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。     

东北稻蟹中18种微量元素含量及健康风险评价

为探讨东北地区（黑龙江省、吉林省和辽宁省）稻田养殖河蟹的微量元素含量水平和食用安全性,于2017年9月在东北主要养殖区采集稻田养殖河蟹56份,利用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）检测了河蟹体内18种微量元素的含量,并采用单因子污染指数（P_i）和每周可耐受摄入量（PTWI）、目标危害商值（THQ）法分别评价了其污染程度和食用安全性。结果表明：河蟹中检出的大多数微量元素含量远高于该地区池塘养殖的淡水鱼类;吉林省河蟹体内的Cr、Cd、U等10种微量元素含量与其他两省份相比存在显著性差异（P<0.05）;所有样品的Cu、Pb、Cd和Cr含量均未超出国家食品安全标准;5种重金属（Cu、Zn、Pb、Cd和Cr）的成人每周实际摄入量（AWI）低于食品添加剂联合专家委员会（JECFA）推荐的每周可耐受摄入量;5种重金属和其他4种有害微量元素（Ba、U、Ag和Be）的人体每日摄入量（EDI）低于美国环保署（USEPA）推荐的参考剂量（RfD）。研究表明食用东北稻田养殖河蟹摄入的微量元素对食用人群没有明显的健康风险。在检测的18种微量元素中,Ba、Pb和Cd对复合污染物风险指数（HI）贡献率较高,是主要的风险元素。     

珠江河网淡水鱼、虾和河蚬重金属污染特性及安全性评价

为了全面评价珠江河网水产品重金属残留及食用安全风险,对鱼、虾和河蚬重金属的含量进行了检测分析,同时采用单因子污染指数（P_i）、综合污染指数（MPI）和健康风险评价模型对其污染程度、食用致癌和非致癌风险进行了评价。结果表明,水产品中重金属的含量（以鲜质量计）范围（均值）分别为Cr 0.031~0.264（0.131）mg·kg^-1、Ni 0.077~0.742（0.170）mg·kg^-1、Cu 0.199~22.575（2.318）mg·kg^-1、Zn 3.422~36.764（7.939）mg·kg^-1、As 0.112~4.192（0.339）mg·kg^-1、Cd 0.004~1.269（0.095）mg·kg^-1、Hg 0.012~0.048（0.026）mg·kg^-1、Pb 0.028~0.253（0.096）mg·kg^-1。鱼类和虾样品重金属残留均在安全值以内,但河蚬As和Cd残留略超标准值。水产品重金属污染程度评价结果表明,单因子污染指数排序为Cd > As > Pb > Hg > Cr > Zn > Cu。MPI值表明,不同水产品的污染程度依次为贝类（1.038） > 虾类（0.353） > 鱼类（0.101~0.292）。不同水产品重金属残留量的差异主要与它们不同的摄食习性、生活环境和对特定重金属的富集能力有关。健康风险评价结果表明,水产品复合重金属总目标危害系数（TTHQ）的高低顺序依次为河蚬 > 虾 > 鳢 > 鲶鱼 > 鲫鱼 > 翘嘴红鲌 > 鲈鱼 > 麦鲮 > 鲤鱼 > 餐条 > 罗非鱼 > 鲢鱼 > 广东鲂 > 鲮鱼 > 草鱼 > 赤眼鳟 > 鳙鱼。复合重金属TTHQ大于1,其中As的贡献比例最高,平均贡献率为51.7%。研究表明,当地居民若长期食用河蚬存在一定致癌风险。     

上海市养殖池塘沉积物中重金属分布及生态风险评价

为了解养殖池塘沉积物中重金属分布概况评估其生态风险,2018年采集上海市范围内17个鱼虾蟹养殖池塘沉积物样品,检测样品中重金属（Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As）含量并进行多元统计分析以探究其分布和来源特点,利用3种不同评价方法评估其重金属生态风险。研究结果表明,池塘表层沉积物中Zn、Cr、Cu、Pb、As、Cd和Hg年均含量分别为（58.36±23.41） mg/kg、（41.96±11.92） mg/kg、（20.61±7.76） mg/kg、（10.87±5.83） mg/kg、（7.81±2.12） mg/kg、（0.13±0.05） mg/kg和（0.055±0.03） mg/kg,Cu、Zn、Pb、Cr、As的年均含量在不同养殖品种之间无显著差异（P>0.05）,虾塘和蟹塘沉积物中Cd和Hg年均含量均显著高于鱼塘。池塘沉积物中重金属地质累积指数（I_geo）由高至低分别为Cd、As、Cu、Zn、Cr、Hg、Pb,属清洁等级的样品占比均高于95%。鱼、虾、蟹塘沉积物中重金属潜在生态危害指数（RI）平均值分别为56.94、76.51和69.65,均属低风险等级。一致性沉积物质量基准（CBSQGs）评价结果显示池塘沉积物样品中重金属的平均可能效应浓度商（M_PEC-Q）均低于0.5,即重金属整体上不会产生生物毒性效应。     

东洞庭湖沉积物重金属污染及生态-健康风险

沉积物是水体中重金属污染的源和汇,为探究东洞庭湖最新的沉积物重金属污染状况、生态风险及健康风险,采集东洞庭湖湿地保护核心区、城陵矶港口区、航道区、城镇居民区、旅游区、农场和芦苇场7个功能区63个表层沉积物样品,测定As等10种重金属的含量,并采用地累积指数法、富集因子法和Hakanson潜在生态风险指数法以及美国EPA健康风险评价法对其污染程度和人体暴露风险进行评估。结果表明,As、Cd、Cr、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Sr和Zn的平均含量分别为14.53、6.49、70.39、19.66、27.91、933.26、42.36、41.48、93.83 mg·kg^-1和164.91 mg·kg^-1。地累积指数评价结果显示,Cd处于偏重度污染程度等级（I_geo=3.39）,其余均为轻度污染（0<I_geo<1）;富集因子法评价结果表明,Cd为中度富集（EF=2.78）,其余重金属均为轻度富集（EF<1）;潜在生态风险指数法评价结果显示,Cd的风险程度为极高风险（Eⁱ_r=662.13）,其余重金属均为低风险（Eⁱ_r<10）;从不同功能区来看,重金属潜在生态风险由高到低排序为：湿地保护核心区>芦苇场>航道区>旅游区>农场>城镇居民区>城陵矶港口区,表明重金属更易于在植物根际土壤中沉积与滞留。健康风险评价结果表明,表层沉积物对成人的非致癌指数均在可接受范围内（HI<1）,而As、Cd、Pb对儿童造成的非致癌风险在沿东洞庭湖东岸的航道区超过了可接受水平。综合来看,与已报道的国内其他浅水湖泊相比,东洞庭湖表层沉积物的重金属污染处于较高污染水平。     

商丘市不同建设用地分区土壤重金属污染特征及评价

为了解城市建设用地土壤重金属污染情况,为土壤重金属污染防治提供科学支撑,以河南省商丘市科教区、工业区、居住区、商业区、医疗区、城市公园及道路7种不同建设用地分区土壤为对象,测定重金属Cu、Pb、Cr、Cd、Zn和Mn含量,并采用地质累积指数法和潜在生态风险指数法进行污染分析。结果表明,各分区土壤重金属平均含量均超过商丘地区土壤背景值,其中Cd为背景值的28.28倍。Cu、Pb、Cr、Cd、Zn和Mn平均含量分别为31.80、31.43、306.61、4.61、95.61 mg·kg^-1和584.02 mg·kg^-1,平均地质累计指数I_geo值表现为Cd（4.16）>Cr（1.75）>Zn（-0.12）>Pb（-0.27）>Cu（-0.30）>Mn（-0.56）,Cd和Cr分别为弱极度污染和中度污染,而Zn、Pb、Cu和Mn属于无污染程度。潜在生态风险指数平均值表现为Cd（828.31）>Cr（10.30）>Pb（6.91）>Cu（6.78）>Zn（2.81）>Mn（1.02）,其中Cd达到较高的潜在生态风险程度,贡献达95%以上,Mn、Zn、Pb、Cr、Cu均为轻度潜在生态风险。各分区土壤均达到较高的潜在生态风险程度,其中工业区污染最严重,科教区和居住区最小。相关性分析表明,土壤有机质含量与Cu、Pb、Zn含量显著或极显著正相关,土壤pH与Pb和Zn含量显著负相关,土壤Pb-Cr-Cd-Zn、Cr-Zn-Mn和Cd-Zn这些组元素可能有相同或相似的污染来源。     

宁夏贺兰县土壤重金属分布特征及其生态风险评价

为研究西北地区农田土壤重金属分布特征及其生态风险,以宁夏贺兰县为研究区,采集农田表层土壤样品140个,分析测试了Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb含量,并采用内梅罗综合污染指数和Håkanson潜在生态风险指数法进行了重金属生态风险评价。结果表明：宁夏贺兰县农田表层土壤Cr、Ni、Cu、Zn、As和Pb元素均低于国家土壤环境二级标准,仅有1.42%样点的Cd元素出现超标;与宁夏土壤背景值相比,各元素都有不同程度的累积,其中Cd和Ni元素超出背景值的点位率分别达到100%和85%;土壤各重金属元素的分布特征较为一致,各元素含量分布比较均匀,高值区集中在中部和东部地区,主要受人类活动的影响。单因子污染指数分析结果表明,Cd元素有0.71%的点位为中度污染水平,Ni和As分别有7.14%和5%的点位处于尚清洁水平,Cr、Cu、Zn、Pb全部清洁,尚未造成污染。重金属的单项生态风险指数（E_rⁱ）表明,Cd元素的平均潜在生态风险指数为97.68,达强烈风险水平,是最主要的生态风险元素。宁夏贺兰县农田土壤环境质量整体良好,Cd和Ni累积严重,值得关注。     

基于田块尺度的农田土壤重金属污染评价及来源解析

基于田块尺度采集农田表层土壤样品120件,采用绝对因子分析/多元线性回归（APCS-MLR）受体模型与地统计学分析对研究区域内As、Cd、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb和Zn这8种重金属污染空间分布特征及来源进行解析,利用地累积指数和潜在生态风险指数法评价土壤生态风险。研究结果表明：研究区表层土壤中8种重金属含量差异较大,As、Cd和Cr点位超标率分别为61.83%、90.83%和92.52%,土壤重金属Zn、Cu、Cr和Ni主要以残渣态存在（占比在80%以上）。土壤中Cd、Cr和Cu含量空间分布格局呈东南部较高、中部次之、西北部较低的趋势,而Mn、Ni、Pb和Zn含量的空间分布格局与此相反。APCS-MLR模型表明研究区域土壤重金属As、Cr、Cu和Ni的来源以自然源为主,占比分别为39.34%、47.32%、44.53%和50.23%; Pb、Zn的来源以工业活动源和交通源为主,占比分别为31.93%、30.53%和23.36%、22.17%; Cd的农业活动源占比为53.63%。土壤pH与有效态As、Cd、Cu和Ni含量呈极显著负相关性（P<0.01）,土壤有机质与有效态As、Cd和Cr呈极显著负相关性（P<0.01）。地累积指数显示土壤Cr总体处于中、重度污染水平,其次是Cd;生态危害指数也表明Cr和Cd是主要生态危害元素,潜在生态危害系数变化范围分别为5.20~41.12和11.56~113.35。总体来看,研究区域Cr和Cd污染较为严重,存在潜在风险,应采取安全利用和修复等措施,降低其风险水平。     

新疆奴拉赛铜矿周边土壤理化特征和重金属污染生态风险评价

以新疆奴拉赛铜矿的矿区、尾矿和周边农田土壤为研究对象,研究了该区域土壤理化特性、重金属含量特征,并对其生态环境风险进行了初步评价。结果表明,受矿区废水的长期影响,奴拉赛矿区土壤pH较低。土壤电导率和盐分含量高于周边农田土壤,而土壤有机质、速效氮、速效钾、有效磷含量均低于周边农田土壤;矿区、尾矿区和农田土壤重金属Cr、Cd、Pb、Cu、Ni和Zn含量均较低,除Cu外,均低于新疆土壤自然背景值。总体上看,土壤重金属含量表现为矿区 > 尾矿区 > 农田;单一因子（P_i）、内梅罗综合污染指数（I）以及潜在生态危害指数（RI）表明,矿区周边土壤重金属生态风险表现为尾矿 > 矿区 > 农田,0~30 cm表层土壤重金属潜在生态风险指数高于30~70 cm深层土壤,但不同土地利用类型土壤总体生态风险程度较低。     

海口湾贝类重金属质量含量测定及其风险评价

为了解海口湾贝类重金属的污染状况,对海口湾的牡蛎、文蛤体中重金属质量含量进行了测定。结果表明：海口湾牡蛎体中Zn,Cu,Cd,Pb,Cr重金属的质量含量分别为101．750,161．751,0．686,1．200,2．993mg·kg-1。文蛤体中Zn,Cu,Cd,Pb,Cr重金属的质量含量分别为14．060,1．155,0．071,0．145,0．225mg·kg-1。文蛤斧足、外套膜和闭壳肌、内脏团中Zn,Cu,Cd,Pb,Cr等5种重金属的质量含量均呈现由低到高的趋势。海口湾贝类样品重金属污染指数较小,环境质量优良;对贝类组织器官选择性食用将大大降低危害健康的风险。     

三峡库区库尾典型农用地土壤重金属污染特征及潜在风险

为了解三峡库区农用地重金属污染特征及潜在风险,在研究区范围内布设网格,共采集土壤样品82个,对农用地土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的污染水平进行分析,结合单因子污染指数法、内梅罗污染指数法和潜在生态风险指数法对研究区污染状况和潜在生态风险进行评价,并对研究区农用地进行安全利用分区。结果表明:除As、Hg、Ni外,其余5种重金属质量分数平均值均高于三峡库区农业土壤背景值,其中,12.20%的采样点Cu含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》筛选值。内梅罗污染指数值PN依次为Cu(1.01)Cr(0.81)Cd(0.62)Zn(0.52)Pb(0.45)Ni(0.32)As(0.29)Hg(0.09),Cu污染等级为轻污染,Cr污染等级为警戒级,其余6种重金属为安全级。单项潜在生态风险指数Eir均值依次为Hg(41.33)Cd(36.71)As(12.20)Cu(6.54)Pb(5.32)Ni(4.72)Cr(2.42)Zn(1.14),其中Hg单项潜在生态风险指数Eir值大于40,属于中等风险等级,其余重金属均为低风险等级。研究区综合潜在生态危害指数RI范围为68.57～143.57,平均值为110.37,综合潜在生态风险处于低风险等级,但有7.31%的土壤样品RI值大于135,处于中等风险等级。研究区农用地土壤79.53%的面积属于安全利用区,15.97%的面积属于基本安全利用区,4.50%的面积属于低风险监控区。现阶段该研究区个别地区农用地土壤虽受到Cu的污染,但是该研究区土壤整体水平为安全级,符合农产品生产土壤环境质量标准。土壤重金属综合潜在生态危害处于低风险水平,潜在生态危害主要来自于Hg和Cd。     

北京市凉水河表层沉积物不同粒径重金属形态分布特征及生态风险

河流沉积物是污染物的储存库之一,研究沉积物中粒径及不同粒径中重金属形态分布特征对于明晰河流污染生态风险具有重要意义。运用Hakanson潜在生态风险指数法和BCR法,以北京市凉水河为研究对象,用ICP-AES测定沉积物样品,研究了表层沉积物重金属形态、空间分布、来源、生态风险及闸坝影响,研究结果表明:沿河流流向,沉积物总体呈现出细化的趋势;大红门闸、马驹桥闸及张采路橡胶坝、 吴营村橡胶坝上下粒径由746.70、113.10、137.80 μm和88.63 μm降至475.20、59.05、53.77 μm和53.89 μm,闸坝对凉水河沉积物的细化作用显着;凉水河沉积物中,重金属形态含量大致为残渣态 >>可氧化态 >弱酸可提取态 >可还原态;在所测位点中,综合风险指数RI最高为311.75,最低为442.90,处于较高生态风险水平,且Cd的单一风险指数Eir最大,为225.46～309.10,Zn的风险指数最小,为0.25～0.61,对综合生态风险指数的贡献大,贡献率超过60%;形态含量表现出粒度效应,在粒径<0.2 mm时,Cr、Cd、Zn非稳态含量与粒径大小呈显着负相关,重金属毒性随粒径降低而升高;Cd在上游和中游河段的富集系数(EF)达到1.65和1.59,高于1.5,存在明显的人为输入。     

汉江上游水体表层沉积物重金属污染特征评价

为了探明汉江上游干流水体沉积物重金属污染特征及来源,分析了汉江上游干流33个样点沉积物样品中Cd、Pb、Cu、Zn、As、Cr和Ni 7种重金属含量及分布特征,并运用地累积指数法(I_(geo))和污染负荷指数法(PLI)评价沉积物中重金属的潜在生态风险。结果表明:汉江上游干流水体表层沉积物中Cd含量超标较严重,有15个样点含量超过土壤重金属的风险筛选值(0.3 mg·kg~(-1)),占总数的45.45%,其余6种金属:Cu、Zn、Pb、As、Cr和Ni所有样点含量均低于风险筛选值。由地累积指数法和污染负荷指数法评价可知:Cd是污染最严重的重金属,达到极强污染水平,Cu、Ni和Cr为中等污染水平,Pb、Zn和As为无污染,汉江上游沉积物重金属的综合污染指数为0.79,属于无污染等级。相关性分析和主成分分析表明,Cu、As和Cr来源于本身岩石构成,Pb、Zn和Cd主要来源于矿产开发和冶炼活动,Ni的存在既有本身区域矿物质影响存在,也有区域人为活动的贡献。汉江上游沉积物重金属总体生态污染风险较小,但不能忽视Cd的潜在污染风险。     

台海浅滩渔场不同水产品中重金属含量与暴露风险评价

为考察台海浅滩渔场水产品中重金属含量,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和原子荧光光谱仪(AFS)分析了台湾浅滩渔场采集的59种[共165尾(只)]典型水产品样品中Hg、Cr、Cu、Zn、Cd与Pb 6种重金属的含量,并使用单因子污染指数(Pi)、重金属污染指数(MPI)、每周可耐受摄入量(PTWI)以及食入健康风险指标(Ri总)分别评估其污染程度、食用安全性与健康风险。浓度结果表明,除Cd(超标率10.4%)外,绝大多数捕捞水产品中各项重金属含量均达到无公害水产品的国家标准(GB 18406.4—2001)。Pi结果表明:有17.9%的样品中Cr、1.8%的样品中Cu和3.7%的样品中Zn发生轻度污染;有0.6%的样品中Hg与1.9%样品中Pb达到或超过中度污染;Cd的污染程度最高,有5.6%的样品达到重度污染。MPI结果显示,底栖生物与以之为食的肉食性种类水产品污染指数较高,但总体上各种水产品XMPI依然处于较低的水平。PTWI结果显示,Hg、Cu、Zn与Pb均处于低风险或无风险的范畴,但有3.6%的样品中Cd超过推荐阈值,Cr安全性最差,有30.3%的样本超过了推荐阈值。健康风险模型结果显示,所有样品均未超过国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受水平(5×10~(-6)·a~(-1))。总体上看,当前台海浅滩渔场水产品尚未出现明显的污染安全问题,但Cd与Cr等元素的潜在风险值得进一步关注。     

麦玉轮作区农田土壤重金属调查及评价

为全面了解旱地两熟区典型轮作制农田土壤重金属污染和风险状况,通过采集150个耕层土壤样品调查分析了我国高利用强度下麦玉轮作农田土壤重金属含量(Ni、Cr、Cu、Cd、Zn、Pb、Hg、As),并采用单因子污染指数(Pi)、内梅罗综合污染指数(PN)、富集因子(EF)和生态风险评价(RI)4项指标进行土壤污染评价。结果表明:PN和RI指数表明,旱地两熟区土壤整体为清洁状态。As(29.04±9.21 mg·kg^-1)、Cd(0.15±0.14 mg·kg^-1)、Pb(17.84±18.10 mg·kg^-1)含量高于全国土壤背景值,除As处于轻微污染外,其他重金属均未达到污染水平。不同区域间,云南地区的重金属含量高于其他区域,处于较低潜在生态风险,但逼近中等生态风险警戒。相关性、主成分和聚类分析结果进一步发现,土壤污染主要来源于成土母岩和人为活动,其中Ni、Cr、Cu、Cd和Zn含量受成土母岩影响更大,而Pb、Hg和As含量受人为活动影响更大。研究表明,农田土壤重金属含量在成土母岩的基底含量基础上通过人为活动进一步积累。     

杞麓湖径流区不同湿地沉积物重金属污染特征及潜在生态风险评价

为了解杞麓湖农业径流区低污染水所致湖滨带湿地重金属空间分异特征及潜在危害,采集湖滨带农业径流区32个不同类型湿地（河流湿地n=13、人工湿地n=10、湖泊湿地n=9）的表层沉积物,检测重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni和Hg含量,利用ArcGIS反距离权重插值法（IDW）分析7种重金属空间分布特征,采用Hakanson潜在生态风险指数法评价杞麓湖农业径流区湿地重金属污染。结果表明：不同类型湿地7种重金属污染程度存在差异,平均含量由高到低依次为河流湿地 > 人工湿地 > 湖泊湿地,各重金属平均含量由大到小依次为Zn > Cr > Cu > Ni > Pb > Cd > Hg,除Pb外,其余6种重金属平均含量均超过云南省土壤背景值,Cd超背景值样点比例高达100%。单因子污染指数表明重金属Cd和Hg呈重度污染,存在危害风险;农业径流区潜在生态风险指数介于112~1 241,平均264,属中度风险水平;重金属含量分布存在明显空间差异,北部高于南部、西部高于东部,含量分布高值区与潜在生态风险评价结果一致。相关性分析表明Cu、Ni、Cr和Zn污染源主要是农业活动;Pb来源主要与道路交通有关,还受工业活动影响;Cd主要受农业活动和工业活动影响。研究表明,杞麓湖农业径流区不同类型湿地重金属污染存在空间差异,Cd和Hg污染严重,生态风险高值区出现在西北部和西南部。     

洞庭湖沉积物的重金属污染及生态风险评估

根据2003～2010年的数据,分析和评价了洞庭湖沉积物中重金属污染及生态风险。各重金属平均含量的顺序为:Zn>Cr>Cu>Pb>As>Cd>Hg。采用Muller地积累指数法的评价结果为:Zn处于基本无污染状态;As、Cr、Pb处于轻度污染状态;Hg、Cu处于偏中度污染状态;Cd处于偏重度污染状态。采用Hakanson潜在生态风险指数法的分析结果为:As、Cr、Pb、Cu、Zn均处于低潜在生态风险水平;Hg处于较高潜在生态风险水平;Cd处于极高潜在生态风险水平。