元素空间变异性的研究对当地土壤环境评价和土地质量评估具有一定的指示和引导作用。     

南京地区土壤元素的人为活动环境富集系数研究

南京周边地区开展多目标地球化学调查获取了“双层土壤”各元素的含量,表层土壤的元素含量与其深层土壤元素含量之比值即称之为土壤中该元素的人为话动环境富集系数(简称环境富集系数),笔者介绍了有关环境富集系数的计算方法。通过对比研究区各元素环境富集系数分布特征,发现本区表层土壤中Si、Ti、La、Ce、Y、Sc、Zr、Th、U、W等元素与其自然土壤环境的含量相近,S、N、P、Hg、Pb、Cl、Br、Se等元素及有机碳呈现了显著的人为环境富集,I、Fe、Mg、Mn、Ca、Al、K等元素出现了地表贫化。最后探讨了深入开展土壤中元素环境富集系数研究的相关问题,并提出了建议。     

青岛城区土壤重金属环境地球化学研究

为研究青岛城区土壤的环境地球化学特征,对青岛市南区、市北区、四方区、李沧区、崂山区5区进行了广泛的土壤地质调查。在每1km2一个样品的取样密度下取得表层土样(0～10cm深度)319个,经前期处理后,利用多种仪器如X射线荧光光谱(XRF)、等离子体发射光谱(ICP-OES)和等离子体质谱(ICP-MS)等分析测得所有样品的72种元素的含量,本文探讨了重金属元素Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn及类金属元素As的含量分布。结果表明,人类活动导致表层土壤中元素Cd、Cu、Pb和Zn含量的增加,而元素As、Cr和Ni主要是地质起源,但也会受到人类活动的影响。其中Zn的含量值变化较大,Zn元素含量值增高的地区是工业、交通密集处等人类活动频繁的地区。     

盘锦市红海滩碱蓬空间特征研究

基于1987年和2000年遥感数据,提取了红海滩碱蓬空间分布特征信息,以景观破碎度、斑块分形维数等作为评价指标,结合区域GIS数据,对比研究了区域内碱蓬景观的空间变化特征,分析了其消长机制。分析结果表明:(1)研究期内碱蓬退化严重,总面积从356.74hm2退化到103.51hm2,退化了253.23hm2,退化速率为19.48hm2/a;(2)碱蓬的消长主要受控于人类活动的影响,而人类活动主要通过水量、水质控制与直接占地两种途径作用于碱蓬;(3)三角洲水库以南地区生成的翅碱蓬应首先得到保护。     

成都市多目标地球化学调查和双层采样的效果

成都平原多目标地球化学调查在研究元素基准值及分布特征，构造、农业、环境污染的研究，天然气的预测，pH值的计算等方面取得了进展。并且判定深层样对研究深部元素分布、构造研究、根深作物发育、天然气预测、浅层样对浅层元素分布、农业地质、环境污染等研究有着特殊的作用。多目标地球化学调查及其双层采样方法可以推广。     

Spatial distribution and source diagnosis of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils from Chengdu Economic Region,Sichuan Province,western China

Surface soils from the Chengdu Economic Region (CER) were analyzed for sixteen United States Environment Protection Agency priority polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) to study the spatial distribution and to identify the sources of PAHs. Relatively high concentrations (more than 1500 ngg^− 1) of high molecular weight PAHs were found in Chengdu Plain, in the middle of CER, while high concentrations (more than 500 ng g^− 1) of low molecular weight PAHs were detected in the surrounding mountains. The concentrations of ∑₁₆-PAHs in topsoil samples from CER (12.52–75,431.47 ngg^− 1, average value was 3233.92 ngg^− 1) were higher than that from the southern China (21.91–3077 ngg^− 1, average value was less than 500 ngg^− 1), and they were comparable to concentrations in soils from the northern China (366–254,080 ngg^− 1, mean value was more than 3000 ngg^− 1). The concentrations from CER were also much higher than the concentrations of some world clean regions such as Antarctic (34.9–171 ngg^− 1), European high mountains (9–11,000 ngg^− 1, mean value was 158 ngg^− 1) and some Europe residential (736 ngg^− 1) and arable soils (60–145 ngg^− 1, mean value was 66 ngg^− 1). The ratio of tracer compounds (BaA/(BaA + Chr), Flo/(Flo + Pyr), and IcdP/(IcdP + BghiP)) indicated that the high concentrations of PAHs in soils were mainly derived from fossil fuels combustion in mountain region and from the incomplete combustion of petroleum in developed plain area (such as Chengdu and Deyang). From the above distribution characteristics and ratios of tracer compounds, we inferred the reasons for the distribution pattern of PAHs in CER were the domestic heating, emissions, and the physicochemical properties of PAHs.     

矿物微观结构的多重分形

分形与多重分形已广泛地应用于不同领域, 不同尺度下的各种分布特征研究更是受到广泛关注.以云南个旧松树脚矿田中2件含矿矽卡岩样品中黄铁矿颗粒为研究对象, 通过分形与多重分形方法研究了黄铁矿颗粒在二维空间上的分布特征.结果显示, 黄铁矿在微观尺度空间上的分布不均一, 具有明显的分形与多重分形分布特征.所选研究区外接触带黑绿色含硫化物矿石矽卡岩和接触带矽卡岩型块状硫化物矿石显微照片分析结果显示, 前者黄铁矿颗粒分布的盒子维数D₀、信息维数D₁、关联维数D₂及广义多重分形维数D_q的变化范围均较小, 而后者较大; 前者外接触带黑绿色含硫化物矿石矽卡岩含矿性相对较弱, 而后者矿石矿物相对富集.从这个意义上说, 分形与多重分形维数与样品含矿性有一定的对应关系, 因此, 分形与多重分形分析有望进一步为岩石含矿性的定量化评价提供微观尺度上的证据.      

广西膨胀土的孔隙结构特征

对冻干法制备的广西膨胀土不扰动样进行了微结构测试研究。通过压汞试验结果对膨胀土的孔隙分布进行分形研究表明其具有多重分维特征。对孔隙分布曲线拐点的物理意义进行了探讨,并用扫描电镜照片加以印证,认为可将膨胀土的孔隙划分为大、小、微3类,其中微孔隙为蒙脱石类晶层之间的宽度可变间隙。说明压汞试验无法提供微孔隙的信息,建议今后应重视膨胀土全孔隙分布的研究。     

铜陵矿区土壤重金属元素的空间变异及污染分析

运用地统计学分析手段对铜陵矿区土壤中的As、Cd、Hg、Pb和Zn5种重金属元素进行空间变异分析及空间插值,并进行污染分析,以期为铜陵矿区土壤环境评价、土壤污染修复及环境决策提供科学依据。数据来源于"安徽省江淮流域多目标区域地球化学调查"结果,采用Johnson变换进行正态转换,地统计拟合变异函数中,As、Cd元素为球状模型,Pb、Zn元素为五球形模型,Hg元素为指数模型。结果表明,As、Cd、Pb、Zn元素的变异函数表现为各向异性,其方向性可能主要受矿床分布控制;Hg元素块金效应较大,表明其受小     

哈尔滨城市道路表土记录的痕量元素在不同粒级中的分布特征

将城市道路表土样品进行粒度分级(全样、＞63μm、63～30μm、30～11μm和＜11μm),测定了各粒级组分的微量元素和稀土元素组成.结果显示,微量元素在不同粒级组分中的变化程度按照以下顺序依次递增:Sr＜Rb＜Ga＜Y＜V＜Zn＜Nb＜Cr＜Zr＜Cu＜Ni,Sr和Rb受粒度影响较小,Zr、Cu和Ni受粒度影响很大.绝大部分微量元素(V、Cr、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb)随粒度的变细含量趋于增加,而Rb则相反,Ni和Ga与粒度不存在明确的相关关系.Rb/Sr比值是一个基本不受粒度分选作用影响的化学风化指标,Zr/Rb、Cu/Zn、V/Cr和Ni/V比值受粒度的影响很大,Zr/Rb比值随粒度变细而明显增高.所有REE在不同粒级组分中的分布规律和波动幅度高度一致,趋向于在细颗粒物质中富集.δEu明显受粒度的影响,随粒度变细,Eu从正异常向负异常演化.δCe在不同粒级组分中的变化不大,显示受粒度的影响较小.     

Rare-earth elements in iron-manganese concretions from some New Zealand soils

Iron-manganese concretions and their surrounding soil materials from six sites in New Zealand have been analysed for rare-earth elements (REE). The samples studied fall into two groups: (1) those in which Ce is the only REE enriched in the concretions relative to the surrounding soil materials; and (2) those in which all REE are enriched in the concretions relative to the surrounding soil materials and in which Ce and Tb show consistently higher degrees of enrichment than do other REE. Comparison of enrichment factors (i.e., concentration in concretions/concentration in surrounding soil materials) indicates that Ce and total REE enrichment is related to Mn rather than Fe enrichment in concretions. Other trace element results show that As is enriched in all the concretion samples.