土壤重金属污染的非线性可拓综合评价

将非线性可拓综合评价方法应用于土壤重金属污染评价。分析了土壤重金属污染的影响因素,建立了土壤重金属污染评价的物元模型。将多指标土壤重金属污染的目标评价归结为单目标决策,比较简明确切地反映出土壤重金属污染。     

长江干流沿江地区土壤重金属的分布、来源及潜在生态风险

为掌握长江干流沿江地区土壤重金属状况,开展土壤表层样品采集和重金属空间分布研究,使用PMF（positive matrix factorization）模型解析土壤重金属来源,并选取地累积和潜在生态风险等方法,评估重金属的污染状况和生态风险。结果表明：1）土壤重金属的积累程度不同,As、Cd和Cu的超标率高,污染明显。Cd和Cu的变异系数高于1.0,分布不匀,受某些污染源的影响显著。2）各重金属含量呈现条带状的空间格局,在多个地区出现高值,土壤环境质量受到人类活动的负面影响。3）土壤重金属积累主要来源于自然、工业排放、交通运输和农业生产,贡献率分别为36.65%、28.48%、20.07%和14.80%。其中Cd与工业活动有关,Pb和Zn来自交通排放,Cr和Ni与自然源密切相关,As和Cu来源于农业生产。4）Cd的污染程度最高,81.88%的点位达到轻度污染。40%以上的点位受到As、Cu、Ni和Pb污染。75%以上点位的Cr和Zn含量较低,污染程度不高。单项生态风险指数的均值从大到小依次为：Cd、As、Ni、Cu、Pb、Zn、Cr。综合生态风险指数均值为63.17,处于轻微风险水平。该研究作为土壤生态调查的核心,可为土壤环境管理和重金属污染修复提供科学依据。     

基于PMF模型的准东煤矿周围土壤重金属污染及来源解析

为了解准东煤矿区周围土壤的污染状况及来源,在准东露天矿区采集47个表层土壤样本,测定其中Zn、Cu、Pb、Cr、Hg和As 6种重金属元素的含量。运用统计学方法、地累计指数(geoaccumulation index,I_(geo))和潜在风险指数(potential ecological risk index,PER)对研究区土壤重金属污染程度和生态风险态势进行评价,采用正矩阵分解模型(positive matrix factorization,PMF)解析重金属污染源。结果表明:1)研究区土壤Zn、Cu、Pb、Cr、Hg和As含量均超出新疆土壤环境质量背景值,超标率分别为2.1%、14.9%、4.3%、68.1%、68.1%和95.8%,其中As含量的均值分别超过国家土壤质量Ⅰ级和Ⅱ级标准(GB15618-1995)的2.1和1.3倍;2)Hg的地累积指数和潜在生态风险指数呈极高污染和高风险态势,Zn、Cu和Pb处于未污染和低风险状态。研究区综合潜在生态风险指数介于50.09～1 038.47之间,差异明显,均值为180.22,21%和11%土壤采样点呈现出较高和高风险水平;3)PMF模型结果显示:研究区土壤Hg主要受到燃煤活动的影响;Pb的积累主要与交通运输有关,As的积累主要与大气沉降和工业排放有关,工业排放是Cr的主要污染源,Zn和Cu的积累主要与土壤成土母质等自然因素有关。燃煤、交通运输、大气降尘、工业排放和自然因素5种来源的贡献率分别为20.79%,16.83%,16.83%和27.72%和17.82%。     

应用物元分析法评价安徽省土壤重金属污染现状

土壤重金属评价是土壤重金属污染研究的重要方向.本研究改进了土壤重金属污染评价的物元分析模型,并且对评价因子权重的计算方法进行修正,提出了基于污染物浓度和毒性的双权重因子的物元分析评价方法.通过对安徽省主要土壤中重金属的评价,得到如下结果:3种土壤中,黄褐土污染最为严重,其次为黄红壤,污染最轻的为砂姜黑土.     

基于UNMIX模型的安徽大矾山废弃矿区土壤重金属源解析

为了摸清安徽庐江废弃矿区土壤重金属含量及其来源情况,通过区域网格布点划分,以大矾山为中心向周围扩散,最终确定50个典型特征点位,分析测定土壤重金属元素砷（As）、镉（Cd）、铜（Cu）、锰（Mn）、镍（Ni）含量,应用UNMIX模型进行土壤重金属源解析,并结合ArcGIS地统计模块中的普通克里金插值法分析土壤重金属空间分布,进一步验证源解析结果的准确性。结果表明：1）研究区0～10 cm和10～20 cm土壤中As、Cd、Cu、Mn和Ni含量的平均值分别为47.38、2.03、30.89、77.76、4.08 mg/kg和50.62、2.24、30.82、71.39、3.62 mg/kg。除Mn和Ni 外,As、Cd和Cu含量的平均值均高于当地背景值,10～20 cm 土层中As、Cd含量的中位值是土壤污染风险筛选值的1.28、7.17倍。2）研究区0～10 cm土层重金属的3大污染源,源1对Cu的贡献占主导作用,为铜矿业活动污染源,贡献率为5.75%;源2对Mn、Ni贡献率较高,为燃煤污染源,贡献率为49.86%;源3对As、Cd的贡献高于其他重金属,为岩石风化作用,贡献率分别为44.39%。3）研究区10～20 cm土层重金属2大污染源分别为土壤母质和垃圾堆放造成的混合源（源1）、淋滤作用和矿石开采及运输所导致的混合源（源2）,其贡献率分别为47.46%、52.54%,其中土壤母质和垃圾堆放的混合源主要影响Mn和Ni,淋滤作用和矿石开采及运输的混合源对As、Cd和Cu的贡献率较高。4）根据研究区土地利用类型及人类活动形式,发现UNMIX受体模型和空间分析相结合能够全面地解析土壤重金属来源。该研究可为大矾山废弃矿区开展土壤重金属污染修复治理提供理论依据。     

稻田土壤和稻米中重金属潜在污染风险评估与来源解析

该文选择贵州省典型城市(都匀市)周边水稻种植区为研究区,系统采集了稻田土壤和稻米样品各110个,测定土壤和稻米中Cd、Hg、As、Pb和Cr含量,基于多元统计分析和污染风险评价等分析方法,揭示了研究区稻田土壤重金属污染的主要来源及土壤和稻米中重金属存在的潜在风险。结果表明,与贵州土壤重金属背景值相比,稻田土壤中Cd、Hg、As、Pb和Cr超标率分别为14.55%、40.00%、16.36%、22.72%和13.64%,主要以Hg污染问题最为突出。稻米中只存在3.64%Cd超标,Hg、As、Pb和Cr平均含量均低于国家食品安全标准限定值(GB 2762-2017),说明当地居民食用稻米存在最大的潜在威胁为Cd污染稻米。稻田土壤重金属来源分析结果表明,稻田土壤中Cd、Hg、As和Pb之间呈显著正相关关系,说明土壤中Cd、Hg、As和Pb具有相同的来源,主要来源于当地铅锌矿冶炼、火电厂等污染点源排放的污染物;Cr与其他元素相关性不显著,主要来源于成土母质,为自然来源元素。     

大同市城区公园表层土壤重金属污染特征和健康风险及来源解析

【目的】为了解大同市城区公园表层土壤中重金属污染特征、健康风险和污染来源。【方法】于2021年4月在大同市7个公园共采集54个0～10 cm表层土壤样品,测定铬（Cr）、锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）含量,利用地累积污染指数法、潜在生态风险指数法和健康风险评价模型评价土壤重金属污染程度,并采用绝对主成分-多元线性回归模型解析重金属污染来源及其贡献率。【结果】大同市公园表层土壤中9种重金属含量均高于山西省A层土壤背景值。其中,所调查的公园土壤中As、Cd和Pb含量分别是土壤背景值的2.27、18.93和2.77倍。文瀛湖公园表层土壤重金属污染最严重,其次是御河公园,Cd是主要污染因子。Mn对成人和儿童造成的非致癌健康风险最大,其次是As和Cr;经呼吸吸入途径造成的非致癌健康风险高于经口摄入途径和皮肤接触途径。【结论】大同市各公园表层土壤中重金属对成人造成的非致癌健康风险指数均在可接受范围内,而对儿童造成的非致癌健康风险指数均远大于1.0,存在非致癌风险。Co对成人和儿童造成的致癌健康风险指数均大于1×10-4,存在致癌风险。...     

基于APCS-MLR受体模型的贵州喀斯特矿区水田土壤重金属源解析

水田重金属污染对粮食生产和人体健康造成严重危害,喀斯特矿区周边土壤受到地质和工矿活动的双重污染,而备受关注。为探讨贵阳市开阳县喀斯特矿区水田土壤重金属污染来源,应用绝对主成分得分-多元线性回归（Absolute Principal Component Score-Multiple Linear Regression,APCS-MLR）与地统计学分析相结合,对水田土壤中重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni的来源进行解析。结果表明：研究区Hg的变异系数最强（384.56%）,其均值（1.51 mg/kg）是贵州省土壤背景（0.11 mg/kg）的13.73倍,表现出很高的外源Hg富集;8项重金属均有点位超农用地土壤污染风险筛选值,Cd超的比例最高（47.54%）,污染风险最为突出。Cd、Cr、Cu、Zn和Ni的高值区主要分布于中部,且位置相对一致;Hg的高值区分布于西南部;As的高值区分布于西北部、中部和西南部,具有明显的连续性;Pb的高值区主要分布在西部。各重金属在空间分布上具有一定的相似特征,高值区以点状形式分布,并未出现明显的大范围聚集区域。通过分析最终解析出3个主要污染源,Cd、Cr、Cu和Ni主要受自然源影响,其中Cd的污染来源较为复杂,受人为源的影响也较大;Pb和Zn主要是受工矿业与农业混合源的影响;Hg和As主要受到大气沉降与农业混合源的影响,特别是Hg受到极强的人为活动影响,应引起相关部门的重视,采取措施对其进行污染防治。研究结果可为喀斯特高背景矿区水田重金来源解析、水田土壤重金属综合防控和水稻安全生产提供参考和科学依据。     

黄河下游典型滩区土壤重金属污染特征及来源解析

针对黄河滩区土壤重金属污染、来源复杂的问题，该研究以原阳滩区复合污染土壤为例，结合土壤重金属含量空间分布和正定矩阵因子分解（positive matrix factorization, PMF）模型，探讨滩区土壤重金属富集特征及来源。源解析结果表明，原阳滩区土壤重金属污染受工业源、交通源、自然来源、燃煤污染源和农业源影响，农业源占主导，相对贡献率达23.5%，其次为工业源、自然来源、交通源、和燃煤污染源。该研究能够准确解析多金属复合土壤复杂成因，可为黄河滩区多金属复合污染土壤的污染源识别提供参考。     

黄石市绿地土壤重金属污染风险评价及来源解析

  目的  城市绿地土壤健康问题日益受到人们的广泛关注。掌握黄石市绿地土壤重金属污染情况,为当地及同类矿冶城市生态建设与转型发展提供技术支撑。  方法  按照多点混合法选择黄石市道路绿地布设采样点,共采集土壤样品48个,测定其多种金属元素含量。使用地累积指数法、潜在生态危害指数法以及多元统计分析法对其进行污染评价;使用ArcGis10.2进行重金属分布可视化分析;利用相关性分析与主成分分析法对各重金属元素进行来源解析。  结果  土壤铅（Pb）、锌（Zn）、铬（Cr）、砷（As）、镉（Cd）、铜（Cu）的平均含量分别为200.12、424.88、109.96、56.74、4.02、376.81 mg kg?1,分别超出湖北省土壤背景值7.49、5.08、1.28、4.61、23.67、12.27倍,除Cr均未超出背景值外,各金属超出背景值样点占总体的比率分别为Cu 100%、Pb 97.92%、Zn 97.92%、As 93.75%、Cd 100%;地累积指数评价结果为53.06% ~ 87.08%样点处于中重度污染水平,89.58%样点的综合潜在生态危害指数大于150。  结论  土壤Cr含量空间分布较为均匀,但仍存在高值区,高值区位于西塞山区某大型冶钢企业附近。土壤Pb、Zn、As、Cu、Cd含量差异大,高值区均位于黄石港区,极高值点均位于下陆区某大型有色金属冶炼厂附近;6种重金属的地累积指数大小、即污染程度依次为:Cd > Pb > Cu > Zn > As > Cr,潜在生态危害指数为:Cd > Cu > As > Pb > Zn > Cr,可见Cd是该研究区域内最主要的重金属污染元素;多元统计分析表明Pb、Zn、As、Cd、Cu来源于人为源,与有色金属冶炼、交通有关,Cr主要来源于岩石的风化和土壤母质等。     

拉林河流域土壤重金属污染特征及来源解析

该文选取拉林河流域表层土壤为研究对象,通过对土壤重金属的含量和空间分布分析、污染评价、以及潜在生态风险评价,了解土壤重金属的分布特征和污染现状,并利用正定矩阵因子分解法（PMF）探索土壤重金属污染的来源。结果表明,表层土壤中Cr、As、Pb、Cu、Zn、Ni、Mn、V的平均含量均低于背景值,Co和Se略微高于背景值,部分土壤样点Cd和Ni超过国家土壤环境质量标准的二级标准。研究区土壤污染的主要金属元素为Cd和Hg,地累积指数表明受到污染的样品比例分别达到45.1%和37.0%,其潜在生态危害指数平均值分别为49.83和70.29。根据PMF计算结果,拉林河流域表层土壤重金属累积主要受自然源、农药肥料源、工业排放源的影响。其中,自然本底对研究区土壤中重金属的影响最大,贡献率为38.0%,其次是农药和肥料施用,贡献率为32.6%,燃煤和工业排放源的贡献率稍低,为29.4%。     

工业发达城市区域耕地土壤重金属时空变异与来源变化

为研究耕地土壤重金属随着社会经济的发展所表现出的时空变异与来源变化规律,以东莞市为研究区,通过多元统计对2002年和2012年耕地土壤中8种主要重金属元素的含量特征进行描述,并结合地统计分析和主成份分析/绝对主成分分数模型对Hg、Cd、Cu、Ni 4种污染元素的时空变异和来源变化进行分析。结果表明:除Hg外,4种污染元素含量在10 a期间均呈升高趋势。半变异分析表明,Hg、Cd和Cu在2012年受到更强的人为干扰。随着经济社会发展Hg和Cd的主要污染来源由电镀、电子、化工、制革产业和道路交通转变为电镀、电子产业与生活垃圾,导致这一转变的原因主要是政府污染整治力度的不断增加,交通环保技术的不断提高以及城市化导致的生活垃圾污染不断加剧。     

基于多元统计学和地统计学的土壤重金属源解析

The main objectives of this study were to introduce an integrated method for effectively identifying soil heavy metal pollution sources and apportioning their contributions, and apply it to a case study. The method combines the principal component analysis/absolute principal component scores (PCA/APCS) receptor model and geostatistics. The case study was conducted in an area of 31 km² in the urban-rural transition zone of Wuhan, a metropolis of central China. 124 topsoil samples were collected for measuring the concentrations of eight heavy metal elements (Mn, Cu, Zn, Pb, Cd, Cr, Ni and Co). PCA results revealed that three major factors were responsible for soil heavy metal pollution, which were initially identified as “steel production”, “agronomic input” and “coal consumption”. The APCS technique, combined with multiple linear regression analysis, was then applied for source apportionment. Steel production appeared to be the main source for Ni, Co, Cd, Zn and Mn, agronomic input for Cu, and coal consumption for Pb and Cr. Geostatistical interpolation using ordinary kriging was finally used to map the spatial distributions of the contributions of pollution sources and further confirm the result interpretations. The introduced method appears to be an effective tool in soil pollution source apportionment and identification, and might provide valuable reference information for pollution control and environmental management.     

北京耕作土壤重金属多尺度空间结构

为了有效揭示土壤重金属的空间分布特征,为土壤环境质量评价提供科学依据,该研究以北京市耕作土壤中重金属为例,通过地统计学方法分析了重金属空间结构的尺度效应。研究结果表明：土壤重金属Cr、Ni、Zn和Hg的空间结构性对空间尺度有明显的依赖,理论半方差函数的最优性检验进一步表明多尺度套合模型能充分地挖掘和利用土壤重金属Cr、Ni、Zn和Hg的空间变异结构,并且采用多尺度套合模型法对重金属Cr、Ni、Zn和Hg进行克里格插值,其插值效果明显优于单一尺度下的普通克里格插值。因此,多尺度套合模型法能有效地揭示耕作土壤中重金属的空间分布特征。     

北京耕地土壤重金属空间自回归模型及影响因素

为了揭示土壤重金属含量与其影响因素间的作用关系,为土壤重金属的污染控制和治理提供参考,该研究以北京市耕作土壤重金属元素为例,采用传统线性回归模型和空间自回归模型分析和比较了土壤重金属含量及其影响因素间的相关关系。结果表明：Cr、Ni、Zn、Hg空间自回归模型的拟合度较传统线性回归模型好,并且残差的空间自相关性消失。因此,空间自回归模型能够很好地解释重金属含量与其影响因素间的相关关系。结果表明：Cr、Ni含量的影响因素主要为土壤母质和土地利用强度,Zn、Hg含量的主要影响因素为道路、工矿企业和土壤母质。     

连续四年施用规模化猪场猪粪温室土壤重金属积累研究

分别采集连续施用0～4年猪粪的蔬菜温室土壤和蔬菜果实样品,测定土壤和果实中Cu、Zn、Pb、Mn、Cr、Cd、Ni和As全量以及土壤中Cu、Zn、Pb、Mn、Cd和As有效态含量,对测定数据进行了Fisher小样本非参数随机化显著水平检验,研究连续4年施用规模化猪场猪粪的温室土壤重金属积累、重金属有效态含量变化及对蔬菜可食部分的影响。结果表明,连续4年施用猪粪,主要导致土壤中Cu和Zn的积累,As有一定积累,Pb、Cd、Ni和Cr短期积累效应不明显,Mn积累不明显,长期大量施用猪粪,Pb、Cd、Ni和Cr有积累的风险;土壤pH值降低;Cu、Zn有效态与全量呈显著正相关(p<0.05),与pH值呈极显著负相关(p<0.01);Pb、Cd和Mn有效态与pH值呈显著负相关(p<0.05);Cu、Zn、Pb、Cd和Mn有效态含量增加;有效态As与全As含量和pH值相关性不明显,但连年施用猪粪As有效态含量增加;连续4年施用规模化猪场猪粪的温室生产的部分番茄和黄瓜As含量超标。若连续以150 m³/(hm²·a)的猪粪施用量于该研究区蔬菜温室,土壤中全Cu和全Zn含量分别经过10年和15年可能超过国家农田土壤二级标准。该研究可为降低温室土壤重金属污染风险提供依据。     

新疆准东煤田土壤重金属来源分析及风险评价

为研究准东矿区土壤重金属来源及生态风险,分析了阜康市至准东矿区中间的3个缓冲区共27个土壤样方的As,Hg,Pb,Cr,Cu,Zn元素重金属含量状况,并利用因子分析、污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对各缓冲区土壤重金属进行了污染来源及风险分析。结果表明:除Cr的总体平均值高于新疆土壤背景值外,其余重金属含量均低于背景值。基于土壤重金属空间分布图显示,除Cu,Hg含量高值分布于C区域土壤外,其余重金属高值均出现在准东矿区(A区域)附近土壤,3个区域各重金属所占比例基本一致,距离矿区越远,变异系数呈减少趋势;污染源分析可知,准东矿区89.3%的Hg来源于煤炭燃烧,40.1%的Pb来源于交通运输,19.65%的As来源于大气降尘,Cu和Cr的主要来源为煤尘,其贡献率分别为60.23%和81.57%,其中29.7%的Cu来源于土壤母质,75.1%的Zn来源于土壤母质;基于污染指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法对不同缓冲区土壤污染风险进行了评价,得出土壤整体呈轻度-中度污染水平,距离矿区越远重金属污染状况越轻。As,Hg,Pb和Cr元素生态风险均呈现缓冲区区域A区域B区域C的趋势,距离矿区越远,生态风险越低。潜在生态风险指数与重金属单因子生态风险的大小顺序一致。