天津市西北部土壤砷含量空间变异性

第1个球形模型用以拟合实验半变异函数在短滞后距离内的变异性，而第2个球形模型则拟合实验半变异函数较长距离的变异性，且由于实验半变异函数在长滞后距离时表现为各向异性。因此，第2个球形模型为各向异性模型，模型实际计算方向为3个，见图5。

图5实验半变异函数拟合结果

交叉验证结果表明，采用本套合结构的球形模型，能较好的满足实际需求，误差很小。

3土壤砷空间分布估计及变异原因分析

采用普通克里格算法以Box-Cox变换并掩膜异常值后的数据为基础估计研究区土壤砷的空间分布情况，插值搜索领域为椭圆形，共分3个扇区，每个扇区最多选择5个监测点。估计结果见图6。

图6研究区土壤含砷量分布

可见，研究区土壤砷含量总体上呈现南高北低趋势，北京排污河以北区域土壤砷含量明显低于以南的区域。区域内砷含量高值区主要分布在永定河沿线周边及研究区东南部，而北京排污河沿线也较以北区域砷含量明显偏高。这说明污灌对河流沿岸地区土壤砷含量有明显的抬升作用。

对比永定河与北京排污河沿岸农业砷污染情况可知，永定河沿岸农田砷污染要大于北京排污河沿岸农田。这说明永定河流域砷污染要比北京排污河更加严重。究其原因与永定河流域分布有较多的砷污染企业如印染、制革、化工、养殖等有关[19]。北京排污河污水主要来自于北京市经凤河及北运河等河流进入北京排污河，但凤河及北运河沿岸农田并未出来砷含量升高的情况，调研发现此区域农田水利设施比较完善，灌溉以地下水为主，且农田周边没有排砷污染企业。

根据我国《食用农产品产地环境质量评价标准》（HG332－2006）的要求，当土壤pH>7.5时，土壤含砷量一般应限定在25mg/kg，蔬菜产地应限定在20mg/kg，如果超过此值，则应进一步调查，进行风险评价，以确定其安全性。研究区域内，有部分区域土壤砷含量超过此限值（由于区域面积小，无法在此比例尺图件上显示），但总体处于安全限值内，但永定河及北京排污河沿岸耕地土壤砷增加的趋势应引起重视。

结论

本文在探讨地质统计学应用于土壤污染物空间变异性分析研究基础上，研究了天津西北部地区北京排污河及周边流域土壤砷污染空间变异性及空间分布情况。结果表明，研究区土壤砷存在明显空间变异性且有异常值存在，在南北方向表现为北低南高的弱线性趋势，实验半变异函数计算结果表明，研究区土壤砷在大尺度上存在各向异性，北偏东313°方向变异性最弱。

采用套合球形模型拟合实验半变异函数并计算研究区土壤砷的空间分布情况，结果表明，北京排污河以北地区土壤砷含量低于以南地区，永定河天津段周边农田砷含量最高，但均在安全限值内，砷含量的这种空间分布态势与区域内排砷企业分布及农田灌溉方式有直接关系。

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