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...     

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。     

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%。     

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。     

贺兰山东麓葡萄产地土壤重金属空间分布特征及来源解析

[目的]为保障贺兰山东麓葡萄的安全生产,对葡萄产地土壤重金属污染状况进行了深入研究.[方法]以银川市西夏区典型葡萄园为研究区域,采集表层土壤样品,调查土壤中重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的空间分布特征,运用统计方法与地统计学相结合的方法,对土壤重金属空间分布及来源进行分析,并利用单因子污染指数(Pi)、内...     

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...     

平原河网地区农田土壤重金属污染特征及来源解析

为实现对平原河网地区农田土壤重金属的精准管控,保障农产品的质量安全,本研究以典型平原河网地区——嘉兴市为例,通过采集表层（0~20 cm）土壤样品（n=40）,分析土壤中重金属的含量水平与分布特征,利用地累积指数法和潜在生态风险指数法,评价重金属的污染风险,并结合相关性分析、绝对主成分得分-多元线性回归（APCS-MLR）和正定矩阵因子分解模型（PMF）,定量解析重金属的污染来源。结果显示：土壤中铜（Cu）、镍（Ni）、铬（Cr）、锌（Zn）、铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）和汞（Hg）的含量分别为（28.8±3.73）、（36.5±5.98）、（60.7±5.38）、（70.5±8.04）、（33.2±6.25）、（0.08±0.04）、（7.30±1.52）mg·kg^-1和（0.31±0.15）mg·kg^-1。其中,部分点位Hg含量超过农用地土壤风险筛选值（超标率为12.5%）。研究区域主要污染元素为Hg,其地累积指数（I_geo）为（0.20±0.77）,呈轻微至轻度污染（67.5%）;综合潜在生态风险（RI）为（122±39.8）,属于中度风险,Hg是主要风险因子（64.4%）。源解析结果表明,农田土壤重金属的来源为工业源（32.0%）、自然源（28.2%）、农业源（25.8%）和交通源（14.0%）,其中Hg主要来源于农业源（62.9%）和工业源（37.1%）。未来可加强对农业投入品及工业三废的管控,降低农田土壤中Hg的输入,保障农田土壤的安全利用及农产品的质量安全。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

浙北某县域耕地土壤重金属空间分异特征、污染评价及来源分析

以浙江省北部某产粮县的267个耕地土壤样本的5种土壤重金属As、Hg、Cr、Cd、Pb为研究对象,综合运用结合GIS手段、单因素、内梅罗综合评价法以及改进模糊综合评价法,分析研究区土壤重金属污染的空间分异、污染评价以及来源分析。结果表明:As、Hg、Cr、Cd、Pb平均含量分别为8.17、0.211、67.03、0.224、37.26 mg·kg-1,均符合国家相应的土壤环境质量二级标准。土壤重金属半方差函数拟合块基比大小顺序为HgPbCdAsCr,其中Pb、Cd、As、Cr处于中等程度相关,Hg则表现出了较弱的空间相关性,受人类活动影响较大。该县土壤整体清洁,仅少数样点出现污染情况。这部分污染主要分布在县城周边,以Hg-Cd复合污染的形式存在,主要来源于工矿企业长期燃煤导致的粉尘挥发以及当地蓄电池产业发展所带来的负面影响。     

南岭泡金山矿产集采区土壤重金属空间分布及风险评价

为探究典型多金属矿产集中开采区土壤重金属分布情况及其潜在风险,以南岭泡金山地区即湘南桥条江小流域矿采区为研究区,采集352个表层土壤样品,对Cr、Cd、Pb、Zn、Cu、Ni和As这7种重金属元素进行测试分析,综合运用数统和地统方法分析研究区整体及不同影响因素下土壤重金属的空间分布特征,并对其进行风险评价。结果表明,研究区表层土壤重金属均受到了不同程度的污染,矿区及其下游沿河地区污染严重,空间变异程度略高,复合污染、点源污染情况突出。土壤重金属含量基本随pH及有机质含量升高而升高;不同土地利用方式下土壤Cr、Ni、Cd含量变化不明显,草地、林地中Pb、Zn、Cu、As含量较高;不同地质背景条件下土壤重金属含量在成矿母岩(花岗岩体)、含矿围岩(D_2s+h)及矿区中下游干流一级阶地(Qx~Ⅰ)含量较高。研究区Cd、Pb、As单元素潜在生态风险水平较高,整体处于低-中等潜在生态风险水平,但矿区及其周边、下游沿河地区潜在生态风险为高或极高等级,可能会对北江流域产生一定影响,应该引起警惕予以重视。     

陕西某铅锌冶炼区土壤重金属污染特征与形态分析

为了探讨铅锌冶炼对土壤环境质量的影响,对陕西某铅锌冶炼区土壤中重金属的含量和形态进行了分析,并运用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤重金属污染程度进行评价。结果表明,Pb、Cd、Cu、Zn含量的平均值分别是陕西省土壤背景值的19.27、135.32、2.76、8.02倍。单因子污染指数评价结果显示,Cd(19.53)达到重度污染,Zn(1.78)和Pb(1.09)达到轻度污染,Cu(0.56)无污染。内梅罗综合污染指数评价结果表明,冶炼厂东、西10 km范围内土壤均处于重度污染程度,且东部高于西部。重金属形态分析结果显示,Pb、Cd、Cu、Zn各形态在全量中所占的比例都以残渣态(34.45%～45.98%)最大,其次为可氧化态(27.45%～30.57%),再次为可还原态(17.63%～23.61%),最后为可交换态(6.80%～14.41%)。重金属形态比例和土壤理化性质的相关性分析表明,pH值与Cd、Cu的可交换态比例呈显著负相关,与Zn的残渣态比例呈显著正相关。土壤有机质与Cd的可交换态比例、可还原态比例呈显著负相关,与Cd的残渣态比例呈显著正相关。铅锌冶炼厂周围土壤受到以Cd污染为主的多种重金属的复合污染,冶炼厂大气沉降、采矿场扬尘是主要污染源。土壤重金属污染防治中应当加强冶炼厂烟尘点源控制,防止土壤酸化。     

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...     

某多金属矿周围牧区土壤重金属形态及环境风险评测

采集某多金属矿周围牧区土壤样品,分析土壤中含量相对较高的Cr、Cu、Ni、Pb、Sr、Zn的赋存形态,采用污染负荷指数法(PLI)、内梅罗综合指数法、风险评价编码法(RAC)和聚类分析比较探讨该矿区周围土壤重金属污染程度。结果表明,该区域土壤中大部分重金属含量都超过了对照土壤背景值。PLI与内梅罗综合指数法分析显示,该矿区周围土壤处于被污染状态,重金属元素污染程度顺序为ZnCuNiCrSrPb。赋存形态分析表明,重金属的主要形态是残渣态,其中Sr的可交换态(4.99%~42.11%)和碳酸盐结合态(4.05%~41.10%)所占百分比最高,Cu和Ni的有机结合态明显高于其他元素。RAC结果显示Sr处于高风险,Cu、Ni、Pb和Zn基本处于中低风险,Cr基本处于无风险等级。重金属非残渣态聚类分析结果表明,该区域土壤中重金属非残渣态可分为两个集群,分别是Ni、Pb、Cu、Cr以及Zn、Sr,其中Sr和Zn环境污染风险最大。以上结果表明该地区已受到一定程度的污染,并且存在继续污染的风险,应该加强该地区金属矿开采和尾矿的管理和监督。     

包头某铜厂周边土壤重金属分布特征及来源分析

通过测定包头某铜厂周边4方向不同水平距离及深度处64个土壤样品中Cu、Cd、Pb、Zn、Mn、Cr 6种重金属含量,探讨其空间分布特征及可能来源。结果表明,铜厂周边土壤中6种重金属均已呈现不同程度的富集,其中Cu、Cd、Pb污染普遍且严重,且Cu受人为活动干扰最为强烈。6种重金属含量分布主要取决于其所在位置距铜厂的水平距离和土层深度,其中:0~20 cm表层土壤中重金属含量随水平距离增加呈现先增大后减小的规律,Pb、Cr和Cu、Zn、Mn分别在100 m和300 m处达到峰值;在距铜厂不同水平距离的样品中,各重金属含量均随土层深度增加而减小,但相距50 m处减小缓慢,100 m、300 m处减小迅速。土壤重金属来源解析表明,铜厂周边土壤中Cr、Cd、Cu来自复合污染源,Pb、Zn的外源污染主要来自交通源,Mn主要来自自然源。