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...     

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。     

贵州省某县辣椒种植区土壤重金属空间分布特征及来源解析

为了探讨贵州省某县辣椒种植区土壤重金属来源,采用4 km×4 km的网格采集了108个土壤样品,运用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和原子荧光光谱仪(AFS)测定土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni元素含量,通过正定矩阵因子分析模型(PMF)解析土壤中8种重金属的污染来源。结果表明:辣椒种植区土壤大部分重金属含量相对贵州省土壤背景值已存在一定程度的富集,大部分土壤中Cd含量超过农用地土壤污染风险筛选值,且8个重金属在研究区的分布差异较大,Cd、Hg、As、Cr、Ni的高含量区主要分布在研究区的东部;Pb的高含量区较为零散,没有明显集中分布区;Cu、Zn的高含量区主要分布于西南部。PMF模型解析出5个贡献源,工业源、自然源、交通源、大气沉降源及混合源。其中,Cd的污染来源较为复杂,有自然背景、农业活动、工业活动等;Hg的主要来源是大气沉降;As的污染来源主要是工业活动;Pb、Zn的污染来源主要是交通活动;Cr、Cu、Ni的主要来源是自然背景,其中部分Zn还可能来源于交通活动。辣椒种植区存在Cd、Hg、As、Cu、Ni污染风险,辣椒产业布局应考虑交通、工业等活动对土壤表层重金属的影响,减少污染源、降低污染物排放量;同时也要合理的施用化肥、农药,以保障辣椒的安全生产。     

湘中南农田土壤重金属污染特征及源解析

湖南省部分农田存在重金属污染现象,不仅影响农作物生长,而且威胁人体健康。为进一步明确土壤重金属分布特征,定量解析污染来源,采集了湖南省重金属潜在风险区内典型水旱轮作区107个土壤样品、13个肥料样品和31个灌溉水样品,测定了其中Cd、Pb、Zn、Cu 4种元素含量,并利用UNMIX模型对农田重金属污染源进行了解析。结果表明：研究区域内表层土壤Cd、Pb、Zn、Cu平均含量分别为背景值的5.22倍、4.58倍、1.10倍、1.49倍,其中Cd、Pb富集明显;对比国家土壤重金属二级标准,点位超标率分别为69.16%、5.61%、3.73%和6.54%,可见Cd污染尤为严重。肥料和灌溉水中Cd含量未超过我国有关限量标准。UNMIX解析结果表明,在郴州和衡阳区域,土壤表层Cd污染主要由工业活动（贡献率分别为66.15%和64.88%）引起,Pb污染同时受工业活动（贡献率分别为49.10%和54.28%）和交通运输及自然污染（贡献率分别为43.24%和50.23%）共同影响;在长沙区域,土壤表层Cd污染受农业源影响最大（61.50%）,而Pb污染主要与交通运输及自然污染综合源（94.29%）有关。综合3个研究区域,土壤表层Zn、Cu污染物主要来源于施肥和灌溉等农事活动。本研究结论可为湖南省典型水旱轮作区重金属污染防控和治理提供理论基础。     

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。     

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%。     

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。     

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...     

土壤重金属源解析研究方法与应用

以肇庆市端州区为例,运用主成分分方法对当地的表层土壤中重金属污染物的来源进行分析。结果表明,肇庆市端州区表层土壤中不同重金属元素来源明显存在着差异,其中重金属Cu、Zn、Cr、Hg主要来源于工业;Pb主要来源于城区的交通运输污染;Ni来源于冶炼行业的污染排放最后由大气沉降到表层土壤当中。今后土壤环境将会是污染整治的一个重要方面,因此清楚了解土壤中污染的来源,就可以使整治更加有成效,使土壤环境趋于正常。     

辽宁某冶炼厂周边农田土壤与农产品重金属污染特征及风险评价

以辽宁某典型冶炼厂为研究对象,采集冶炼厂北部1~15 km的农田土壤及种植的农产品,分析Cd、Pb等重金属含量特征。利用土壤重金属水平分布特征、农产品重金属污染特征、富集系数与转运系数、农产品不同器官重金属分布特征、土壤添加和叶面喷施重金属等方法探究了农产品Cd、Pb污染来源,采用暴露风险指数（HQv）评价了通过农产品摄入的重金属对人体产生的健康风险。结果表明：该冶炼厂周边农田土壤Cd、Hg、Zn、Pb和Cu呈明显的污染与富集趋势,总体呈重度污染水平。花生、玉米和蔬菜受到Cd、Pb污染,3类农产品Cd超标率分别为100%、69%和16%,Pb超标率分别为100%、46%和13%。建议减少花生、玉米和小白菜种植,适当增加种植大白菜、萝卜。随与冶炼厂距离的增加,土壤Cd、Pb含量均呈降低趋势,农产品重金属污染特征表明重金属含量高的农产品分布在冶炼厂附近地块,富集系数与转运系数表明花生富集土壤Cd的能力高于Pb,Pb比Cd更容易向玉米籽粒转运。土壤添加和叶面喷施试验表明,不同污染源作用下农产品各器官Cd、Pb含量趋势不同,花生籽粒Cd主要来自土壤,玉米籽粒Pb主要来自大气沉降。暴露风险指数评价结果表明,通过花生摄入的Cd、Pb,小白菜摄入的Cd和玉米摄入的Pb会对人体存在一定程度的健康风险。     

基于信息扩散理论的广东大宝山地区土壤重金属污染评价

为探讨信息扩散理论在土壤重金属污染评价中的可行性,通过广东大宝山地区24个土壤样品重金属数据,采用信息扩散理论结合地累积指数,评价了该地区土壤Pb、Zn、Cu和Cd的污染现状及发生概率。结果表明:大宝山地区土壤受Cd污染最为严重,其次为Cu污染,Pb和Zn污染较轻。通过信息扩散理论计算的地累积指数发生概率表明:大宝山地区土壤受Cd污染发生轻度-中等污染以上的概率为71.65%,中等污染以上的概率为56.76%,中等-强污染以上的概率为39.76%,强污染以上的概率为25.38%,强-极严重污染以上的概率为15.05%,极严重污染以上的概率为0.02%;Cu污染发生轻度-中等污染以上的概率为55.61%,中等污染以上的概率为38.65%,中等-强污染以上的概率为25.09%,强污染以上的概率为15.88%,强-极严重污染以上的概率为9.27%。综上,信息扩散理论可用于土壤重金属污染评价,评价结果可为土壤重金属污染的管理和治理提供参考。     

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。     

张掖绿洲农田土壤重金属污染潜在风险评价

以张掖市境内典型绿洲农业区内的部分农田为研究对象,分析了土壤中Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd、Ni和Cr 8种重金属元素的含量特征,并采用地质累积指数法和潜在生态危害指数法对土壤重金属污染状况和潜在生态风险进行了评价.结果显示,研究区域农田土壤中8种重金属元素的平均含量均低于我国土壤环境质量标准二级标准.地质累积指数法评价结果表明,该区域内Cd的地质累积指数在0~1之间,属于无污染-中度污染,其余7种元素地质累积指数均小于0,污染程度为无污染.潜在生态风险指数法的评价结果表明,研究区域的农田土壤重金属污染的潜在生态风险为轻度生态风险,但是Cd元素的生态风险系数达到中度生态风险,应该引起充分关注.     

云南某废弃硅厂周边农田土壤重金属污染评价

为研究云南省某废弃硅厂周边农田土壤重金属污染状况及评价重金属对土壤环境质量的影响,分析了土壤重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg和As的含量,并采用单项污染指数法、内梅罗综合指数法和土壤综合质量影响指数法对土壤重金属污染状况进行了评价。结果表明：废弃硅厂周边农用地土壤重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg和As的平均值分别为0.39、82.04、33.24、44.85、50.62、109.20、0.12 mg·kg^-1和34.40 mg·kg^-1,分别为云南土壤背景值的1.77、1.26、0.72、1.06、1.25、1.22、2.00倍和1.87倍;土壤重金属相关性分析表明,Cd、Zn、Hg、As和Pb呈极显著正相关,可能来自废弃硅厂的煤烟,Cr、Cu和Ni之间呈极显著正相关,并与其余重金属呈显著负相关或不相关,可能来自母质或其他污染源;单项污染指数表明,土壤As存在超标现象,为该地区的主要污染物;内梅罗综合指数表明,靠近硅厂的果园（S1）和稻田（S2）土壤呈轻度污染,远离硅厂的稻田（S3）土壤呈清洁状态;土壤综合质量影响指数表明,靠近硅厂的S1和S2土壤呈亚污染状态,远离硅厂的S3土壤呈清洁状态。研究表明,应该重视该区域农用地的重金属污染问题,并优先开展As污染的修复工作。     

基于GIS的凯江流域农田重金属污染评价研究

采用单因子污染指数法(P_i)对四川盆地丘陵区凯江流域农田耕层土壤(0～20 cm)中4种重金属污染风险进行评价,并基于GIS平台,结合反比距离权重法(IDW)、径向基函数法(RBF)、普通克里格法(OK)、析取克里格法(DK)和概率克里格法(PK)分析研究区重金属的空间分布特征。结果表明,凯江流域土壤Cd、Hg、As和Pb平均含量分别为0.35、0.10、7.77 mg·kg~(-1)和22.54 mg·kg~(-1),在空间分布上土壤Cd、As和Pb总体呈现以两个高值为中心向四周递减的趋势,土壤Hg则呈现西部高、东部低的特征。单因子污染指数评价结果表明,土样Cd、As、Hg和Pb的污染超标率(P_i≥1)分别为7.5%、0.5%、0和0。前4种空间插值的分级面积统计结果表明,研究区域土壤Pb、Hg和As均无污染超标,土壤Cd超标面积(P_i≥1)为0.14%～1.06%;概率克里格法风险评估结果表明,土壤Hg、Pb分别在P_i0.3和P_i0.2条件下无高风险概率,在阈值为1.0条件下,受到As污染的高概率(0.8～1.0)区域有1.05%,0.16%的区域面积有Cd污染超标风险(P=1.0)。因此,该区部分农田土壤主要受到Cd污染。