细河流域农田土壤重金属污染评价及来源解析

由于长期接纳沈阳市工业废水和生活污水,细河水质和周边土壤污染严重。2015年10月采集细河流域农田表层(0~20 cm)土壤样品134份,分析土壤中重金属Hg、As、Pb、Cd、Ni、Cr、Zn和Cu的含量分布特征并进行污染评价,首次采用正定矩阵因子分析法(PMF)对该地区8种重金属来源进行分析,为土壤重金属源解析方法学评价提供依据。结果表明:细河流域农田土壤中Hg、As、Pb、Cd、Ni、Cr、Zn、Cu含量范围分别为0.04~1.85、4.80~11.70、10.80~36.70、0.09~1.50、22.30~47.40、19.60~104.00、71.40~242.00、31.20~105.00 mg·kg~(-1),其中Hg、Cd、Zn、Cu、Ni和Cr含量均值是沈阳市土壤背景值的3.80、2.50、2.04、2.03、1.14倍和1.02倍,Cd、Cu和Hg的含量超过土壤环境质量标准(GB 15618—1995)样点比例分别为48%、9%、9%。单因子污染指数评价结果显示Hg和Cd污染最为严重,污染指数均值分别为4.52和2.96;内梅罗综合污染指数均值为4.13,说明研究区域总体为重度污染。PMF模型解析出重金属污染来源有:工业污染源贡献率36.5%,交通污染源和大气沉降综合污染源贡献率23.5%,农业污染源贡献率20.8%,自然成土母质源贡献率19.2%。     

乌鲁木齐市北郊农田土壤重金属污染及生态风险评价

为研究乌鲁木齐市北郊农田土壤重金属污染状况及生态风险,本试验采集140个农田土壤样本,检测其Cu、Zn、Ni、Cr、Pb和Cd等6种重金属含量,并利用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数和潜在生态风险指数评价农田土壤重金属污染和潜在生态风险程度,采用矩阵因子分析法(PMF)解析重金属来源。结果表明:乌鲁木齐市北郊农田土壤中所有元素含量均未超出国家土壤环境质量标准的限值(GB 15618—2018);没有样点重金属综合污染超越警戒限,样点主要集中于清洁水平,研究区内土壤中重金属存在较低的潜在生态风险,其中Cu、Zn、Ni、Cr、Pb存在轻微潜在生态风险,Cd存在少量中等潜在生态风险,且Cd对综合潜在生态风险的贡献率为60%,Cd污染必须关注;通过PMF模型解析出5个源:Pb含量主要来自于汽车尾气排放污染源;Cd含量主要来自于自然源;Cr含量主要来自于工业排放源;Ni含量主要来自于其他外来源;Cu、Zn含量主要来自于农业投入品投入源。     

工业区周边典型小流域耕地土壤重金属污染源解析

小流域是耕地土壤重金属分布与再迁移的基本景观单元,厘清其污染特征及来源是精准治污与科学治污的重要基础,然而小流域尺度耕地土壤重金属污染源解析研究仍亟待加强。本研究以典型工业区周边小流域耕地为例,利用土壤调查和正定矩阵因子法(PMF)结合源排放清单法,研究土壤重金属污染特征并解析耕地土壤重金属污染来源。结果表明,受污染耕地主要分布在小流域中部工业企业密集区域以及小流域西南部,主要为Cd污染,污染点位比例为90.5%;As、Hg和Pb污染点位比例1.1%～6.3%,无Cr污染。表层土壤Cd和Hg累积明显,地质累积指数均值为1.41和0.87;而Pb、As和Cr地质累积指数均值均小于或接近0。灌溉水和肥料等农业投入品重金属含量均未超标。当前耕地土壤主要污染物的输入途径中,Cd和Pb主要为大气沉降,占比71.0%～82.6%;As和Hg主要为大气沉降和灌溉水输入,占比39.0%～58.9%。农业投入品使用对耕地土壤Cd、Hg、As、Pb和Cr的输入通量占比较小,仅2.1%～18.7%。PMF模型分析显示,耕地土壤重金属污染来源包括土壤母质与工业企业混合源、工业企业源和农业源,相对贡献依次为38...     

安徽省典型区农用地土壤重金属污染成因及特征分析

为探讨安徽省南部山区农用地土壤重金属含量特征和污染成因,以安徽省南部某一典型区为研究区域,在农用地土壤上共布设314个点位,采集土壤样品并对其中Cd、Hg、As、Pb和Cr 5种重金属元素进行检测,运用多元统计分析、PMF(正定矩阵因子分解)模型、地统计分析等方法,对研究区农用地土壤重金属的含量水平、污染成因、空间特征进行系统分析。结果表明:研究区农用地土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr的含量平均值分别为0.32、0.1、14.38、49.44、87.42 mg·kg~(-1),超标率分别为26.93%、3.81%、23.47%、3.35%、2.23%;Cd、As在洪积物和冲积物成土母质中含量较高,Hg、Cr在洪积物成土母质中含量较高。研究表明,研究区农用地土壤重金属来源为:工矿污染源贡献率39.6%,交通污染源和大气沉降综合污染源贡献率42.3%,成土母质源贡献率18.1%。     

湘中南农田土壤重金属污染特征及源解析

湖南省部分农田存在重金属污染现象,不仅影响农作物生长,而且威胁人体健康。为进一步明确土壤重金属分布特征,定量解析污染来源,采集了湖南省重金属潜在风险区内典型水旱轮作区107个土壤样品、13个肥料样品和31个灌溉水样品,测定了其中Cd、Pb、Zn、Cu 4种元素含量,并利用UNMIX模型对农田重金属污染源进行了解析。结果表明：研究区域内表层土壤Cd、Pb、Zn、Cu平均含量分别为背景值的5.22倍、4.58倍、1.10倍、1.49倍,其中Cd、Pb富集明显;对比国家土壤重金属二级标准,点位超标率分别为69.16%、5.61%、3.73%和6.54%,可见Cd污染尤为严重。肥料和灌溉水中Cd含量未超过我国有关限量标准。UNMIX解析结果表明,在郴州和衡阳区域,土壤表层Cd污染主要由工业活动（贡献率分别为66.15%和64.88%）引起,Pb污染同时受工业活动（贡献率分别为49.10%和54.28%）和交通运输及自然污染（贡献率分别为43.24%和50.23%）共同影响;在长沙区域,土壤表层Cd污染受农业源影响最大（61.50%）,而Pb污染主要与交通运输及自然污染综合源（94.29%）有关。综合3个研究区域,土壤表层Zn、Cu污染物主要来源于施肥和灌溉等农事活动。本研究结论可为湖南省典型水旱轮作区重金属污染防控和治理提供理论基础。     

基于GIS和PMF的铜仁植烟土壤重金属污染特征与来源解析

植烟土壤重金属污染不仅影响烟叶品质,同时会对吸烟者的健康构成潜在危害,研究植烟土壤重金属污染现状及来源贡献对于保障烟叶安全生产具有重要意义。为定性、定量分析贵州铜仁地区植烟土壤重金属污染特征及来源贡献,采集主要植烟区土壤样品267份,测定8种重金属元素（Cu、Ni、Pb、Zn、As、Hg、Cr、Cd）含量,采用单因子污染指数（P_i）、污染负荷指数（PLI）结合地统计分析对重金属污染特征进行评价,并运用正定矩阵因子模型（PMF）解析其重金属的来源及贡献率。结果表明：植烟土壤Hg和Pb累积明显,均值分别是贵州省土壤背景值的2.27倍和1.74倍;P_i表明Cd、As、Pb的污染程度较高,高值区分布与区域矿冶活动分布密切相关。PMF计算结果显示,植烟土壤重金属来源主要有自然源、铅锌矿业源、交通和铅锌冶炼混合源、汞矿和煤矿源以及农业源5种类型,贡献率分别为25.38%、20.41%、16.60%、14.56%、23.05%。研究区植烟土壤重金属综合污染水平较低,重金属来源复杂,应重点加强Hg、Cd、Pb的源头控制,以降低其污染风险。     

贵州省某县辣椒种植区土壤重金属空间分布特征及来源解析

为了探讨贵州省某县辣椒种植区土壤重金属来源,采用4 km×4 km的网格采集了108个土壤样品,运用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和原子荧光光谱仪(AFS)测定土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni元素含量,通过正定矩阵因子分析模型(PMF)解析土壤中8种重金属的污染来源。结果表明:辣椒种植区土壤大部分重金属含量相对贵州省土壤背景值已存在一定程度的富集,大部分土壤中Cd含量超过农用地土壤污染风险筛选值,且8个重金属在研究区的分布差异较大,Cd、Hg、As、Cr、Ni的高含量区主要分布在研究区的东部;Pb的高含量区较为零散,没有明显集中分布区;Cu、Zn的高含量区主要分布于西南部。PMF模型解析出5个贡献源,工业源、自然源、交通源、大气沉降源及混合源。其中,Cd的污染来源较为复杂,有自然背景、农业活动、工业活动等;Hg的主要来源是大气沉降;As的污染来源主要是工业活动;Pb、Zn的污染来源主要是交通活动;Cr、Cu、Ni的主要来源是自然背景,其中部分Zn还可能来源于交通活动。辣椒种植区存在Cd、Hg、As、Cu、Ni污染风险,辣椒产业布局应考虑交通、工业等活动对土壤表层重金属的影响,减少污染源、降低污染物排放量;同时也要合理的施用化肥、农药,以保障辣椒的安全生产。     

磷化工区农田土壤重金属的空间变化与源解析

为查明磷化工区周边农田土壤污染物的空间分布特征、生态风险及来源构成,以磷化工区下风向农田区为对象,采样测定土壤的重金属污染物（V、Zn、Cr、Ni、Cu、Mo、Cd、Pb、Mn）含量,分析主要污染物的赋存形态,采用污染指数和潜在生态风险指数评价污染级别,运用正定矩阵因子分解法（PMF）解析污染物来源。结果表明：农田土壤中的主要重金属污染物为Cd和Zn,部分地区土壤Zn超标,该农田土壤属于轻度污染。Cd的超标最为严重,且距离磷化工区越近,超标倍数越高;随距离增大,交换态Cd含量急剧下降,而残渣态Cd含量总体上升;与磷化工区距离≤500 m范围内采样点土壤的Cd污染级别及生态风险相对较高;对于污染程度最高的Cd,工业污染源的外源转入贡献率为56.2%,大气沉降和尾气排放源的外源转入贡献率为43.8%。研究区土壤Cd污染与磷化工区密切相关,因此需加强工业污染源治理和环境综合整治,以确保农业生产安全。     

基于PCA和地统计的西南烟田土壤重金属源解析

为定性、定量地分析西南某地区烟田土壤中重金属污染来源及源贡献得分的空间分布特征,用四分法采集研究区内256个表层土壤样品,利用数理统计方法[相关性分析、主成分分析(PCA)和PMF受体模型],定量分析研究区域内Cd、Hg、Ni、Pb和Zn重金属的来源;并结合地统计方法对PMF得到的三种源的成分因子贡献率进行克里格空间插值,验证数理统计源解析结果。结果表明:重金属Hg、Pb、Ni、Zn的平均值(0.19、41.99、38.43、106.66 mg·kg^-1)均未超过农用地质量标准的风险筛选值(1.80、90.00、70.00、200.00 mg·kg^-1),Cd的平均浓度(0.66 mg·kg^-1)与当地背景值(0.66 mg·kg^-1)持平,但超过了该金属对应的农用地风险筛选值(0.30 mg·kg^-1),此外,Cd和Hg的空间变异性(81.21%、84.21%)较大,在土壤中积累较明显;数理统计分析可得,五种重金属归因为三个主要来源,其中Pb、Ni和Zn主要来源于交通源,Cd主要来源于成土母质自然源,Hg主要来源于工业源;地学统计分析表明,PC1(Pb、Ni和Zn)主要积累在研究区交通量多的东部地区,PC2(Cd)分布较为均匀,PC3(Hg)主要积累在研究区工矿业密集的东北和东南方向。研究区烟田土壤中重金属整体污染程度较轻,但需要对Hg和Cd采取适当措施降低其风险,多元统计与地统计学的结果相印证土壤中重金属的来源主要是工矿业开采、交通和地质背景,受体模型与地质统计学相结合,可以有效地估计土壤中重金属的来源及分布。     

徒骇河聊城城区段河岸带土壤重金属含量及污染评价

为了了解徒骇河聊城城区段河岸带土壤重金属的含量和污染水平,测定了沿程20个河岸带土壤样品中重金属的总量和有效态含量,并采用富集因子法和潜在生态危害指数法对其污染状况进行了评价。结果表明,Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为0.185、50.4、28.7、23.5、28.7、88.2 mg/kg;各重金属有效态含量与其总量呈显著正相关,其所占总量的平均比例由大到小依次为Pb(38.1%)、Cu(31.9%)、Cd(30.1%)、Zn(17.1%)、Ni(10.1%)、Cr(4.2%);Cd、Zn、Cu和Pb表现为中等污染,Ni和Cr为轻微污染;总体表现为轻微的生态危害,其中Cd是主要污染因子和生态危害因子。采用相关分析和聚类分析法对污染源进行初步解析的结果表明,徒骇河岸带土壤重金属的人为污染源主要包括工业废水、交通运输、受污染的上游来水等。     

武清区典型蔬菜种植区土壤重金属的风险评估和空间分布特征

重金属污染已严重危害人类健康与粮食安全,为探明不同时期土壤重金属动态变化规律,采集了天津市武清区的95个农田表层土,并对样品中Pb、Cu、Cr、Ni、Zn、Cd和As的含量进行测定。基于地统计法分析农田土壤重金属空间分布规律,探讨2005年和2019年土壤重金属的累积、潜在生态风险以及土壤中重金属的空间分布特征。结果表明,除Ni以外,重金属Pb、Cu、Cr、Zn、Cd和As随着时间的推移累积污染不断增加。地累积指数和潜在生态风险指数结果表明,Cd和As是研究区生态风险的主要贡献者。2005年和2019年重金属空间特征表明,Cu、Cr、Ni、Zn和As具有相似的空间分布,高值区集中在研究区的西南部,Pb的高值区呈现面源污染,而Cd呈现明显的点源污染。研究区Cu主要受农业施肥的影响,Zn主要受农业施肥和污水灌溉的双重影响,As、Ni和Cr的污染主要来自成土母质,Cd可能来源于工业活动,Pb归因于交通尾气的排放。研究表明,武清区典型蔬菜种植土壤重金属累积的主要原因是工业排放以及污水灌溉。本研究明确了天津市武清区的土壤重金属空间分布特征及污染源,可为研究区污染控制和生态保护提供理论依据。     

台州市典型电子垃圾拆解场地周边农田土壤重金属污染特征和来源解析

为分析台州市电子垃圾拆解场地周边农田土壤中重金属污染特征和来源贡献,在2021年3月采集研究区230个表层（0~20cm）农田土壤,测定了样品中9种重金属（Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb）元素含量。通过污染负荷指数（PLI）和潜在生态风险指数（RI）分析重金属的生态风险,并利用地统计、多变量统计和...     

成都平原北部水稻土重金属含量状况及其潜在生态风险评价

为了解成都平原水稻土重金属含量状况和潜在的生态风险,选取成都平原北部水稻土典型区域为研究对象,采集了158个表层土壤样品,分析了土壤中pH值和Cd、Cu、As、Hg、Pb、Cr、Ni 7种重金属元素含量,以20世纪80年代测定的成都平原土壤重金属元素背景值为评价标准,采用Hakanson潜在生态危害指数法对研究区域的重金属潜在生态风险进行了评价。结果表明:研究区域水稻土Cd、Hg、Ni、Cu、Pb、Cr和As平均含量分别为0.709、0.187、32.08、34.12、31.52、82.13 mg/kg和7.25 mg/kg;Cd、Ni、Cu和Hg 4种重金属超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995) Ⅱ级标准值样本比例分别为87.34%、8.23%、3.80%和3.80%,Cd含量超标严重。7种重金属元素变异系数幅度为18.35%-49.03%,由大到小依次为Cd、Hg、Cu、As、Ni、Cr、Pb。75.32%的样本达到中度或较强重金属潜在生态风险,区域整体表现为中度潜在生态风险(RI平均值为198.65),Cd和Hg为高生态风险元素,对潜在生态风险贡献率分别为62.27%和20.78%,As、Pb、Cu、Ni、Cr为低生态风险元素;风险概率图显示城区周边和绵远河沿线的潜在生态风险等级较高。因此,成都平原水稻土农业生产中应采取一定的措施防控农产品Cd和Hg污染。     

近十年中国土壤重金属污染源解析研究进展

基于不同源解析方法中所采用的数据类型的差异性,归纳总结了常用于土壤中重金属来源解析的源排放清单法以及不同受体模型,结果表明:现阶段我国土壤中的重金属源解析研究仍主要以定性的传统多元统计方法为主,且不同源解析方法得到的源解析结果基本一致,能够相互印证、互相支持。现阶段,我国土壤中的主要重金属污染元素为Cd,同时也普遍存在Cu、Zn、Pb、Hg的污染。其中,Cd、Cu、Zn主要来自于施肥等农业活动,部分地区还来源于工业活动,甚至以其为主;Hg则主要来源于工业活动及其产生的大气沉降,局部地区叠加高Hg农药的贡献;Pb的来源则比较复杂多样;As、Cr、Ni则主要受土壤母质控制。总体看来,源排放清单法具有适用于不同尺度的优势,应加强源排放量数据和重金属土壤淋滤量数据的收集,以便计算重金属浓度在土壤中的动态变化;先进的统计学方法在土壤重金属源解析中的应用研究应进一步开展,以便探讨这些方法的应用前景。将上述多种源解析方法联用并加强污染源贡献的定量研究仍是未来开展土壤重金属源解析工作的方向。此外,大气沉降作为很多重金属的重要来源,应加强对不同区域大气沉降中重金属初始来源的解析研究,为进一步从源头控制土壤重金属污染提供理论支持。     

太原城区周边土壤重金属分布特征及生态风险评价

以太原市城区周边土壤为研究对象,分析了土壤重金属Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、Cd、Hg和As的污染特征及其空间分布特征,并通过对研究区的污染源进行资料收集和实地调查,探究了污染源与土壤重金属污染间的关系。结果表明:研究区土壤重金属元素Zn、Cr、Hg、Pb、Cd的均值都超过了山西省土壤背景值,元素Ni、Cu和As与背景值相差不大;从Hankson生态风险评价来看,研究区的综合生态风险程度处于中等水平,Hg和Cd的风险较为明显,其达到中等风险强度以上的样点分别有74.1%和30.8%;从空间分布来看,研究区的南部土壤重金属元素Pb、Hg、Cd、Cu、Zn、Ni和Cr的含量较高,As含量较高的区域集中分布于东北部;化工类污染源和矿石类污染源是造成研究区重金属污染的两个主要污染源。     

钱塘江杭州段表层沉积物中重金属的生态风险及其生物累积

通过对钱塘江杭州段表层沉积物中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As含量的调查,分析了该水域表层沉积物中重金属含量水平、空间分布特征,并对其潜在生态风险和来源进行了评价分析。结果显示,水域表层沉积物中存在一定的重金属污染,生态风险水平总体为极强,Cd、Hg是生态风险主要的贡献因子,生态风险强度分别为极强、强。重金属在水域不同区段间存在一定的分布差异,其中S3区段重金属的含量及生态风险均较高。各重金属污染来源相似,主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)显示,工农业污染、交通污染、生活废水污染等人类活动是水域表层沉积物中重金属的主要来源。进一步探求沉积物中重金属风险对水域中鱼类的影响表明,Hg的生物表层沉积物累积因子(BSAF)为0. 861,存在一定的生物累积作用;但表层沉积物与鱼肉、水体之间相关性较弱(P 0. 05)。水域中水体流动性大且多数鱼类来自增殖放流,鱼龄较低可能是造成上述现象的主要原因。     

Analysis of Heavy Metal Sources for Vegetable Soils from Shandong Province,China

Heavy metal pollution in agricultural soils has serious negative influence on human health.Concentrations of Cd,Hg,As,Pb,Cr,Cu,Zn,and Ni in top soils(0-20 cm)of greenhouses and farmlands from four main vegetable production areas Shouguang,Laiyang,Jinxiang,and Zhangqiu in Shandong Province,one of the most rapidly developing regions in China,were measured in this study.Shouguang is mainly occupied by greenhouse vegetables and the other three areas are mainly open field culture.Total of 149 soil samples were collected.The average concentrations of the eight heavy metals of the tested 149 soil samples were all below the threshold values according to"Farmland environmental quality evaluation standards for edible agricultural products(HJ332-2006)"of China.However,most of the studied heavy metals were present at higher concentrations than those of the natural background levels in local agricultural soils.Among the total149 soil samples,22 samples were contaminated by Cd,Ni,Cu,or Hg.Comparisons showed that the main pollution element in greenhouse vegetable soils was Cd,while that of open field vegetable soils was Cu.The results of principal components analysis(PCA)suggested that concentrations of Cr,As,and Ni were mainly controlled by parent rocks; Hg and Pb were affected by anthropogenic activities such as vehicle and industrial fumes and waste water irrigation.Meanwhile,concentrations of Cd,Cu,and Zn were affected mainly by the use of agrochemicals.Most of the heavy metals were positively correlated with each other in concentration.Appropriate measures should be taken to effectively control heavy metal levels in vegetable soils and thus protect human health.     

湖南省某县稻田土壤重金属污染特征及来源解析

以湖南省某县稻田土壤样品为研究对象,分析Cd、Pb、Cr、As、Hg的污染特征及来源。利用单污染指数法、综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法评估稻田土壤的污染状况及生态风险,结合地统计信息绘图技术、条件推理树模型和主成分分析法研究湖南省某县稻田土壤中重金属的来源。结果表明:该县稻田土壤Cd、Pb、Cr、As、Hg的平均含量分别为0.729、49.9、79.2、19.8、0.244 mg·kg-1。综合污染指数大于3的重污染点位数占14.2%,轻污染及以上点位数占74.9%,说明该区域稻田土壤受到一定程度的重金属污染。综合潜在生态危害指数均值为84.9,总体处于轻微污染水平,其中Cd对综合潜在生态危害的贡献率为65.97%。结合空间差值研究发现高Cd分布区主要位于该县工业基地周边,结合条件推理树模型建立,发现该稻田中重金属Cd的来源主要与企业距离有关,此外,单位农田畜禽粪便承载量、距离工矿企业距离、反映投入品添加量的粮食均对Cd的污染具有贡献作用。结合主成分分析,Cd、Pb污染主要与工业污染源及交通运输有关,As、Hg污染主要与居民活动、生活及工业废弃物堆放及污灌有关,Cr主要与自然活动有关。湖南省该县重金属总体处于轻微污染水平,其中Cd是该农田生态风险的主要来源,Cd污染主要与工业污染源有关。