城市表土不仅是城市生态系统的重要组成部分,而且也是城市环境中污染物质的强大载体,对生态环境和居民健康产生着深远影响。本文以信阳市城区130个表土样品为研究对象,采用环境磁学、地球化学元素和色度等方法,首先分析城区表土磁性特征(磁性矿物的含量、类型及磁畴)和物质来源,其次分析表土中8种重金属元素(砷(As)、钴(Co)、铜(Cu)、铬(Cr)、铅(Pb)、镍(Ni)、锌(Zn)和钒(V))的浓度特征、污染状况及污染来源,最后探讨磁学参数和色度参数对重金属污染的响应关系及指示意义。研究结果表明:(1)信阳市城区表土中人为磁性矿物输入较强。磁性矿物含量约是背景样品的2.5倍。磁性矿物类型以低矫顽力的亚铁磁性矿物磁铁矿为主。磁性颗粒较粗,主要为假单畴(PSD)和多畴(MD)。(2)城区表土中重金属元素Cu、Zn、Pb和As浓度富集较强,而Co、Ni、Cr和V元素浓度累积较弱。1)单因子污染指数评价结果表明,城区表土样品中重金属元素Cu、Zn和Pb污染较重,As、Co、Ni、Cr和V污染较轻。2)内梅罗综合污染指数评价结果表明城区表土样品中重金属综合污染较重,轻度污染、中度污染和重度污染在样品中的占比分别为39%、51%和40%。3)多元统计分析结果表明,城区表土重金属元素主要来源于3个污染源。其中,Co、Ni、V和Cr元素主要来源于自然源,Pb和As元素主要来源于汽车尾气排放,Cu和Zn元素主要来源于交通排放(不含尾气排放)。4)主成分分析-多元线性回归(PCA-MLR)模型分析结果表明,自然来源的贡献率为6.3%,汽车尾气排放的贡献率为22.7%,交通排放(不含尾气排放)的贡献率为71%。(3)磁学参数和色度参数对重金属元素浓度响应灵敏,可以有效指示不同来源的重金属元素浓度。反映磁性矿物绝对含量的参数磁化率(χ)、饱和等温剩磁(SIRM)和软剩磁(SOFT)可以正向指示以人为来源为主的重金属元素Cu、Zn、Pb和As浓度,反映磁性矿物磁畴的参数百分比频率磁化率(χ_fd%)及比值参数(χ_arm/χ和χ_arm/SIRM)可以正向指示以自然来源为主的重金属元素Co、Ni、Cr和V浓度。同时,色度参数亮度(L^*)、红度(a^*)和黄度(b^*)可以负向指示以人为来源为主的重金属元素Zn、Pb和As浓度,a^*和b^*可以正向指示以自然来源为主的重金属元素Co、Ni、Cr和V浓度。