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。     

基于PMF和Pb同位素的农田土壤中重金属分布及来源解析

为阐明九龙江中下游沿岸农田土壤中重金属分布特征、污染现状及来源,测定了该区域土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb的含量及Pb同位素比值。结果显示研究区域过去20年土壤中重金属含量呈现上升趋势,其中Cd增长幅度最大;空间上,除Cd外,不同功能区组间重金属差异显著,反映出研究区域受到了人为活动的显著影响,高Cd浓度现象可能是农业污染造成的一种普遍的共有现象;潜在危害指数评价法显示该区域大部分站点属于中等生态风险区域,主要贡献因子为Cd;主成分分析法(PCA)和正定矩阵因子分析法(PMF)分析结果均显示土壤重金属主要来自5种污染源,PMF法得出这些污染源的贡献率大小依次为工业源(26.3%)交通源(23.2%)自然源(22.0%)农业源(16.2%)其他混合源(12.0%);三端源混合模型结合Pb同位素示踪法得到交通源、燃煤和工业源对九龙江土壤中重金属Pb的贡献率分别为57%、34%和9%。三种源解析方法所得结果吻合,三者均能较好地解析土壤中重金属,可以构成互补的多元源解析体系。     

合肥市及其郊区土壤重金属富集特征及来源解析

以合肥市及其郊区为研究对象,以实测结果为基础,分析土壤重金属富集特征,利用正定矩阵因子分析模型(PMF)进行土壤重金属来源的定量解析.结果表明:区内富集程度较高的元素为Hg、Zn、Cd、Pb、Cu等,Hg和Zn的富集区主要在主城区,Cd、Pb、Cu的扩散范围相对较大.PMF模型结果显示,研究区土壤重金属的主要来源分别为...     

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。     

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。     

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。     

基于地统计学的土壤污染源解析模型差异对比

为探究不同源解析模型的适用性,以松阴溪流域土壤重金属为例,分别采用主成分-绝对主成分-多元线性回归模型（PCA-APCS-MLR）、正定矩阵因子分解模型（PMF）以及UNMIX模型对研究区土壤重金属进行污染源解析,并运用地统计学方法对3种模型计算的贡献度进行插值分析,最后分析对比源解析结果。结果表明：对于研究区土壤污染...     

基于PMF模型的葫芦岛锌厂周边农田土壤重金属源解析

以葫芦岛锌厂周边农田土壤为研究对象,测定样品中8项重金属含量,对测试数据进行评价,并在此基础上结合正定矩阵因子(PMF)受体模型,定量解析农田土壤重金属的来源。结果表明:8项重金属的均值范围为2.6～625.3mg·kg~(-1)。根据正定矩阵因子分解模型解析结果,将因子1判定为交通和农业的混合源;因子2判定为自然源;因子3判定为锌厂废水废渣源;因子4判定为锌厂废气源。     

基于APCS-MLR受体模型的农田土壤重金属源解析

定性、定量分析湘潭县农田土壤重金属的污染来源及源贡献率。以湘潭县农田土壤为研究对象,结合地统计学分析,利用数理统计方法[相关性分析、因子分析和绝对因子分析/多元线性回归(APCS-MLR)受体模型],解析了研究区域内镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)8种重金属元素的来源及源贡献率。结果表明:研究区域内8种重金属元素中仅有Cd含量平均值超出了农用地土壤污染风险筛选值(0.3 mg·kg~(-1),pH≤5.5),且Cd的空间变异性较强,其次是Hg,两者均受人为活动影响较大。综合数理统计分析和地统计学分析,将土壤中8种重金属元素的主要来源归结为3个:工业源主要分布于湘潭县工矿企业密集的东北部,其对Cd、Pb、Zn、Hg具有较大贡献率,分别为65.36%、49.21%、43.43%和22.12%;农业源对As、Hg、Pb具有较大贡献率,分别为59.20%、24.97%和17.82%;自然源对Ni、Cu、Cr具有较大贡献率,分别为86.73%、87.87%和89.67%。研究区域内土壤重金属含量主要受工业活动和自然成土母质影响较大,应重点加强Cd的来源控制,并加强管理和修复治理进度,降低其风险水平。受体模型和地统计学的结合使用能有效地定性、定量解析农田土壤重金属的来源与源贡献率。     

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...     

基于小流域尺度的矿区农田土壤重金属源解析

为定性定量分析浏阳七宝山矿区耕地土壤重金属污染来源及源贡献率,以农业小流域为研究尺度,基于GIS网格布点法共采集了60个0~20 cm耕层土壤样品,测定其Cd、As、Fe、Mn、Cu、Zn和Pb的含量及pH值,并综合运用地统计、多元统计和正定矩阵因子分析（PMF）模型等方法对小流域耕地土壤典型重金属污染元素进行定量源解析。结果显示： Cd、As、Cu、Zn和Pb的均值分别是湖南省土壤背景值的10.0、2.1、4.5、2.0倍和4.8倍,且超过农用地土壤污染风险筛选值（除As外）;多元统计分析将7种元素分成3大类,第一类为Fe和Mn,第二类为As和Pb,第三类为Cd、Cu和Zn; PMF模型解析出7种重金属均受到干湿沉降和历史上污水灌溉的影响,此外,Fe和Mn主要由成土母质控制,Cd、Cu和Zn主要源于矿冶活动（尤其是Cd）,As和Pb则主要来源于农药化肥和交通运输。研究表明,流域内耕地土壤重金属污染的主要来源是人类活动,包括工农业活动和交通运输。     

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...     

黑土区小流域土壤重金属生态危害与来源解析

为探明黑土区土壤重金属污染状况，以海沟河小流域为研究区域共采集136个土壤样品，分别测定土壤样品中重金属Cu、Zn、Hg、As、Ni和Cr的含量。采用潜在生态危害指数进行重金属污染评价，并通过主成分分析和正定矩阵因子分析的方法进行土壤重金属污染来源解析，结果表明:1)参照黑龙江省土壤背景值，该地区土壤中重金属Cu、Zn、Hg、Ni和Cr均存在超标现象，超标率分别为16.2%、28.7%、93.4%、48.5%和19.1%，且均处于中等变异程度，都受到人为因素的影响；2)潜在生态危害指数表明该地区土壤重金属整体处于低风险等级，除Hg外其他重金属元素也都处于低风险等级，而Hg元素处于中风险等级，具有潜在的生态危害性；3)通过源解析基本可以确定该地区重金属污染有4种来源，分别为自然源与大气沉降源、工业农业活动源、生活污染源和交通源，其中Hg的主要来源是燃煤活动，Cu主要是由于化肥的过量施用，Zn、Ni和Cr的累积主要与交通运输有关。     

广西梧州六堡茶主产区茶叶-土壤重金属污染现状及源解析

为探讨广西梧州六堡茶主产区茶叶及土壤重金属污染现状和来源，于2021年7—9月期间采集该区域六堡茶叶及根系土样品各45个，测定其中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 8种重金属含量，并基于单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法对土壤重金属污染现状进行评价，应用因子分析和正定矩阵因子分解法对土壤重金属来源进行研究，应用相关性分析等研究茶叶对土壤重金属的继承性。结果表明： Pb、Zn、Cd含量高值区主要聚集于铅锌矿开采区附近，西南部Hg元素含量整体上高于东北部，Cr、Ni、Cu的高含量区域出现在研究区西南部和东北部，As高含量区域则主要出现在研究区西部；茶园土壤存在As、Cd超标，超标率分别为6.67%、2.22%；土壤重金属来源于矿业活动、成土母质、化石燃料燃烧、农业活动，其贡献率分别为32.80%、28.86%、19.50%、18.84%。茶叶中重金属含量未发现超标情况；茶叶对Cd、Zn、Cu、Ni具有相对较高的生物富集系数，其中茶叶中的Cd主要来源于土壤，因此应该关注外界输入到茶园土壤中的Cd元素。     

铁矿废弃地复垦土壤重金属来源解析研究

为探明铁矿废弃地复垦土壤重金属含量特征及其主要来源,以铁矿废弃地复垦土壤为研究对象,采用多元统计分析和地统计学方法,对复垦土壤重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Zn)的主要来源、各来源的贡献量及其贡献量的空间分布特征进行研究。结果表明:研究区6种重金属变异系数在31%～67%,均属中等程度变异。对比当地背景值,除Cr外,其他5种元素均呈现富集现象,且以As、Cu累积明显。由相关性分析、主成分分析及聚类分析结果推测复垦土壤重金属主要有3个来源,PC1(As、Hg、Cu)为矿业活动源,PC2(Cd、Zn)为交通和农业活动源,PC3(Cr)为成土母质自然源。由主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS受体模型)和地统计分析可知,几种元素受3种源共同作用,其中源1对As、Hg、Cu的贡献率分别为67.10%、46.30%、89.82%,源2对Cd、Zn的贡献率为86.05%、62.26%,而源3对Cr的贡献率为90.56%。Cu、Cd、Cr元素空间分布规律和其最大源贡献量空间分布格局较为一致。     

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%。