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%。