广东省土壤重金属溯源及污染源解析

近年来土壤重金属污染问题日益加剧,而土壤重金属溯源解析对土壤重金属污染防治具有重要的指导意义.本文采集并测试了广东省土壤表层(0~20 cm)1000个样本中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量,选取了可能影响这些重金属元素在土壤中含量的106个因子,将其分为自然和人为两大类,基于回归模型树方法,通过R语言及Cubist模型定量计算这些影响因子对8种重金属元素在土壤中含量的贡献率,筛选不同元素的主要影响因子,进行溯源及污染源解析.结果表明:广东省土壤中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn来源受自然因素作用大于人为因素,土壤中Hg则相反,其主要来源于工业生产,部分来源于农业生产.土壤中Cd和Hg元素的人为源具有同源性.广东省土壤重金属人为源贡献率由大到小分别为土壤As为工业农业交通人口其他;Cd为工业农业交通其他;Cr为农业工业交通、人口其他;Cu为工业农业交通其他;Hg为工业农业交通、矿区人口建筑;Ni为工业农业交通其他;Pb为工业农业其他;Zn为工业农业人口其他.本研究结果有利于指导相关产业减少污染排放,降低土壤环境质量受到的污染风险.     

华北典型工矿城镇土壤重金属来源解析及潜在生态风险评价

为掌握典型工矿城镇土壤重金属状况,定量解析潜在来源,以河北省张家口市宣化区部分区域土壤为研究对象,采集并测定150个表层土壤中Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn这7种重金属含量;采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评估重金属污染状况和潜在生态风险;使用主成分分析法和正定矩阵因子分解（PMF）模型对7种重金属元素进行综合污染源解析,并结合地统计学法识别各潜在源的高贡献区域.结果表明：①研究区7种重金属含量的平均值范围为0.23~103.34 mg ·kg^-1,其中,Cd、Pb、Cu和Zn的含量平均值高于河北省土壤背景值,Cd污染最为严重,平均含量为背景值的2.43倍.②地累积指数和潜在生态风险指数结果显示,7种重金属污染程度依次为：Cd>Pb>Cu>Zn>Ni>As>Cr,16%点位的Cd含量处于中度污染以上水平,95%以上的点位重金属潜在生态风险处于轻度风险等级.③研究区的7种重金属积累主要来源为工业与交通的混合源、自然源和农业源,贡献率分别为33.1%、48.7%和18.2%.其中,Cd受到工业与交通的混合源和农业源的影响,Cr、Ni和As主要受自然源影响,Pb和Cu受到工业与交通的混合源和自然源的共同作用,Zn主要受工业与交通的混合源影响.主成分分析法、PMF模型与地统计学方法的有机结合,彼此印证,增加了重金属源解析结果的可信度.     

宝鸡市区土壤重金属污染影响因子探测及其源解析

为深入分析工业城市土壤重金属污染的影响因子及来源途径,本文以宝鸡市区采集的62份表层(0～20 cm)土壤样品为研究对象,使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定重金属(Cd、As、Cu、Pb、Zn、Cr、Mn和Ni)含量,基于地统计方法及地理探测器模型,以土壤重金属污染负荷指数(PLI)为主导指标,探测土壤重金属污染的影响因子,并使用Unmix6. 0受体模型进行重金属源解析.结果表明:①宝鸡市区表层土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn、As、Cr、Mn和Ni含量均值分别为0. 77、16. 75、40. 52、261、17. 03、49. 18、331和30. 52 mg·kg~(-1),其中Cd和Zn均值超过了国家二级标准,是陕西省土壤背景值的8. 2倍和3. 8倍,Cu、As和Ni均值也超过了陕西省土壤背景值,Cd和Zn在城区土壤中存在重度污染现象.②宝鸡市区表层土壤重金属区域总污染负荷指数(PLI_(zone))达1. 36,为轻度污染,经地理探测器分析,土壤质地和铁路距离对污染分布的解释力最强,P_(D,H)分别为0. 040和0. 026,交互解释力均达0. 099.③Cd、Cu和As主要为工农业活动所致的"人为源",Zn和Ni为交通排放造成的"人为源",Cr、Pb和Mn主要为"混合源".研究区表层土壤重金属主要来源为"混合源",为轻度污染级,土壤质地和距铁路距离是土壤重金属污染的主要影响因子.本研究可以为宝鸡市土壤重金属污染与防治提供科学依据.     

基于地质统计及随机模拟技术的天津武清区土壤重金属源解析

为了解天津市武清区重金属污染状况及污染来源情况,在研究区共采集了578个表层土壤样品并分析了Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As(类金属)、Ni、Cr等8项重金属含量.综合应用描述性统计、主成分分析、地质统计学及随机森林回归技术对研究区表层土壤重金属含量时空变化特征及人为及自然源污染贡献性进行了探讨.结果表明,除Cr以外,研究区其余重金属平均含量均高于区域背景值,土壤As、Ni、Cr主要来自于自然源即土壤类型的差异性,Cu、Zn的变异性一是受土壤类型差异性的影响,二是受污灌的影响,Pb、Cd的变异主要受面源污染的影响,局部存在点源污染.Hg变异性主要受污灌的影响.实践证明多技术联合应用是土壤重金属来源解析的有效方法.     

天水市主城区公交站地表灰尘重金属来源解析及污染评价

为探明公交站地表灰尘重金属来源和污染水平,利用PMF模型解析重金属污染来源,在传统重金属污染评价方法基础上,采用Hakanson毒性响应系数来修正传统权重,引入物元可拓集理论,进而体现重金属的毒理性质和危害程度,建立物元可拓模型对研究区地表灰尘重金属污染水平进行评价,并与I_geo、 P_N和RI结果对比分析.结果表明：(1)除Co和V外,其余重金属含量平均值都高于甘肃省土壤背景值,为背景值的1.29～9.30倍,Cu和Pb的点位超标率均为100%,Cr、 Ni和As分别为96.15%、94.23%和96.15%,Co和V未超标.(2)相关性分析和PMF模型结果表明,源1为自然源,对V的贡献率为32.12%;源2为自然-交通混合源,对Cu和Co分别为51.50%和33.37%;源3为建筑废弃物污染源,对Cr和Ni分别为45.06%和44.70%,源4为燃煤-交通混合源,对As和Pb分别为49.89%和75.25%.(3)物元评价结果显示,研究区公交站地表灰尘以Ⅳ级(中度污染)为主,13%的样点为尚清洁,37%的样点为中度污染,轻度和重度污染样点各...     

巢湖沉积物重金属污染生态风险评价及来源解析

为掌握巢湖沉积物中重金属污染现状并定量解析其来源,采用定点采样的方法获得了巢湖沉积物2015～2017年Cu、Zn、Pb、Ni、Cr、Cd、As、Hg等重金属数据,使用反距离加权插值法和风险评价编码法研究了上述重金属的空间分布特征及潜在生态风险,并应用PMF模型解析了其重金属来源,结果表明:巢湖沉积物中As三年含量均值超过了GB15618中规定的碱性水田土壤风险筛选值,而Zn生物可利用形态占比高,生态潜在风险大;巢湖沉积物中各类金属的空间分布与周边交通线位置相契合,主要表现出东西高中部低的状态,巢湖沉积物中总重金属主要来自交通源(43%)、自然源(27%)、农业源(18%)、工业源(12%),交通源贡献最大、自然源占比高于农业源和工业源,表明当前巢湖正处于城市化初始阶段,其重金属污染水平较低。但随着城市化规模的扩大及程度的加深,巢湖沉积物中重金属污染存在逐年加剧的风险。     

兰州BRT沿线站台灰尘及其两侧绿化带土壤重金属污染及健康风险评价

本研究以兰州快速公交系统(BRT)沿线站台及其两侧绿化带为研究对象,分析兰州BRT沿线站台灰尘及其绿化带土壤Cu、Pb、Cr、Zn和As等重金属含量,利用内梅罗指数法、美国环境保护署健康风险评估模型及相关性分析对研究区灰尘与土壤重金属的含量特征、污染程度、健康风险及可能的污染源进行分析和评价。结果表明,除北侧绿化带土壤As之外,兰州BRT沿线站台灰尘与两侧绿化带土壤重金属平均含量均高于甘肃省土壤背景值,Zn和Cr的累积水平相对较高;内梅罗综合污染指数法研究表明,BRT沿线站台灰尘重金属为重度污染且南侧绿化带土壤污染程度较北侧严重;健康风险评估结果表明,BRT站台灰尘与两侧绿化带土壤重金属对成人和儿童具有非致癌健康风险,站台灰尘和南侧绿化带土壤As、Cr、Pb与北侧绿化带土壤As、Cr是儿童的主要非致癌因子;站台灰尘中Cr和As不具有致癌风险而两侧绿化带土壤Cr和As对周围人群具有致癌风险。源解析显示,站台灰尘与两侧绿地土壤Cu、Pb、Cr、Zn与交通源有关,As可能与交通源和人为源有关。     

基于改进LUR模型的区域土壤重金属空间分布预测

以江苏省常州市金坛区为例,借鉴传统LUR模型思路,考虑土壤重金属的源汇关系,加入土壤属性因子,构建LUR-S模型模拟预测了研究区土壤重金属含量空间分布,并与传统LUR模型及普通克里格插值模型结果进行对比,结果表明:(1)研究区土壤重金属含量受到以土地利用为主的源因子及反映重金属在土壤中赋存环境的汇因子的共同影响.就源影响因子而言,土壤Cu、Zn含量分别与2 000 m缓冲区内交通用地面积、2 000 m缓冲区内城市建设用地面积极显著相关(P0.01);就汇影响因子而言,土壤Cr、Cu、Zn含量与OM、Corg、TC、TN极显著相关(P0.01).(2)研究区土壤重金属Pb、Cr、Cu、Zn空间分布预测的LUR-S模型方程R2较传统LUR模型分别提高了0.041、0.406、0.102、0.501,精度检验R2较普通克里格插值模型分别提高了0.147 7、0.011 6、0.231 0、0.081,RMSE较普通克里格插值分别减少了2.413、0.631、1.112、2.138,表明考虑了源汇关系的LUR-S模型预测精度高于传统LUR模型和普通克里格插值模型;(3)LUR-S模型对污染较低、变异较小重金属空间分布预测的适用性较好,而对污染较高、变异较大重金属则较差.     

Cu同位素示踪技术应用于环境领域的研究进展

精准鉴别重金属污染来源是重金属污染防治研究中的关键问题。在污染来源交错复杂的环境中,传统以多元统计分析重金属污染种类、浓度、形态及空间分布特征的方法无法正确评估其污染来源与迁移途径。采用稳定同位素源解析的分析手段是对重金属污染进行源解析的最佳手段之一。文章系统介绍Cu同位素源解析的示踪原理与方法,进一步阐述其相关理论与研究进展,并在单一同位素无法判别污染来源的情况下,补充论述Cu同位素与其他非传统稳定同位素联用的源解析应用实例,最终提出现今同位素源解析的研究趋势与未来展望,对当前环境领域内的重金属污染防治工作具有重要意义.     

基于PCA-APCS-MLR模型的乌梁素海表层沉积物重金属时空分布及来源解析

为深度认识寒区湖泊表层沉积物重金属冰封与非冰封期时空分布差异特征、准确评估潜在生态风险程度和解析污染源,以寒区乌梁素海为研究对象,于2020~2021年对布设的20个采样点进行为期1a的样品采集工作,按照冰封和非冰封期收集120个表层沉积物样品.测定了As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg共8种重金属含量.采用相关性分析法、主成分分析法和绝对因子得分-多元线性回归（APCS-MLR）受体模型进行重金属污染溯源.结果表明：①表层沉积物重金属含量冰封与非冰封期分布规律具有差异性,冰封期重金属分布均呈现出中北部较高,南部较低的特点;非冰封期Cd和Hg主要分布于湖区中部和南部.②湖泊表层沉积物重金属Hg为偏重度污染,Cd和As为偏中度污染水平,Ni为轻度污染.整体表现为高风险水平,非冰封期污染水平高于冰封期,主要环境风险因子分别为Hg和Cd,分别表现为极高风险和中等风险.③湖泊表层沉积物重金属来源主要为采矿和交通的综合工业源、农业源和自然源,工业源对As、Ni、Pb和Hg的贡献率分别为62.67%、75.31%、77.47%和80.11%,Cu和Zn主要来源为自然源,Cd受农业源影响较大,贡献率为81.57%,Cr的来源主要除受自然因素的影响外,人类活动和未知来源的影响也不可忽视.     

区域土壤重金属空间分布驱动因子影响力比较案例分析

土壤重金属空间分布受到自然和人为驱动因子的共同影响,识别并评价各驱动因子对土壤重金属空间分布的影响力,对解析区域土壤重金属污染源、研究重金属迁移规律以及探明重金属空间分布模式具有重要意义.为研究不同自然和人类活动背景下各驱动因子对土壤重金属空间分布影响的差异性,并寻找在异质背景下的高影响力因子,采用地理探测器和随机森林模型,以贵州省安顺市作为土壤重金属高背景值典型地区、辽宁省葫芦岛市作为人类活动高强度典型地区,探讨市域尺度下土壤pH、地面累年值年值气温、坡度、海拔、地面累年值年值降水量（08:00）、夜间灯光指数和县GDP这7个驱动因子的空间分异性,及其对研究区内5种重金属（As、Cd、Cr、Hg、Pb）空间分布的单独及交互驱动力强度.结果表明:安顺市As、Cd、Cr、Hg、Pb这5种重金属的质量分数平均值均高于葫芦岛市,但w（Hg）差异不明显;在市域内采样点平均间距为10 km的尺度下,安顺市和葫芦岛市土壤重金属分布受到自然因子的影响程度均强于人为因子;在异质环境背景下,安顺市和葫芦岛市土壤pH、海拔和县GDP的驱动能力较稳定,并且是对土壤重金属分布影响能力最大的3个因子,适宜在上述地区作为土壤重金属含量多元非线性回归模型的通用参数.研究显示,基于地理探测器的因子驱动力评价方法可以应用于评价其他因子对土壤重金属含量空间分布影响力,以及用于土壤重金属含量回归方程自变量的选择.      

基于地理探测器的土壤重金属空间分异及其影响因素分析研究进展

地理探测器是探测空间分异性,以及揭示其背后驱动因子的一种新的统计学方法,由于其既能揭示单一因素对因变量的影响,也能评价双因素相互作用的影响,且不需要考虑线性,还能避免多变量共线性的影响,没有较强的模型假设,解决了传统方法在分析类别变量时的局限性,在土壤重金属空间分异领域研究的应用越来越广泛.通过收集40篇关于地理探测器在土壤重金属空间分异领域的研究报道,梳理了采用的自变量离散化方法、研究尺度、因变量和自变量类型、因子探测、交换探测、风险探测和生态探测等内容,并提出下一步的应用研究急需明确的问题,为地理探测器在土壤重金属空间分异领域深层次应用提供支撑.     

基于EBK插值预测和GDM模型的襄州区耕地土壤重金属时空分布及来源变化分析

为探讨襄州区重金属空间格局时空变化及其来源变化,于2009年11月和2019年11月分别在襄州区耕地土壤采集395个和326个土壤样品,测得两年铬（Cr）、铅（Pb）、砷（As）、汞（Hg）和镉（Cd）含量,采用经验贝叶斯克里金法（EBK）得出两年5种土壤重金属含量空间格局情况及变化量分布情况,并利用地理探测器模型（GDM）计算19种环境因子和5种重金属含量q解释力并比较两年变化情况.结果表明,与2009年相比,2019年襄州区Cr、Pb、Hg和As这4种土壤重金属含量整体趋于降低,Cd整体含量增加;2019年襄州区土壤重金属含量空间分异情况较2009年趋于复杂,Pb、Hg和Cd在南部、Hg在中部市区及周边地区也表现为含量增加;各元素向北及西北部地区表现为含量降低.2019年自然因子和污染企业距离对5种土壤重金属含量单因子解释力均有所下降,且单因子主控下对其含量的影响力显著性降低,而人类活动因子尤其是居民点用地距离、道路距离、污染企业用地和环境因子对土壤重金属元素的叠加影响力增强.说明2019年土壤重金属来源变化由以结构性因素为主要影响因素趋于复杂,污染企业的排放对重金属元素影响力降低,而人类活动对重金属含量影响增加.     

Source attributions of heavy metals in rice plant along highway in Eastern China

Air and soil pollution from traffic has been considered as a critical issue to crop production and food safety, however, few efforts have been paid on distinguish the source origin of traffic-related contaminants in rice plant along highway. Therefore, we investigated metals (Pb, Cd, Cr, Zn and Cu) concentrations and stable Pb isotope ratios in rice plants exposed and unexposed to highway traffic pollution in Eastern China in 2008. Significant differences in metals concentrations between the exposed and unexposed plants existed in leaf for Pb, Cd and Zn, in stem only for Zn, and in grain for Pb and Cd. About 46% of Pb and 41% of Cd in the grain were attributed to the foliar uptake from atmosphere, and there were no obvious contribution of atmosphere to the accumulations of Cr, Zn and Cu in grain. Except for Zn, all of the heavy metals in stem were attributed to the root uptake from soil, although significant accumulations of Pb and Cd from atmosphere existed in leaf. This indicated that different processes existed in the subsequent translocation of foliar-absorbed heavy metals between rice organs. The distinct separation of stable Pb isotope ratios among rice grain, leaf, stem, soil and vehicle exhaust further provided evidences on the different pathways of heavy metal accumulation in rice plant. These results suggested that further more attentions should be paid to the atmospheric deposition of heavy metals from traffic emission when plan crop layout for food safety along highway.     

水环境重金属络合容量研究进展

水环境中广泛存在的配位体是控制重金属存在形态的关键因素之一。文章综述了水环境重金属络合容量的测定方法及其影响因素和最新的研究进展，分析了目前存在的问题，并对络合容量的研究进行了展望。     

沉积物中重金属的形态及生物有效性研究进展

介绍了近年来河流沉积物中重金属的形态分析及生物有效性的研究现状,分析了沉积物中不同重金属形态分布特征及迁移转化的原因,总结了重金属各种形态的生物有效性的影响因素,并在此基础上提出了今后在沉积物重金属研究中需要解决的问题和发展方向.     

高速公路沿线路面灰尘及土壤中重金属污染特征研究

本文选择昌九、昌樟、温厚三条高速公路为研究对象,采集了路面灰尘和路旁表层土壤,测定了其中锰、锌、铜、铅、锑和镉的浓度。通过分析重金属之间的相关性、重金属含量与车流量之间的关系,比较本研究与国内外相关文献,希望能说明锰、锌、铜、铅、锑和镉这几种重金属的来源,并对这几种重金属的污染状况进行了评价。研究结果表明,交通活动释放的锌主要来源于轮胎磨损;铜和锑主要来源于制动板的磨损;虽然汽油中禁止添加铅,汽车轮轴轴承摩擦、制动衬面摩擦还会释放出铅;轮胎、润滑油和金属表面都会释放出镉;虽然汽油中添加的锰基抗爆剂会向环境中释放锰,但交通环境路面灰尘和土壤中的锰仍主要来源于自然环境。路面灰尘和土壤中重金属含量与车流量之间显著正相关,其浓度从高到低呈现了相似的规律:Zn > Cu、Pb > Sb、Cd。路面灰尘中重金属单项污染指数:Cd≫Zn、Cu > Sb > Pb。土壤中重金属单项污染指数从高到低依次为:Cd > Sb > Cu > Zn > Pb。公路旁环境介质中重金属污染风险等级:Cd≫Cu > Pb > Zn。汽车尾气、制动板和轮胎磨损是交通源污染物的主要来源,而非尾气排放源是交通环境重金属污染物的主要来源。     

交通相关空气污染的健康影响研究进展

介绍了近年来国内外有关交通相关空气污染的健康影响研究进展,包括污染物对呼吸系统、心血管系统、神经系统、生殖系统的影响、致突变和致癌作用,污染物与其他因素的联合作用以及交通相关空气污染控制的人群健康效益几方面,并对今后研究的发展前景进行了展望.     

固体添加剂对污泥焚烧过程中重金属迁移行为的影响

利用高温固定管式炉研究了4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中6种重金属(Pb、Cd、Cu、Cr、Ni、Zn)在底渣中的迁移行为与固化残留特征的影响.结果表明,污泥焚烧过程中4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)的加入有利于重金属固定并且残留在焚烧底渣中,并且随着固体添加剂添加比例的增多,重金属的残留率也逐渐增加.焚烧温度对固体添加剂吸附重金属的效果有很大影响,其中重金属自身熔点、沸点及重金属在污泥中的赋存形态是决定其挥发性的一个重要因素.不同固体添加剂对不同重金属迁移的抑制效果有很大差异,从控制重金属挥发角度来看,固体添加剂高岭土和CaO要优于其他固体添加剂.固体添加剂活性中心与重金属化合物分子的相互作用取决于这些活性位的分布及重金属的化学性质.     

湖泊沉积物-水界面微量重金属扩散作用及其水质影响研究

通过对云南泸沽湖、洱海沉积物孔隙水微量重金属剖面特征及界面扩散通量的研究,定量评估了微量重金属界面扩散作用对上覆湖水水质的影响,并探讨了春季节性变化规律,结果表明,孔隙水微量重金属浓度面均呈典型的峰形分布,界面氧化还原状况的变化是影响这种分布的主要因素;微量重金属界面扩散通量在夏季明显大于冬季,深水区大于浅水区;这种擅长 用作用对湖水中微量重金属含量的变化影响较大,尤其对深度较小,水体寄宿时间长、