基于PMF模型的兰州耕地土壤重金属来源解析

为了分析Pb、Cd、Cr、Hg、As、Cu、Zn、Ni等8种重金属的污染状况、空间分布及污染来源.2019年9月共采集382个兰州耕地表层土壤样品,并测定其重金属含量.结果表明：①兰州市耕地土壤重金属Pb、Cd、Cr、Hg、As、Cu、Zn、Ni的平均含量分别为20.96,0.24,0.05,6.40,8.36,48.57,101.92,34.34mg/kg,其中Hg的均值超过国家土壤污染风险筛选值,Cd、Hg、Cu、Zn、Ni的均值超过兰州市土壤背景值.内罗梅综合指数表明研究区耕地52.62%样点呈现轻度污染,37.70%样点呈现中度污染,3.66%样点呈现重度污染,无重金属污染的样点占6.02%.潜在生态风险指数表明13.09%的样点属于轻微生态风险,68.85%的样点属于中等生态风险,17.54%的样点属于强生态风险,0.52%的样点属于很强生态风险.②基于PMF模型可知8种重金属有4种主要来源,其中Pb、Cd、Zn、Ni以交通运输源为主,贡献率分别为52.4%、50.7%、56.7%和50.2%;Hg以农业活动和医疗设备源为主,贡献率为83.7%;Cr、Cu和Ni以自然源为主,贡献率分别为81.2%和61.3%和49.8%;As以工业活动源为主,贡献率为68.3%.③从空间分布来看,研究区内除Cr外,Pb、Cd、As、Cu、Zn、Ni在城关区和七里河区都有高值区出现,其中Zn和Ni的高值范围较广,可能与人为影响有关;Hg在城关区、安宁区、七里河区以外的研究区内均有高值出现.     

黔中喀斯特地区临近矿区耕地土壤重金属污染评价及其源解析

土壤健康状况是制定土壤可持续发展策略的基础.为阐明黔中喀斯特地区矿区周边耕地土壤重金属（Cd、Hg、As、Pb和Cr）的空间分布特征、污染现状及其来源,本研究按网格法采集378份耕地土壤样本,测定五项重金属含量,基于污染负荷指数法和潜在生态风险指数法评价重金属超标程度,运用地统计学分析重金属空间特征,应用正定矩阵因子分解法解析重金属来源.研究结果表明：Cd、Hg、As、Pb和Cr的平均含量分别为0.41、0.28、26.1、53.7和82.3 mg·kg^-1;污染程度从高到低为Hg>Pb>As>Cr>Cd,对耕地土壤潜在生态危害的影响程度从大到小为Hg>Cd>As>Pb>Cr,Hg是最主要的污染因子;在空间分布上,Hg的含量高值区呈面状分布,Cd、As、Pb和Cr含量高值区多呈点状分布,Cd、Hg和Pb受结构性因素和随机性因素共同影响,As和Cr主要受结构性因素影响;PMF定量解析出大气源贡献率为19.12%,自然源贡献率为18.81%,岩性源贡献率为31.46%,工业源贡献率为30.61%.大气沉降和工业活动是导致...     

贵阳市乌当区耕地土壤重金属污染现状及其评价

在对乌当区10乡镇耕地土壤进行全面调查的基础上，对土壤重金属污染现状进行了监测与初步评价，结果表明：该区域10乡镇耕地土壤5种重金属元素(Cd、Pb、Cr、Hg、As)的含量变幅较大；全区耕地土壤重金属污染综合评价处于警戒水平，多因子综合污染指数为0．78．其中，金华、朱昌两镇的耕地土壤已受到了重金属轻度污染，多因子综合污染指数分别为1．13、1．22，羊昌、新堡、下坝、东风、水田等5乡镇的耕地土壤处于警戒状态，新场、百宜、偏坡等3乡镇的土壤处于安全状态；Cd、Cr是该区耕地土壤的主要污染元素。     

典型工业区土壤重金属污染特征及生物有效性研究

该文采集典型工业区土壤及植物样品,研究了典型工业区土壤中重金属污染程度、污染分布,并进一步分析了土壤中重金属污染特征及潜在生态风险。研究结果表明,研究区域表层土壤中中重金属含量依次从高到低为:PbZnCrCuCd,平均含量分别为113.25、92.15、78.63、44.31和0.32 mg/kg。重金属含量均超过兰州市土壤背景值,其中毒性较强的重金属Pb的平均含量超过土壤背景值的5倍,但各采样点土壤中5种重金属的含量均低于土壤环境质量二级标准。土壤重金属纵向分析显示,随土壤深度增加,重金属含量降低,且污染物主要富集在表层0~20 cm。土壤重金属污染特征分析结果表明工业活动及交通对典型工业区的土壤Pb、Cd含量影响较大.采用地积累指数法对土壤质量进行评价,结果显示研究区域内土壤受到Cu、Zn、Pb、Cr轻-中度污染,受到Cd严重污染。土壤中重金属可提取态分析表明,典型工业区土壤中的Zn、Cd及Cu易于通过土壤-植物系统发生迁移,而Pb和Cr比较稳定,不容易发生迁移。植物样品分析结果表明植物中Zn含量较高,植物对重金属的富集能力从高到低依次为ZnCuCrPb。     

矿区耕地土壤重金属污染评价模型与实例研究

为对湘南某矿区耕地土壤重金属污染情况作出客观实际的评价,将层次分析理论用于环境评价领域,引入重金属毒性响应系数和重金属在粮食中限量值双重准则,以确定重金属元素之间的权重,并结合加权平均法建立综合评价模型.同时,结合GIS对耕地土壤重金属空间分布、重金属富集特征及综合污染情况进行分析.对该矿区4种重金属Pb、Cd、Cu和Zn的综合污染评价结果表明,该矿区耕地土壤重金属综合污染情况严重,综合污染指数变化范围为1.25～427,属重度污染.因子分析结果表明,4种重金属的来源具有一定相似性,主要来源于矿区有色金属采选冶炼活动.空间分析表明,4种重金属的含量及综合污染的空间分布特征呈明显富集.该评价模型可用于对矿区耕地土壤重金属污染评价的研究,为土壤重金属污染评价提供了新的思路.     

汕头市典型区域土壤重金属污染特征及评价

对汕头市电子垃圾环境污染典型区域土壤中的铜、铅、锌、镉、铬、镍、砷和汞的分布特征进行了调查和分析,根据重金属含量对土壤环境质量及其污染风险状况进行评价.结果表明,以单因子污染指数评价,在118个表层土壤样品中,有42个样品的重金属含量超标,超标率为35.6％.超标金属依次为：Ni超标26.3％, Cu超标18.6％,Hg超标7.6％,As超标0.85％,其余重金属未超标.5个土壤剖面点共20个分层样品中,有7个样品的重金属含量超标,超标率为35.0％.超标金属依次为：Ni超标20.0％,Hg超标15.0％,Cu超标10.0％.所测土壤重金属污染综合指数在0.32～6.08之间,平均1.26.受污染土壤占39.1％,其中重度污染为7.2％,中度污染为10.9％,轻度污染为21.0％.在汕头市各区域中,以潮阳区土壤重金属污染综合指数平均值最高（1.98）,其余依次为金平区、澄海区、潮南区、龙湖区、濠江区和南澳县.环境污染、工农业活动以及污灌水是造成汕头土壤重金属污染的主要原因.汕头市土壤中,Cu、Pb、Hg的含量均显著高于广东省、国家和世界的土壤背景值.采取控制源头,以综合治理方法促进土壤改良是恢复和改进汕头土壤质量的有效措施.     

某燃煤电厂周边农田土壤重金属污染特征及源解析

为探究某燃煤电厂污染物排放中重金属对周边农田土壤环境的影响,采用辐射环形法,以电厂烟囱为中心,布设31个农田土壤采样点.使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定土壤中10种重金属含量,分析土壤中重金属含量特征及潜在生态风险,基于地统计空间插值和AERMOD扩散模型对重金属空间分异情况和污染特征进行探究,并运用PMF受体模型对重金属进行源解析.结果表明：①燃煤电厂周边农田土壤重金属ω（Pb）、ω（Mn）、ω（Zn）、ω（Cr）、ω（Ni）、ω（Cu）、ω（As）、ω（Co）、ω（Hg）和ω（Cd）的平均值分别为414.46、286.38、155.22、69.54、55.77、53.48、31.73、19.86、0.78和0.71 mg·kg^-1,其中Hg、Pb、Cd、As、Zn、Cu、Co、Cr和Ni的含量均超过陕西省土壤背景值,分别为背景值的26、19.36、7.88、2.83、2.23、2.49、1.87、1.11和1.93倍,元素Cd、Cr、Ni和Zn的高值区出现在电厂西北方向.②燃煤电厂周边农田土壤重金属潜在生态风险指数（RI）的均值为714.53,整体处于很强的生态风险水平,并在千河火车站、石油天然气公司附近出现高值富集区,Hg元素的单项潜在生态风险指数（E_i）为520.92,处于极强的生态风险水平.③燃煤电厂周边农田土壤重金属主要来源为煤炭燃烧的降尘源（32.16%）、工农业活动源（19.78%）、自然源（26.25%）和交通源（21.81%）.土壤重金属含量较高值均分布在距电厂1~2 km范围内,重金属含量在距离电厂1 km范围内较小,在1~2 km范围逐渐增大,大于2 km后又呈逐渐减小趋势.研究得出的电厂周边农田土壤重金属空间分异情况及富集特征,可为开展土壤污染治理提供理论及数据支撑.     

滁州市表层土壤重金属含量特征、源解析及污染评价

为全面系统了解滁州市表层土壤重金属污染水平和生态风险,采集滁州市4 360个表层土壤样品,并分析Cr、 Zn、 Pb、 Cu、 Ni、 Cd、 As和Hg这8种重金属元素含量特征,利用相关分析、聚类分析和主成分分析解析重金属来源,采用富集因子法、单因子污染指数法、污染负荷指数、地累积指数法和潜在生态风险指数法对该地区表层土壤重金属进行环境风险评价.结果表明：(1)滁州市表层土壤8种重金属元素含量平均值均大于安徽省江淮流域土壤背景值,其中Cd、 Ni、 As和Hg空间变异较大,受外界干扰显著;(2)综合相关分析、聚类分析和主成分分析表明8种重金属污染来源可划分为4类,其中Cr、 Zn、 Cu和Ni来源于自然背景源,As和Hg主要来源于工农业污染源,Pb主要来自交通运输和工农业污染,Cd主要来源于交通源、自然源和工农业污染源;(3)富集因子法、单因子污染指数法、污染负荷指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法都表明该区域表层土壤Cd污染较为严重,Cd污染点位空间分布较多;(4)污染负荷指数法和潜在生态风险综合指数法表明,研究区内重金属污染程度较小、生态风险水平较低,但Cd和Hg的生态风险总...     

海沟河小流域耕地土壤重金属污染与生态风险评价

为了解海沟河小流域耕地重金属污染现状,采集海沟河小流域耕地表层土壤样品,采用反距离权重插值方法,结合遥感影像解译和ArcGIS地统计方法,分析海沟河小流域耕地重金属Cd、Pb、Hg、Cu、As浓度分布。结果表明:Cd、Pb、Hg、Cu、As平均浓度分别为0.307、23.422、0.041、21.544和12.235 mg∕kg,均高于黑龙江省土壤背景值;Cd浓度超过GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准,其余重金属浓度均满足一级标准。重金属空间分布为As浓度自东向西逐渐减小;Cd浓度与As相反,为自东向西逐渐增大。采用潜在生态风险指数法对耕地重金属潜在生态风险进行评价,结果表明,Cd、Hg的潜在生态风险等级分别为高度和中等,Pb、Cu和As为轻度,海沟河小流域耕地潜在生态风险为中等。     

枝江、当阳两市农田土壤重金属来源解析

为解析湖北省枝江、当阳两市农田土壤重金属来源及贡献率,采集了研究区水稻田表层土壤和成土母质、沟渠底泥、降水、大气降尘、化肥这5类投入品样品,测定了砷（As）、铬（Cr）、铅（Pb）、镉（Cd）和汞（Hg）5种元素含量.同时,对农田土壤重金属含量进行主成分分析、空间分析,并利用UNMIX、PMF模型对比验证使源解析结果在源分配上更为可靠,再结合对投入品的描述性统计分析,从源与汇两个角度对比分析并选择更符合研究区实际情况的源解析结果,定量解析农田土壤重金属的来源.结果表明：As、Cd和Pb含量均值分别为土壤背景值的1.14、1.51和1.12倍,Hg和Cr含量最大值分别为背景值的17.63和1.35倍.除Hg存在少部分最大值高于风险筛选值外,土壤中As、Cr、Cd、Pb含量均低于风险筛选值.5种重金属均表现为中等强度变异,其空间分布图也表明存在空间变异性.UNMIX和PMF模型的解析结果在源分配上基本一致,结合对投入品的描述性统计分析,确定PMF模型的解析结果更符合研究区实际情况.PMF的解析结果表明：Hg主要来源于农药施用和废弃物混合源,该源的相对贡献率为14.68%;Pb和Cr主要来源...     

PMF模型解析土壤重金属来源的不确定性

正定因子矩阵分解（PMF）是目前污染源解析领域应用最为广泛的受体模型之一,其不确定性研究一直是源解析研究的前沿和热点.利用拔靴法（BS）、替换法（DISP）和拔靴-替换法（BS-DISP）3种不确定性分析方法探讨了PMF模型应用于土壤重金属源解析的不确定性,并以德兴铜矿周边土壤重金属为对象开展案例研究.结果表明,6因子情景是PMF模型最佳运行结果;在6因子情景的源成分谱中,除Cr和Ti外,DISP和BS不确定性区间均处于标识元素基本值的0.6~1.5倍之间,BS-DISP不确定性区间处于基本值的0.6~1.6倍之间;模型结果的不确定性更多源于因子旋转误差.通过这3种不确定性分析方法可以获得PMF模型运算中的随机误差和因子旋转误差.其中,BS-DISP法和BS法得到的结果能够辅助判断因子数是否过拟合,并有助于理解源谱的不确定性,而DISP法能够用于理解旋转的不确定性,可作为评价旋转过程可行性的方法.     

北京耕作土壤重金属含量的空间自相关分析

以北京市耕作土壤中重金属元素为例,采用Moran's I统计量研究了土壤重金属含量的空间自相关关系、空间相关尺度以及空间分布规律.结果表明:北京市耕作土壤中8种重金属含量均存在空间自相关性.Cr、Ni、Zn、Hg、Cu、Pb、As、Cd的空间自相关尺度分别为57、75、57、55、55、65、74、37km.以cr和Hg为例,用区域空间自相关指标结合Moran散点图分析了重金属含量空间聚集区和空间孤立区在研究区内的分布规律.其中"高-高"空间聚集和"低-高"空间孤立区域存在潜在的污染风险,对土壤重金属环境质量评价和重金属污染防治有着重要的作用.     

河北曹妃甸某农场农田土壤重金属空间分布特征及来源分析

对唐山市曹妃甸某农场农用地土壤开展详细调查,采集了研究区内325个表层土壤样品,分析了土壤中8种重金属元素的含量,评估了重金属的结构和空间分布特征,并揭示了重金属的主要来源,为该区域土壤重金属污染防控、治理提供重要信息.该研究区土壤中各元素普遍低于河北省土壤背景值,而Cd元素含量较高,超过土壤背景值和风险筛选值.通过8种重金属元素的地质学统计、元素间相关性分析、PMF模型分析和污染源调查,结果表明Cr、Ni、Cu、Zn和As元素在研究区内呈正态分布,受人类影响较小,主要来自成土母质.Cd元素呈偏态分布,土壤含量表现为北低南高的空间特征,主要由农业活动采用污水灌溉所导致.Pb元素存在部分区域含量较高现象,主要来自于大气沉降,而Hg元素则主要与农业产品投入使用相关.     

浙江省某尾矿库周边农田土壤重金属污染特征及来源解析

尾矿库周边生态环境安全受到高度关注,土壤重金属污染是农田治理和保护的风险源之一。以地处浙东丘陵山地的浙江省某铜矿尾矿库周边农田为研究对象,测定了农田土壤中8种重金属元素Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Cr、Ni的浓度,运用地累积指数法、污染指数法、潜在生态风险指数法和生态风险预警指数法对农田土壤重金属污染程度以及生态风险进行评价,结合正定矩阵受体模型（PMF）,定量解析农田土壤重金属的来源。结果表明：1）研究区农田土壤中Cd、Hg、Cu、Zn浓度分别是土壤元素背景值的5.36、2.06、8.19、5.36倍,具有高度变异性;污染指数评价结果表明,Cu、Zn、Cd重度污染占比均达到10.5%,中度污染占比为5.26%,靠近尾矿库（<300 m）的15.8%的点位处于重度污染等级;地累积指数评价结果表明,Cd、Cu、Zn和Hg可能具有累积风险。2）潜在生态风险评价结果表明,Cd为很强生态风险,Hg为较强生态风险,Cu为中等生态风险,其余重金属均为轻微风险;综合潜在生态风险指数（RI）为308.91,综合潜在风险为较强风险。生态风险预警评估结果表明,Cu为重警,Cd和Zn为中警,Hg为轻警,As为预警,Pb、Cr和Ni为无警;综合生态风险预警指数（IER）为16.06,综合生态风险预警为重警。RI和IER空间分布基本一致,主要受Cd、Cu、Zn和Hg的影响。3）PMF解析出3个源,Cd、Zn、Cu主要受铜矿尾矿库尾砂和坝下渗水的混合源影响,贡献率分别为94.4%、94.3%和67.1%;Hg可能是以肥料、农药施用等农业活动源为主,贡献率为61.5%;Cr、Ni、Pb和As主要受成土母质和交通运输活动混合源的影响,贡献率分别为89.7%、82.7%、75.0%和68.3%。

     

金华市耕地土壤重金属来源解析及健康风险空间分异

不合理的人类活动可能会导致重金属元素在耕地土壤中富集,最终威胁到土壤环境质量、农产品安全及人类健康.以金华市耕地土壤重金属为研究对象,采集了209个表层土壤样品,测定了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量,并采用随机森林模型探讨了金华市耕地土壤重金属的来源.同时,结合人体健康风险评估模型、地统计分析和地理探测器对金华市耕地土壤重金属的健康风险及空间分异进行了评估.结果表明：①金华市耕地土壤中Cd、Cu、Hg、Pb和Zn元素的平均含量超过了浙江省土壤背景值,存在一定程度的积累;②随机森林模型分析表明,As、Cr和Ni主要为自然来源,Hg主要为大气沉降源,Pb和Zn主要为交通来源污染,Cu为农业和工业的共同污染;③健康风险结果显示,金华市耕地土壤重金属污染对儿童总的致癌风险已超过安全阈值,高值区主要出现在金华市的中西部和北部区域;④地理探测器结果显示,金华市相关管理部门有必要对耕地土壤的As、Pb、Cd 、Cr和Cu元素实施分区管控,以降低其健康风险水平.     

Effects of heavy metal pollution of highway origin on soil nematode guilds in North Shenyang, China

Soil samples were collected with distance at 5, 20, 40, 80, 160 and 320 m from the Shen-Ha Highway, Northeast China, to investigate the effect of heavy metals of highway origin on soil nematode guilds. The contents of soil Pb, Cu and Zn and the nematode community structure in this investigation were analyzed. The results showed that the contents of total and available Pb, Cu and Zn varied significantly with the different distances from the highway. Pb was the main pollutant in the soils in the vicinity of Shen-Ha Highway and the zone from 20 to 40 m away from the highway was the most polluted area. The highest abundance of soil nematodes was found at 5 m while the lowest at 20 m away from the highway. Thirty six genera of nematodes belonging to 23 families were identified. Nematode guilds having different responses to soil heavy metals were classified into four types. Soil nematode guilds may act as a prominent indicator to heavy metal pollution of highway origin.     

燃煤电厂周边土壤重金属污染特征及评价

《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国土壤环境表现总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧。为了解与评价燃煤电厂周边土壤重金属的污染状况,按照点源扇形布点原则,在电厂A和电厂B周边4个方位不同距离布设采样点,以远离电厂区域为对照点,共采集32个土壤样品,检测了Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sb、Hg和Pb等12种重金属浓度。结果表明:在2个电厂周边土壤中Mn、Ni、Cu、Zn、As、Se、Ag和Cd等8种重金属平均浓度高于安徽省土壤背景值;2个电厂周边土壤中Cd的平均浓度分别为0.230和0.172 mg/kg,与GB 15618—2018《农用地土壤污染风险管控标准》pH为6.5~≤7.5时的风险筛选值相比,平均超标倍数分别为1.79和1.49倍,最大超标点分别位于主导风下风向45°夹角500 m处和次主导风下风向500 m处;2个电厂常年主导风下风向土壤中Cr和Cd浓度高于对照点(P分别为0.03和0.04);电厂周边Cr、Cd、Ni、As、Pb和Sb等重金属存在明显空间分布差异,符合点源分布特征,其他重金属分布均匀性较好,差异不明显;2个电厂周边土壤重金属的内梅罗污染指数(PI)分别为2.7~5.0和1.5~2.4,电厂A污染程度为重度污染,电厂B为中度或轻度污染;2个电厂周边土壤重金属综合潜在生态危害指数(RI)分别为105.0~190.7和82.1~139.6,潜在生态危害为中等或轻微,Cd、Hg和As对RI的贡献较大。综合考虑电厂周边土壤中各重金属浓度和空间分布特征以及相关性分析和聚类分析结果,电厂A周边土壤中重金属可能受人类活动的影响,其污染程度和潜在生态危害整体上高于电厂B和对照点,且污染也是多方位的,不仅局限于下风向。因此对燃煤电厂监管中,应综合考虑其多方位对环境土壤和人群产生的影响。     

县域尺度耕地土壤重金属污染评价中的标准选择研究

为提升区域土壤重金属污染风险评价的科学性与准确性,本研究以太湖沿岸某产粮大县为研究对象,分别基于国家《土壤环境质量/农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）与地区土壤环境负载容量对研究区耕地土壤中As、Hg、Cr、Cd、Pb五种重金属进行污染风险评价.结果显示,两种评价方式在区域整体评价结果上趋于一致,却在各类土壤重金属污染程度评价上存在一定差异.有别于"一刀切式"的浓度标准评价模式,土壤环境负载容量法通过"双界面"标准进行污染总量控制,可以在一定时空范围内较为准确的反映外源污染累积变化情况.为提升区域耕地土壤重金属污染评价的准确性,建议相关评价在普适性国标的基础上引入土壤环境负载容量评价作为有益补充,继而为县、镇尺度土壤污染责任主体认定与风险控制区划提供参考借鉴.     

典型电镀场地重金属污染程度综合评价分析

针对污染程度评价研究中存在的单一指数评价不全面、空间分析不足的问题,基于电镀场地调查报告、遥感影像等数据,综合多种污染指数构建场地综合评价空间模型对电镀场地的污染程度进行综合评价,分析土壤重金属污染分布情况。结果显示：电镀场地中Cr、Ni、Zn、Cu浓度较高,污染超标情况较为突出;其他重金属元素浓度较低,不存在超标情况。各场地不同污染指数空间分布一致性较高,但也存在差异性。在综合评价值空间分布中,各场地功能区分布差异较大,其中污水处理区和电镀车间区的综合值较高。单一指数评价内容较为片面,通过综合评价模型可更全面分析场地污染分布,为场地未来开发提供参考依据。