杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义_卢升高

第51卷第3期2008年5月地　球　物　理　学　报CH IN ES E JO U RN A L OF G EO PH YSICSVo l .51,N o .3M ay ,2008卢升高,白世强.杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义.地球物理学报,2008,51(3):762～769Lu S G ,Bai S Q .M agnetic characterization and mag netic mine ralo gy o f the H ang zho u urba n soils and its envir onmental implications .Chinese J .Geophy s .(in Chinese ),2008,51(3):762～769杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义卢升高,白世强浙江大学环境与资源学院,杭州　310029摘　要　对杭州城区四个不同功能区块土壤进行了系统的环境磁学测定,结果表明城市土壤的磁化率平均值为128×10-8m 3·kg -1,频率磁化率平均值3.6%(样品数=182),城市土壤呈现明显的磁性增强.城市土壤的磁化率与频率磁化率呈极显著指数负相关,表明城市土壤磁性增强明显区别于自然成土过程引起的以超顺磁性(SP )颗粒为主的表土磁性增强机理.统计分析表明,城市土壤磁化率与软剩磁和饱和等温剩磁(SI RM )呈显著直线正相关,说明亚铁磁性矿物是城市土壤剩余磁性的主要载体.综合等温剩磁获得曲线、热磁曲线、磁滞回线等岩石磁学测定和SEM /EDX 分析,城市土壤的磁性矿物以磁铁矿和赤铁矿为主,磁性矿物以假单畴-多畴(PSD -M D )颗粒存在,粒度明显大于成土过程形成的磁性颗粒,这些磁性颗粒主要来自燃料燃烧、汽车尾气等环境污染物.因此,城市土壤磁测可作为城市土壤污染监测、污染空间分布和污染物来源判断的新手段.关键词　城市土壤,环境磁学,磁性矿物,岩石磁学文章编号　0001-5733(2008)03-0762-08中图分类号　P318收稿日期2007-04-29,2008-01-28收修定稿基金项目　国家自然科学基金(40771096)和浙江省自然科学基金杰出青年团队项目(R305078)资助.作者简介　卢升高,男,1962年生,教授,博士生导师,主要从事环境磁学与环境生态学方面的研究.E -mail :lu sg @zju .edu .cnMagnetic characterization and magnetic mineralogy of the Hangzhou urban soilsand its environmental implicationsLU Sheng -Gao ,BAI Shi -QiangColleg e o f Environmenta l and Res ou rce S ciences ,Zhejiang University ,Hang zho u 310029,ChinaA bstract A detailed mag netic study of urban soils in H angzhou City ,China ,w as carried out usingcom binedenvironmentalmagnetismandro ckmagnetismtechniques .Mag neticmeasurements show ed that those urban soils have a sig nificant m ag netic enhancement ,w hich were characte rized by hig her magnetic susceptibility (average 128×10-8m 3·kg -1)and mag netic rem anence ,and low frequency -dependent susceptibility (average 3.6%,N =182).Mag netic susceptibility v alues of urban soils show ed hig hly significant neg ative co rrelation w ith frequency -dependent susceptibility ,indicating that the mechanism of the m ag netic enhancem ent of urban soils is different fro m contribution of pedogenic ferrom ag ne tic mine rals in nature soils .Mag netic susceptibility values of urban soils ,on the other hand ,hav e significantly positive co rrelation with So ft IRM (IRM 20mT )and saturation isothe rm remanent mag netization (SIRM ),sugg esting that ferrimag netic mine rals are the main mag netic car riers .The co mbined rock magnetism (acquisition curves o f IRM ,temperature -dependent susceptibility and hysteresis measurem ent )and SEM /EDX (scanning electron micro sco py and energ y dispersive X -ray analy sis )revealed that mag netic mineralog y of urban soils is dominated by magnetite -like and hematite -like phases .The hy ste resis paramete rs sug gested that they a re pre sent mainly in the pseudo -single dom ain (PSD )and　3期卢升高等:杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义multidomain(M D)g rains,w hich is attributed to input of anthropo genic m ag netic grains from industrial activity,fuel co mbustio n and traffic po llution.This finding sugg ested that mag netic measurements could be used as po tential too ls for monito ring soil po llution,m apping spatial distribution o f po llution,and differentiating so urces o f po llutants in urban soils.Keywords　Urban soil,Environm ental m ag netism,M agne tic mine ral,Ro ck m ag netism1　引　言城市土壤是各种重金属和有机污染物的“汇”,各种工业过程和人类活动如煤炭燃烧、冶炼、机械制造、汽车尾气等产生的污染物往往富含磁性颗粒,它们以各种方式进入城市土壤和沉积物,导致土壤和沉积物磁性增强.人们发现,人为成因的磁性颗粒往往富含重金属,因此土壤、沉积物和大气颗粒物的磁化率值与重金属元素含量密切相关,磁化率值在一定的环境中可作为这些物质中重金属元素含量的代用指标[1～3].由于磁测方法具有的简单、快速、非破坏性的特点,磁测作为土壤和沉积物重金属污染监测的方法已在国内外得到应用[4～12].如H offmann等[13]通过测定高速公路两侧土壤的磁化率来确定交通污染的分布范围;Chan等[2]和Petrovsky等[3]通过测定海湾和湖泊沉积物的磁性判断污染的来源和程度以及分布规律,在西欧[5,6,9]、东欧[3,4,10,12,14]和中国[15～19]的部分城市和工业区,磁化率已作为监测环境污染的工具,并通过平行测定污染区土壤、沉积物和大气颗粒的磁参数和重金属含量,建立磁性参数-重金属元素之间的定量关系和区域性经验模型,并可利用磁化率监测重金属元素污染范围与程度.可见,利用快速、简便和非破坏性的磁学方法研究环境污染问题已成为环境磁学的重要方向.随着我国城市化和工业化的快速发展,城市土壤和人类的关系显得愈来愈重要,城市土壤污染问题正在影响着城市生态环境质量和人类的健康与安全.因此,阐明城市土壤的重金属污染现状、程度、分布和污染源问题是十分重要的.环境磁学方法具有的样品用量少、灵敏度高、简便快速、非破坏性、费用低等特点,为研究城市土壤的重金属污染问题提供了新途径和新方法.本研究以杭州市城区土壤为例,试图解决下列问题,城市土壤的磁信号有什么特征?城市土壤磁信号的载体是什么?以及城市土壤磁信号的环境意义,为进一步发展磁测技术监测城市土壤重金属污染的时空分布规律、污染程度、污染源判断等问题提供环境磁学新手段.2　材料和方法2.1　研究材料土壤采自浙江省杭州市城区,按城市的功能区块和土地利用类别,分为工业区、交通沿线(铁路、高速公路和主干道路两侧)、居民与商业区、公园与绿地四个区块采集.由于城市土壤受人为因素的强烈影响,对土壤的干扰强烈,每个土壤样品由5～6个采样点多点采集混合而成,共采集表土样品182个.同时,在杭州市东北部采集相同母质的农地表土样品60个供对比.研究区的成土母质为浅海相沉积物,成土母质对土壤磁性的干扰相对较小.2.2　研究方法土样自然风干,过1mm筛供磁测.磁化率采用Barting to n M S2磁化率仪测定,等温剩磁采用英国M olspin脉冲磁化仪和M inispin旋转磁力仪测定,并根据测量结果计算质量磁化率、频率磁化率(χfd,χfd=[χlf-χhf]/χlf×100)、软剩磁(So ft IR M =IR M20mT)、硬剩磁(H ard I RM=S I RM-IR M300mT)、饱和等温剩磁(S I RM=IR M1000mT)等磁性参数以及F300mT(F300mT=IRM300mT/S IRM×100)、S-100mT(S-100mT=[S IR M-I RM-100mT]/[S I RM]×100)等磁性比值参数.上述磁性参数的意义和测定方法可参阅文献[20～22].选取6个典型城市土壤进行详细的岩石磁学研究,其中H2、H6、H10、H78为工业区土壤,分别采自炼油厂、钢铁厂、火电厂和叉车厂厂区,它们的磁化率分别是197×10-8、741×10-8、390×10-8和522×10-8m3·kg-1.H21和H113为交通沿线土壤,采自风起路和登云路,磁化率分别是132×10-8和367×10-8m3·kg-1.磁化率-温度(χ-T)曲线用AG ICO公司生产的KLY-3卡帕桥测量,CS-3作为温度控制系统.磁滞回线用M icro Mag2900型交变梯度磁力仪测量,并计算磁滞参数饱和剩磁(Mrs)、饱和磁化强度(Ms)、矫顽力(H c)和剩磁矫顽力(H cr).岩石磁学测量由中国科学院地质与地763地球物理学报(Chinese J .G eophy s .)51卷　球物理研究所古地磁与年代学实验室完成.磁选的磁性颗粒进行扫描电子显微镜(SEM )观察和电子探针(能谱仪EDX )分析.3　结果与讨论3.1　城市土壤的磁学性质表1表明了城市土壤与郊区农田土壤环境磁学参数的测定结果.结果表明,城市土壤有较高的磁化率值,磁化率变幅在9×10-8～914×10-8m 3·kg -1,平均为128×10-8m 3·kg -1.郊区农地的磁化率变幅在7×10-8～40×10-8m 3·kg -1,平均为17×10-8m 3·kg -1,与该区域同一母质发育的自然土壤磁测结果一致[20].城市土壤不同功能区块的平均磁化率依次为工业区>交通沿线>居民与商业区>公园与绿地区(图1).与磁化率不同,S IR M 不受顺磁性和抗磁性物质的影响,主要由亚铁磁性矿物与不完整反铁磁性物质贡献,而软剩磁IR M 20mT 主要反映亚铁磁性矿物的含量,硬剩磁主要反映不完整反铁磁性物质的贡献.这些与浓度有关的磁性参数值都表现为城市土壤的明显增大,说明工业活动、化石燃料燃烧、汽车尾气等人类活动排放的磁性物质对土壤的磁性增强效应与国内外报道的污染土壤磁化率显著增大的结果一致[4,7～10].表1　城市土壤的环境磁学参数测定结果Table 1　Environmental magnetism parameters of urban soils磁性参数城市土壤(N =182)范围(平均值)标准误差郊区农地(N =60)范围(平均值)标准误差χ/(10-8m 3·kg -1)9～914(128)94.97～40(17)5.3χfd /(%)0.7～11.3(3.6)1.7-①-Soft IR M /(10-3Am 2·kg -1)0.03～64.36(3.95)3.750.01～0.96(0.20)0.10H ard IR M /(10-3Am 2·kg -1)0.11～8.311.500～0.31(0.18)0.06S I RM /(10-3Am 2·k g -1)0.14～254.55(25.62)21.080.38～6.05(1.95)0.75F 300m T /(%)53.5～100(91.1)4.870.3～100(90.2)5.2S -100mT /(%)42.0～100(65.5)7.020.3～68.9(48.0)9.6注:①土壤磁化率比较低,导致χfd 计算误差增大,故不预统计.图1　城市土壤磁化率(χ)与频率磁化率(χfd )的相关性IA -工业区,RS -交通沿线,RC -居民与商业区,PG -公园与绿地.Fig .1　Co rrelatio n between mag netic susceptibility (χ)and frequency -dependent susceptibility (χfd )in ur ban soilsIA -industrial area ,RS -roadside ,RC -residential areas and commercial cen ter ,PG -park s and green recreation areas . 表示土壤中磁性颗粒大小的频率磁化率(χfd )则相反,城市土壤的频率磁化率变幅在0.7%～11.3%,平均为3.6%,这表明城市土壤中磁性矿物含量较高,但超顺磁性颗粒(Superparamag neticg rain ,SP )很少.根据Dearing (1999)[21]提出的应用χfd 半定量估算SP 颗粒浓度的模型,χfd <2%基本没有SP 颗粒,χfd 在2%～10%的样品SP 和粗颗粒混合存在,表明城市土壤磁性颗粒以粗颗粒为主.城市土壤磁化率和频率磁化率的统计分析结果表明(图1),城市土壤的磁化率与频率磁化率之间呈极显著指数负相关,表明城市土壤中的SP 颗粒对磁性的贡献很少.土壤磁学研究表明[20],由沉积母质发育的自然土壤,土壤磁化率值随χfd 增大而增高,因为在成土过程中形成了一定量的超顺磁性颗粒,不同地区黄土-古土壤的磁测也获得类似的规律.说明城市土壤的磁性起源不同于自然土壤,它的高磁化率来自工业污染物质的积累.764　3期卢升高等:杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义图2　城市土壤磁化率(χ)与I R M 20mT 和S I RM 的相关性(N =178)统计分析中剔除了超过5倍标准误差的4个异常高值样品.(a )磁化率-I RM 20m T ;(b )磁化率-S IR M .Fig .2　Bi -plo ts o f different magnetic parameter s in urban so ils (N =178)S am ples w ith measu rement values more than five s tandard deviations are not included in the statis tics analysis .(a )M agnetic susceptibility vs IR M 20mT ;(b )M agnetic su sceptibility vs S I RM F 300mT 和S -100mT 比值是反映样品中亚铁磁性矿物(Fe 3O 4或γ-Fe 2O 3)和不完整反铁磁性物质(α-Fe 2O 3或γ-FeOOH )相对比例的参数.城市土壤的F 300mT 平均值达到91%以上,表明经300m T 磁场磁化后,土壤所携剩磁接近饱和,S -100mT 平均值>65%,指示亚铁磁性矿物(如Fe 3O 4)主导了样品的磁性特征,但同时存在不完整反铁磁性物质(如α-Fe 2O 3)的贡献.磁化率与Soft IR M 和S I RM 的高度线性相关(图2),反映了城市土壤磁化率的变化主要受亚铁磁性矿物控制.3.2　城市土壤的磁性矿物学3.2.1　IR M 获得曲线及反向场退磁特征等温剩磁(IRM )获得曲线和饱和等温剩磁在直流磁场中的退磁特征是区分磁性矿物种类的重要参数.典型城市土壤的I RM 获得曲线(图3)表明,城市土壤的IRM 在0～100mT 快速上升,在100mT 磁场下达到饱和值的74%～82%,在300m T 磁场下基本接近饱和,IR M 达到饱和值的95%～98%,表明软磁性的磁性矿物是样品剩余磁性的主要载体.等温剩磁在大于300m T 磁场的继续增加是由于硬磁性的磁性矿物引起的,指示了硬磁性磁性矿物的存在.典型城市土壤的Bcr 则在30～52mT 之间,指示亚铁磁性矿物Fe 3O 4是土壤剩余磁性的主要载体.城市土壤IRM 20mT 与S IR M 的极显著直线正相关关系(S IRM =4.3094Soft IR M +8376.4,R 2=0.944,p <0.01)进一步说明了亚铁磁性矿物Fe 3O 4是土壤剩磁的主要贡献者.根据B ′c r /Bcr 比值(B ′c r 系在正向磁场中样品获得的剩磁为饱和剩磁的一半时的磁感应强度,B cr 系获得饱和剩磁的样品在反向磁场中剩磁降至零时的磁感应强度)区分磁性矿物类型,典型城市土壤的B ′cr /B cr 比在1.25～1.93.据Danke rs 报道[23],各种粒度纯Fe 3O 4的B ′cr /Bcr 值在1.6±0.2,因此,可以认为,城市土壤中Fe 3O 4占主导地位,而样品中的赤铁矿增大Bcr 值,从而导致B ′cr /Bcr 值降低.由于工业过程形成的Fe 3O 4成分复杂,多发生金属离子的同晶替换作用,导致图3　典型城市土壤的等温剩磁(I RM )获得曲线和矫顽力谱(Bcr 为剩磁矫顽力)Fig .3　I RM acquisitio n curv es and co ercivity spectra o f I RM of ty pica l urban soil samples (Bcr -r ema nent coerciv e for ce ).765地球物理学报(Chinese J.G eophy s.)51卷　Fe3O4的Bcr值偏高.3.2.2　χ-T曲线热磁分析广泛用于测定铁磁性矿物的居里点,用于区分磁性矿物相[7,8,13,16].典型城市土壤样品的磁化率-温度(χ-T)曲线见图4.χ-T曲线在270℃～290℃之间形成一个小隆起,在400℃后磁化率明显增大,χ-T曲线在500℃附近形成峰值,随后迅速降低,在580℃接近零,呈现出磁铁矿的居里温度(Tc),说明样品的主要磁性矿物是磁铁矿.400℃～500℃之间的磁化率升高主要是由含铁硅酸盐矿物或粘土矿物在高温下分解形成铁磁性矿物形成的[24].270℃～290℃之间的小隆起可能是磁赤铁矿转变为赤铁矿引起的[25].样品的冷却曲线基本一致,样品在冷却至580℃时磁化率急剧上升,至图4　典型城市土壤的磁化率-温度(χ-T)曲线实线和虚线分别代表加热和冷却过程Fig.4　M agnetic susceptibility v s.temperature curve s(χ-T)fo r ty pica l urban soil samplesT hick lin e rep resents heating run and thin line cooling run.图5　典型城市土壤的磁滞回线Ms-饱和磁化强度,Mr s-饱和剩磁,Bc-矫顽力,B cr-剩磁矫顽力.Fig.5　Hy steresis loops of ty pica l urban soil samples Ms-saturation magnetiz ation,Mrs-satu rationremanen t magnetization,Bc-coercive force,B cr-coercivity of remanence.500℃附近达到最高值.3.2.3　磁滞回线典型城市土壤的磁滞回线见图5,样品在200mT 左右形成闭合的磁滞回线,表明低矫顽力的磁性矿物(磁铁矿)主导了它们的磁滞行为.根据磁滞回线计算饱和剩余磁化强度(M rs)、饱和磁化强度(Ms)、剩磁矫顽力(Bcr)和矫顽力(Bc)参数,磁滞参数比反映了磁性矿物的粒度特征[26,27],典型城市土壤的M rs/Ms在0.078～0.140范围,B cr/Bc在2.538～3.855范围,在以Bcr/Bc为横坐标,Mrs/M s为纵坐标作成的Day[26]图上(图6),城市土壤样品位于图6　典型城市土壤的Bcr/Bc-Mrs/Ms图SD-稳定单畴,PSD-假单畴,M D-多畴.Fig.6　Plot of Bcr/Bc-Mrs/M s for typical urban soil samplesSD-s ingl e domain,PSD-ps eudo-single domain,M D-multidomain.766　3期卢升高等:杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义假单畴(PSD)区内,且明显接近多畴(MD)区域,表明城市土壤的磁性矿物颗粒较粗,为PSD-M D颗粒.值得指出的是Day图所示的颗粒度解释比较复杂[27],对于0.02≤Mrs/Ms≤0.5,1≤Bcr/Bc≤5的样品,可能为PSD/SD/M D的混合物.工业区土壤的Mrs/Ms为0.08～0.11,Bcr/Bc为3.16～3.86.交通沿线土壤的Mrs/Ms在0.11～0.14,Bcr/Bc在2.54～3.47.3.2.4　SEM/EDX城市土壤磁性颗粒的扫描电子显微镜(SEM)观察表明,城市土壤的磁性物质中有球粒状颗粒,这些球粒状颗粒表面光滑完整,颗粒大小为10～30μm,系化石燃料高温燃烧过程形成的特有结构,图7是典型工业区土壤的SEM图.球粒状颗粒的电子探针(EDX)分析揭示磁性颗粒主要由Fe、Si、S等元素组成,并含有微量Cd、Cu、Zn、Pb等重金属元素.工业区土壤中磁性颗粒的表面形态和化学组成与煤炭燃烧产生的飞灰中提取的磁性颗粒有高度的相似性(图7c).飞灰中的磁性颗粒为圆球状,颗粒大小在10～100μm,表面粘附1～6μm的小圆球.综合等温剩磁(IR M)获得曲线、χ-T曲线、磁滞回线、SEM/EDX分析表明,城市土壤的主要磁性矿物是磁铁矿和赤铁矿,它们以PSD和M D颗粒存在. 3.3　城市土壤磁性与磁性矿物学的环境意义土壤磁性主要取决于成土母质、成土过程、气候以及人类活动等因素.由于研究区的成土母质为浅海相沉积物,经受强烈的搬迁和还原过程,母质中的磁性矿物含量很低,成土过程对土壤磁性的增强作用微弱,自然土壤的磁化率在10×10-8～40×10-8m3·kg-1之间[20].测定的杭州郊区农地土壤磁化率平均值为17×10-8m3·kg-1(表1),与相同母质上发育的自然土壤磁化率一致.杭州城区不同功能区块与郊区农地相比,平均磁化率值分别增加18.8、10.5、5.9和4.9倍,表明城区土壤由于受到工业和人类活动图7　典型城市土壤和飞灰中磁性颗粒的扫描电镜(SEM)(左)和电子探针(EDX)(右)图谱Fig.7　Scanning e lectro n microscopy(SEM)imag es(lef t)and energ y-dispe rsive X-ray(EDX)spectra(rig ht) of mag netic par ticles fro m representative urban soil and fly ash767地球物理学报(Chinese J.G eophy s.)51卷　的影响,土壤磁性显著增强,这种磁性增强是由于各种环境污染物中的磁性物质输入引起的,这些磁性物质主要来源于工业生产、化石燃料燃烧、汽车尾气等人类活动,这些污染物中含有大量的磁性颗粒,导致城市土壤发生重金属污染的同时,伴随磁化率的显著增强.研究发现[10,14,15,25,28],化石燃料燃烧产生的飞灰和汽车尾气样品中大多数金属元素都与铁锰氧化物有关.土壤氧化铁的研究[29]也证明重金属元素可通过两种途径与磁性矿物发生作用,一是表面吸附作用,氧化铁矿物对Cu、Zn、Pb、Zn等元素有强烈的吸附能力,二是通过同晶替换作用进入氧化铁矿物的晶格结构中.因此,土壤中的重金属元素多与氧化铁矿物共存,这也是为什么反映氧化铁矿物类型、浓度和颗粒特征的磁性参数指示重金属元素含量的机理.杭州城市土壤的磁测表明,在均质母质和低本底磁化率值的区域,城市土壤磁性的高低与土壤污染程度存在一定的相关性,高磁化率值可作为土壤潜在重金属污染的判断依据.统计分析表明[30],城市土壤的磁化率、ARM、IRM20mT和S IR M与土壤的重金属含量具有极显著的直线正相关.初步认为磁化率>100×10-8m3·kg-1,频率磁化率<3%可作为杭州城市土壤污染的判断依据.城市土壤磁性矿物的岩石磁学研究将进一步阐明磁性起源,追踪土壤污染成因.杭州城市土壤磁性矿物的粒度特征表明磁性颗粒为假单畴-多畴颗粒,明显区别于自然成土过程形成的以超顺磁性(SP)颗粒为主的磁性矿物.我们的土壤磁测证明[20],在成土过程中形成了超顺磁性颗粒,土壤磁性的高低取决于成土过程形成的SP颗粒的数量,表现为磁化率随χfd的增大而增强,磁化率与χfd的关系模式是区分自然成因和人为成因磁性矿物的依据.表明城市土壤的磁性矿物类型和粒度特征系人为起源的,与工业活动和煤炭燃烧排放的飞灰一致.这些结果与欧洲城市土壤和工业污染区土壤磁性特征的研究一致[4,10,14,25],表明磁性颗粒的起源是化石燃料燃烧过程排放引起的.关于飞灰中磁铁矿和赤铁矿的形成已由许多学者证明[25,27],磁铁矿是高温下煤中的FeS与熔融的硅酸盐反应而成,它们随烟尘、灰尘进入环境中.Kapicka等[14]指出,煤炭燃烧过程中产生的Fe3O4和α-Fe2O3是大气颗粒物磁性的主要贡献者,粉煤灰的Fe3O4含量可达500～1000mg·kg-1,高的可达16000mg·kg-1.对受到燃煤粉尘污染的土壤磁测证明,煤炭燃烧和其他工业过程产生的磁性颗粒多以MD颗粒存在,χfd接近和小于2%.可以预期,城市土壤磁测可以区分其磁性矿物的成因,进而判断污染物来源、污染程度和空间分布.因此,城市土壤的环境磁性参数和岩石磁学分析可作为城市土壤重金属污染监测、空间分布和污染物来源判断的新手段.4　结　论环境磁学测定表明杭州城区城市土壤的磁性明显增强,城市土壤的磁化率与频率磁化率呈极显著指数负相关.等温剩磁获得曲线、χ-T曲线、磁滞回线等岩石磁学测定和SEM/EDX分析证明,城市土壤的磁性矿物以磁铁矿和赤铁矿为主,磁性矿物以多畴-假单畴(M D-PSD)颗粒存在,粗粒磁铁矿是城市土壤磁性的主要载体,表明城市土壤磁性增强是由工业活动、燃料燃烧、汽车尾气等环境污染物中的磁性颗粒引起的.结果表明城市土壤磁测可作为城市土壤污染监测、污染空间分布和污染物来源判断的新手段.参考文献(References)[1]　Beckwith P R,Ellis J B,Revitt D M,et al.Heavy metal andmagnetic relationship s for u rban s ou rce sediments.Ph ys.Ear th P lant.Inter.,1986,42:67～75[2]　Chan L S,Ng S L,Davis A M,et al.M agnetic p ropertiesand heavy-metal con tents of contaminated seab ed sediments ofPenny′s Bay,Hong K ong.Marine Pollu t.B ull.,2001,42:569～583[3]　Petrovsky E,Kapicka A,Zapletal K,et al.Cor relationbetw een magnetic parameters and chemical composition oflake sediments from Northern Boh emia--p reliminary stu dy.P hys.Chem.Ear th,1998,23:1123～1126[4]　Bityu kova L,S cholger R,Birke M.M agnetic sus cep tibilityas indicator of environmental pollution of soils in Tallin.P hys.Chem.Ear th,1999,24:829～835[5]　C harlesw or th S M,Lees J A.The us e of mineral magneticmeasu rements in pollu ted u rban lakes and deposited dus ts,Coven try,UK.Ph ys.Chem.Earth,1997,22:203～206 [6]　Desenfant F,Petrovsky E,Rochette P.M agnetic signatureof indu strial pollu tion of stream sedim ents an d cor relationw ith heavy metals:case study from South France.Water,A ir,and Soil P ollution,2004,152:279～312[7]　Gau tam P,Blaha U,Appel E,et al.Environm ental magneticapproach tow ards the quantification of pollution inKathm andu u rban area,Nepal.P hy.Chem.Ear th,2004,29:973～984[8]　Goddu S R,Appel E,J ordanova D,et al.M agneticproperties of road du st from Visakh apatnam(India)—768　3期卢升高等:杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义relationship to indus trial p ollution and road traffic.P hys.Chem.Earth,2004,29:985～995[9]　Hay K L,Dearing J A,Baban S M J,et al.A preliminaryattemp t to identify atm ospherically-derived pollution particlesin Englis h topsoils from magn etic s usceptibilitym easurements.Phy s.Chem.Ea rth,1997,22:207～210 [10]　Heller F,S trzysz cz Z,M agiera T.M agnetic record ofindustrial pollution in fores t soils of Upper Silesia,Poland.J.Geop hys.Res.,1998,103:17747～17767[11]　Petrovs ky E,Kapick a A,J ordanova N,et al.Low-fieldm agnetic s usceptibility:a p roxy m ethod of es timatingincreased pollution of different environment systems.Envir on.Geo logy,2000,39:312～318[12]　S trzyszcz Z,M agiera T.M agnetic sus cep tibility and heavym etal contamination in soils of S outhern Poland.P hys.Chem.Earth,1998,23:1127～1131[13]　Hoffmann V,Knab M,Ap pel E.M agnetic s usceptibilitym appin g of roadside pollution.J.Geoch em.E x p lor.,1999,66:313～326[14]　Kapick a A,Petrovsky E,Ustjak S,et al.P roxy mapping offly-ash pollution of s oils around a coal-burnin g pow er p lan t:acas e s tudy in th e Czech Repu blic.J.Geochem.E xp lor.,1999,66:291～297[15]　沈明洁,胡守云,Blah a U等.北京石景山工业区附近一个污染土壤剖面的磁学研究.地球物理学报,2006,49:1665～1673 S hen M J,Hu S Y,Blaha U,et al.A magnetic study of a p olluted soil p rofile of the S hijingsh an industrial area,W eastern Beijing,China.Chines e J.Geoph ys.(in Chines e),2006,49:1665～1673[16]　琚宜太,王少怀,张庆鹏等.福建三明地区被污染土壤的磁学性质及其环境意义.地球物理学报,2004,47:282～287 JǜY T,Wang S H,Zhang Q P,et al.M in eral m agnetic p roperties of polluted topsoils:a cas e study in Sanming city,Fujian Province,S outheast Chin a.Ch inese J.Geo ph ys.(inC hinese),2004,47:282～288[17]　张春霞,黄宝春,李震宇等.高速公路附近树叶的磁学性质及其对环境污染的指示意义.科学通报,2006,51:1459～1468 Zhang C X,Huang B C,Li Z Y,et al.M agnetic properties of high road-side pine tree leaves in Beijin g and theirenvironmental significan ce.Ch inese S ci.B ull.,51:3041～3052[18]　Lu S G,Bai S Q,Xue Q F.M agnetic properties as indicatorsof heavy metals pollu tion in u rban topsoils:a case study fromthe city of Luoyang,China.Geop hys.J.Inter.,2007,171:568～580[19]　Yang T,Liu Q S,C han L S,et al.M agn etic inves tigation ofheavy metals con tamination in urban tops oils around the EastLake,Wuhan,China.Geophys.J.Inter.,2007,171:603～612 [20]　卢升高著.中国土壤磁性与环境.北京:高等教育出版社,2003,240 Lu S G.Chinese S oil M agnetis m and Environment(in Chinese).Beijing:High er Education P ress,2003,240 [21]　Dearing J A.Environmental magnetic susceptibility,usingthe Bartington M S2sys tem.Second edition,England:ChiPublis hing,1999[22]　M aher B A.M agnetic p roperties of m odern soil andQuaternary loessic paleosols:paleoclimatic implications.P alaeog eogr.Pa laeoclimatol.P alaeoecol.,1998,137:25～54[23]　Dankers P.Relations hip betw een median des tru ctive field andrem anent coercive forces for dispersed n atural magnetite,titanomagnetite and hematite.Geoph ys.J.R.A str.S oc.1981,64:79～85[24]　Deng C,Zhu R,Jackson M J,et al.Variability of thetemperatu re-dependent su scep tibility of the H olocene eoliandep os its in the C hinese loess plateau:A pedogenesisindicator.Phy s.Chem.E arth,2001,26:873～878[25]　Veneva L,H offmann V,Jordan ova D,et al.Rock magnetic,mineralogical and micros tru ctural ch aracterization of fly as hesfrom Bulgarian pow er plants and the nearly an th ropogenicsoils.Phys.Chem.Ear th,2004,29:1011～1023[26]　Day R,Fuller M,Schmidt V A.Hy steresis properties oftitanomagnetites:grain-size and com positional dependence.P hys.Ear th P lanet.Inter.,1997,13:260～267[27]　Du nlop D J.Theory and application of th e Day plot(Mr s/Ms)versus Hcr/H c):2.Application to data for rocks,sedimen ts,and soils.J.Geo ph ys.Res.,2002,107(B3):2057,doi:10.1029/2001JB000487[28]　单红丹,卢升高.火电厂粉煤灰的矿物磁性及其环境意义.矿物学报,2005,25:141～146. Shan H D,Lu S G.M in eral m agnetism of pow er-plan t fly ash and its environmental im plication.Acta Minera logicaS inica(in C hinese),2005,25:141～146[29]　Cornell R,Schw ertmann U.T he Iron Oxides.S tructure,Properties,Reactions,Occurrence and Uses.Verlagsges-ellschaft:VC H,1996.[30]　Lu S G,Bai S Q.S tudy on th e correlation of magneticproperties and heavy metals con tent in u rban soils ofHangzhou City,China.J.Ap pl.Geophys.,2006,60:1～12(本文编辑　胡素芳)769。