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。     

基于PMF模型的兰州耕地土壤重金属来源解析

矿区资源开采导致土壤污染日益严重,直接影响周边土壤、水体环境的稳定性,精准预测重金属污染源解析对矿山修复、治理具有重要指导作用。在前期研究基础上,为提升土壤介质模型的解释度,进一步选取了土壤重金属源解析评价中成熟度高且精准性好的正定矩阵因子分析法（positive matrix factorization, PMF）及绝对因子分析-多元线性回归（absolute factor analysis - multiple linear regression, APCS-MLR）模型,以充实前期UNMIX多元受体模型分析矾矿土壤重金属污染来源及源贡献率的结果,结合生态风险评价方法,对比定量条件下最适宜解析研究区域源的模型。结果表明：1）生态高风险区域主要集中在研究区南部和东部,Cd是矿山主要风险元素,地累积指数（index of geoaccumulation）均值3.75与潜在生态风险指数（potential ecological risk index）均值731.22解析结果高度一致,但潜在生态危害指数的结果综合性更好。2）对比3种模型的污染源解析结果,PMF模型解析出4个污染源：分别为燃煤源、自然-交通综合源、自然源和大气沉降源,源贡献率分别为38.15%、20.62%、24.28%、16.95%。3）PMF模型的总体变量拟合优度R²达到了0.96,拟合效果最好。PMF模型模拟数据会集中采样点误差,确定最适污染源数目及相应污染物贡献率,使得源解析结果更精准,更适用于复杂的矿山污染土壤情况,符合实际研究情况。该研究结果可为后续矿区开采后污染土壤的修复治理工作提供溯源依据参考。

     

基于APCS-MLR模型和地统计学相结合的矿区农田土壤砷源解析

为了研究矿区周边农田土壤As等重金属的污染特征和来源情况,在云南会泽铅锌矿区采集了42个农田土壤样品,测定了9种元素含量,利用绝对主成分得分–多元线性回归(APCS-MLR)受体模型定量解析了土壤中As的来源和贡献率,并结合地统计学方法揭示了As的不同来源及其贡献的空间分布状况.结果表明:①研究区土壤As的平均含量为7...     

广东大宝山矿区土壤重金属污染

Soil contamination in the vicinity of the Dabaoshan Mine, Guangdong Province, China, was studied through determi- nation of total concentrations and chemical speciation of the toxic metals, Cu, Zn, Cd, and Pb, using inductively coupled plasma mass spectrometry. The results showed that over the past decades, the environmental pollution was caused by a combination of Cu, Zn, Cd, and Pb, with tailings and acid mine drainage being the main pollution sources affecting soils. Significantly higher levels （P ≤ 0.05） of Cu, Zn, Cd, and Pb were found in the tailings as compared with paddy, garden, and control soils, with averages of 1486, 2516, 6.42, and 429 mg kg^-1, respectively. These metals were continuously dispersed downstream from the tallings and waste waters, and therefore their concentrations in the paddy soils were as high as 567, 1 140, 2.48, and 191 mg kg^-1, respectively, being significantly higher （P ≤ 0.05） as compared with those in the garden soils. The results of sequential extraction of the above metals from all the soil types showed that the residual fraction was the dominant form. However, the amounts of metals that were bound to Fe-Mn oxides and organic matter were relatively higher than those bound to carbonates or those that existed in exchangeable forms. As metals could be transformed from an inert state to an active state, the potential environmental risk due to these metals would increase with time.     

苦水玫瑰产地土壤重金属污染评价与溯源解析

探明特色农产品产地土壤重金属污染特征及其污染来源可促进特色农作物产业的健康有序发展,对于助力乡村振兴和发展乡村特色产业具有重要意义。该研究以苦水玫瑰产地土壤为研究对象,应用内梅罗综合污染指数法、污染负荷指数法和改进物元可拓模型来量化土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的污染水平并进行对比分析,还利用正定因子矩阵模型(positive matrix factorization, PMF)进行土壤重金属溯源解析。结果表明:1)研究区土壤除Hg和Cr的均值低于兰州市和甘肃省土壤背景值之外,其余As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的均值都高于二者的背景值,但所有元素的测定值均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB 15 618-2018)》(pH值大于7.5)的筛选值。2)内梅罗综合污染指数和污染负荷指数分别处于0.71～2.02和0.64～1.48之间,均值为1.41和1.17,土壤总体上为轻度污染。改进物元可拓模型评价结果显示研究区土壤总体上处于尚清洁状态,与内梅罗综合污染指数与污染负荷指数评价结果基本一致,但改进物元可拓模型的评价结果更具有实际指导意...     

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%。     

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。...     

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。     

城乡结合带土壤重金属时空变异特征与源解析——以南京市柘塘镇为例

为了解城乡结合带土壤重金属污染特征与规律,以南京市溧水区柘塘镇为例,就表层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属的含量、时空变化特征及来源分别进行了研究。结果表明:柘塘镇8种重金属元素的平均含量为14.0、0.20、77.6、44.7、0.17、33.9、36.2和103.7 mg kg-1,空间分布以低于绿色标准为主,维持背景含量的区域较少。与2002年含量相比,绝大部分面积出现了8种重金属不同程度的富集,增长率分别为56.91%、61.06%、6.07%、60.15%、38.69%、19.94%、23.92%和56.17%。人类活动较为密集的地区富集程度较大,其中Cd、Cr、Cu、Ni和Zn的富集区基本均集中在城镇和工厂驻地;Hg和Pb的富集区多集中在交通干道,As元素的富集区主要集中在村镇区域。Cr、Cu、Ni和部分Zn可能来源于工业生产,Hg和部分Pb、Zn可能来源于交通运输以及禄口机场的运营,Cd和部分Zn可能来源于城市扩张和秦淮河渔业发展,As则可能来源于畜禽养殖、生活污水排放和污泥施用。南京城乡结合带正面临土壤重金属不断富集的问题,应摸清来源,尽早防治。     

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。     

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%。     

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.     

经济发达地区耕地景观格局对土壤重金属污染风险的影响分析

探讨耕地景观格局对土壤重金属污染风险的影响有利于丰富耕地可持续利用和保护路径,对维护国家粮食安全和景观生态安全具有重要意义。该研究以经济发达地区嵊州为研究对象,基于土地利用数据、耕地分等成果和93个样点采样数据,测算耕地重金属镉（Cd）、铅（Pb）和汞（Hg）污染水平和耕地景观格局指数,采用逐步回归模型和空间回归模型分析耕地景观格局与重金属污染的关系。结果表明：1）研究区各土壤重金属因子污染指数及内梅罗综合评价指数的均值范围为0.22～0.42,Cd、Pb和Hg污染风险依次降低,整体污染风险较低,单个重金属污染指数变异系数均大于0.5,污染风险较高地区呈现团状聚集空间分布特征。2）耕地重金属污染与景观格局在城乡和道路梯度上存在明显的空间关联关系。3）耕地不同类型重金属污染与耕地景观格局各类指数呈现显著相关关系,耕地景观斑块规模、破碎度以及斑块形状复杂度与耕地重金属污染呈显著负相关关系,耕地景观聚集度与耕地重金属污染污染呈显著正相关关系。该研究进一步深化耕地景观格局与土壤重金属污染的定量关系,可为从景观格局优化路径控制土壤重金属污染提供参考。     

基于分等样地的江苏典型区农用地土壤重金属污染研究

在江苏农用地分等东台、六合-八卦洲、宜兴、昆山4个典型区样地进行土壤样品采集、测试分析与评价的基础上,采用GIS软件Sufer8.0,通过Kriging插值研究了农用地土壤重金属污染及其空间分布特征与规律。结果表明：1）东台农用地土壤重金属污染总体处于安全水平,六合-八卦洲有一定的污染,但总体尚好,宜兴则面临更高程度的污染危险,而昆山部分已经达到轻度污染,这种分布格局与经济发展形式及水平具有很强的相关性;2）4个典型区内部农用地土壤重金属具有各自的空间分布规律及其相应的形成因素;3）通过在分等标准样地土壤样品采集、测试分析,能够较好地揭示不同类型地区农用地重金属污染状况,从而为农用地环境质量管理和农业清洁生产等提供参考。     

黄石市农业面源污染的解析及其空间异质性研究

为弄清黄石农业面源污染的源分配以及在空间上的分布差异,进而为削减黄石农业面源污染提供理论依据,该文采用清单分析方法,研究了黄石市化肥施用、有机肥施用、秸秆遗弃、畜禽养殖、水产养殖、生活污水、生活垃圾、地表径流中COD、BOD5、TN、TP的污染负荷及其在空间上的分布差异。结果表明,黄石市农业面源污染排放COD、BOD5、TN、TP的实物总量分别为6.12万、3.55万、1.65万、0.43万t/a,相应的等标排放量分别为3061、8874、16542、21726 t/a。农业面源污染负荷已占全市水环境的半壁江山,接近水环境容量,必须予以削减。主要污染源是畜禽养殖、化肥与生活污水,主要污染物是TP、TN。因农业面源污染引起COD、BOD5、TN、TP的排放浓度为26.04、15.10、7.04、1.85 mg/L,达到严重污染。按压力确定的污染程度是大冶市＞市区＞阳新县,按响应确定的污染程度是市区≈大冶市＞阳新县。