基于Monte-Carlo模拟的湖南省典型工厂周边农田土壤重金属区域潜在生态风险特征及来源解析

为探究湖南省典型工厂周边农田土壤重金属的污染特征、生态风险和来源,以氟化工厂、皮革工厂和电镀工厂为研究对象,分析其周边农田土壤中8种重金属的污染特征,利用地累积指数和潜在生态风险指数对重金属污染进行评估和风险评价,利用相关性分析、聚类分析和主成分分析对重金属污染来源进行解析,利用Monte-Carlo模型对于区域生态风险进行概率风险评估.结果表明,土壤中主要污染元素为Cd和Zn,其均值为背景值的4.46和2.73倍;3个典型工厂周边土壤中Zn处于轻度污染水平,氟化厂周边土壤中Cd处于偏中度污染水平;典型工厂周边土壤中重金属主要来自自然源、工业活动源（“三废”排放、矿产挖掘、金属冶炼等活动）和交通源.潜在生态风险评价结果表明,氟化厂周边土壤中重金属污染的生态风险处于高风险等级,皮革厂和电镀厂生态风险处于较高风险等级,Cd是主要贡献元素.Monte-Carlo概率生态风险评价结果降低了确定性评价的不确定性,可为区域实现精准风险管控提供科学依据.     

三峡库区典型农田小流域土壤汞的空间分布特征

为了解三峡库区农田流域汞污染现状及其生态风险,以三峡库区腹心地带的涪陵王家沟典型农田小流域为调查对象,基于Arc GIS地统计模块研究流域内不同土地利用类型(旱地、田地、林地和居民点)土壤汞(Hg)含量及其分布特征,并对其汞污染程度和生态风险进行评价.结果表明,流域内土壤Hg含量范围为9.47~94.57μg·kg-1,均值为(34.23±16.23)μg·kg-1,不同土地类型表层土壤Hg含量高低顺序为林地、田地、居民点、旱地;表层土壤出现明显汞累积现象,土壤Hg含量变化与土壤深度呈极显著负相关关系.地统计分析结果表明,流域土壤中的汞呈现出较弱的空间相关性,说明流域内土壤汞的空间分布主要受大气干湿沉降、植被覆盖和地形等自然因素影响,人为等外源干扰影响弱.流域土壤总体上虽未表现出明显的汞污染现象(污染指数为-0.08),但具有中度的汞潜在生态风险(生态风险指数为57),其中以林地较为严重.流域土壤汞承载量约为25.39 kg,旱地约占69%.     

广西西江流域农田土壤重金属含量特征及来源解析

为探明西江流域农田土壤重金属污染分布特征及主要影响因素,采集2 187个农田土壤样品,测试其重金属含量.采用地统计理论与GIS空间插值相结合的方法研究重金属元素的空间结构和分布特征;利用潜在生态风险指数作风险评估;采用相关性分析和主成分分析等多元统计方法解析重金属来源.结果表明,西江流域农田土壤7种重金属元素在土壤中均有一定程度的富集,其中重金属Cd富集情况最为明显,独立样本T检验结果显示,旱地土壤与水田土壤重金属含量存在显著差异(P0.05),水田土壤Cd含量显著高于相应旱地土壤;西江流域农田土壤Cd存在较高的潜在生态风险.相关分析和主成分分析结果显示,土壤中Pb、Zn、As、Cd、Cu的富集是由矿业活动、交通和污水灌溉等人为因素引起的,Ni和Cr则受成土母质等自然因素影响较大.从空间分布上看,流域上游As、Cd、Pb、Zn、Cu高含量区均分布于刁江流域及大环江流域,其中Cd高值分布范围最广,南丹县大厂车河地区高值样点最为密集,说明矿区活动给当地农田土壤造成了一定程度的重金属污染.     

锰矿区周边农田土壤重金属污染特征、来源解析及风险评价

为了解锰矿周边农田土壤重金属污染和生态风险情况,采集某矿区周边174份农田土壤样品,分析了土壤中8种重金属(Cu、 Zn、 Pb、 Cr、 Ni、 Mn、 As和Hg)的含量,采用主成分分析(PCA)和正定矩阵因子分解模型(PMF)分析土壤重金属的来源,通过单因子污染指数法、地累积指数法、潜在生态风险指数法和人体健康风险评价模型评价土壤重金属生态环境风险.结果表明,研究区农田土壤Cu、 Zn、 Cr、 Ni、 Mn和Hg含量的均值均高于贵州省土壤背景值,100%样本Zn和38.86%样本Cu均超过农用地土壤污染风险筛选值.源解析显示农田土壤重金属的主要来源为矿业开采排放源,其次为农业活动和交通运输混合源、自然源和农业活动源.风险评价结果表明,土壤中Ni、 Cr、 Pb和As属于清洁水平,Hg和Cu属于轻度污染水平,Zn属于偏中度污染水平,Mn属于偏重污染水平.Cu、 Zn、 Pb、 Cr、 Ni、 Mn和As存在轻微潜在生态风险,Hg存在强潜在生态风险.研究区整体存在强潜在生态风险,8种重金属存在致癌风险和0～5岁儿童非致癌风险,主要贡献因子分别是Cr和Mn.     

典型流域农田土壤重金属污染特征及生态风险评价

采用野外采样和室内分析相结合的方法,以原有工业污染较严重的某流域农田表层土壤为研究对象,分析了土壤中重金属Hg,Cr,Cd,As,Pb,Cu,Zn和Mn的含量及污染特征,并采用地累积指数法和潜在生态危害指数法对农田土壤重金属污染进行了生态风险评价. 结果表明:研究区农田土壤中各元素的含量均高于背景值,仍存在一定程度的污染,其污染程度由强至弱依次为Cd＞As＞Zn＞Cu＞Pb＞Cr＞Hg＞Mn;研究区农田土壤存在较高的潜在生态风险,在8种重金属中镉的风险指数最高. 表明流域内历史工业污染对农田土壤环境仍具有一定的生态危害性.      

基于PMF模型的垃圾焚烧厂周边农田土壤重金属源解析

为调查垃圾焚烧厂周边农田土壤重金属污染特征和来源,用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和原子荧光光谱法（AFS）分析了厦门市某垃圾焚烧厂周边农田表层土壤（0~20 cm）中V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg的含量,用Kriging插值法分析了上述元素的空间分布特征,用地累积指数法、内梅罗综合污染指数法、富集因子法和潜在生态风险指数法对重金属污染程度和生态风险进行了评价,运用聚类分析、主成分分析和PMF模型相结合的方法探究了重金属来源.结果表明,Cu、Zn、As、Cd和Hg的含量平均值分别是厦门土壤元素背景值的1.96、1.52、5.95、3.38和3.65倍.地累积指数结果表明,研究区以As污染为主,Hg和Cd污染次之;内梅罗综合污染指数结果表明,研究区重金属的综合污染程度为中度至重度污染;研究区表层土壤重金属富集程度较高,As、Hg、Cd和Cu有显著富集;研究区表层土壤重金属潜在生态风险较高,Hg和Cd是主要风险因子,As次之,高风险区主要位于研究区南部.研究区表层土壤重金属主要来源为垃圾焚烧、交通源、自然源和农业源的混合源以及燃煤源,贡献率分别为28.42%、27.22%、26.29%和18.07%.     

宁夏引黄灌区农田土壤重金属生态风险评价及来源解析

农田土壤环境直接关系到农产品质量安全,为了解宁夏引黄灌区农田土壤重金属特征及主要影响因子,在2017～2021年连续5年采样分析了重金属分布特征和相关关系,评价了重金属污染状况和潜在生态风险,解析了农田重金属主要来源.结果表明,宁夏引黄灌区土壤ω(Pb)、ω(As)、ω(Zn)、ω(Ni)、ω(Cu)、ω(Hg)、ω(Cr)和ω(Cd)的平均值分别为19.74、11.67、66.88、29.09、22.55、0.03、62.27和0.19 mg·kg^-1,相对宁夏土壤环境背景值存在一定程度的富集,无中度及以上污染等级.其中,Hg和Cd有中、较高等级生态风险点位,但均未超过农用地土壤污染风险管控值,所有样点均无高风险和极高风险等级.正定矩阵因子分解模型(PMF)与相关分析结合得出的源解析结果表明,研究区农田土壤重金属来源有自然来源、工矿活动及居民生产生活的混合源、交通运输源、农业生产活动源和工业源等5个主要来源,贡献率分别为26.54%、25.59%、22.52%、15.63%和9.72%.综合来看,宁夏引黄灌区农田土壤重金属均无超标现象,且没有较高等级生态风险,农...     

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...     

太原市汾河河岸带土壤重金属分布特征、评价与来源解析

为了解太原城区段汾河河岸带土壤中重金属污染现状,分析了太原城区段汾河西岸河岸带表层土壤6种重金属元素(Cd、Cr、Pb、Cu、Zn和Hg)的含量状况及其分布特征,利用单因子污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属的污染程度及其生态风险进行评价,并用相关性分析、主成分分析和聚类分析进行源解析.结果表明,太原城区段汾河西岸河岸带土壤中Cr和Cu的均值低于山西省土壤背景值,Cd、Pb、Zn和Hg的均值超过背景值,Cd和Hg的点位超标率大于90%.沿河流方向,6种重金属含量降低,高值在二期北延段C断面.污染评价结果表明,Hg具有强生态危害,Cd具有中等强度生态危害,其它4种重金属是轻微生态危害,各样点综合潜在生态风险为中等.相关性分析、主成分分析和聚类分析结果表明,Zn、Pb和Cd具有同源性,主要受交通运输、农业生产活动和矿业活动等人为源的影响;Hg和Cu来源相似,污染源为工业生产,并且Cu在一定程度上受交通运输和农业活动的影响;Cr的污染源是成土母质和工业生产.     

海河流域农业面源污染潜在风险识别方法

在综合分析农业面源污染风险源汇因子的基础上,筛选出影响海河流域农业面源污染的8个主要因子（年降水量、溶解态面源污染物入河系数、吸附态面源污染物入河系数、年植被覆盖度、坡度、土壤可侵蚀性因子、农田氮表观平衡量和农田磷表观平衡量）,建立了农业面源污染潜在风险识别指标体系,采用多因子综合分析法对海河流域农业面源污染潜在风险等级进行评价,并与DPeRS模型风险识别结果进行偏差分析.结果表明,海河流域有61.91%的区域存在农业面源污染潜在风险,集中分布在流域的中部和南部地区,高风险区主要分布在北京市东南部、天津市中部、流域山东段东北部和河南段南部等区域;与DPeRS模型识别结果对比验证,显示同一风险等级面积相差不超过12%,且高风险级别面积相差仅为0.12%,97.17%以上的区域均为偏差小或无偏差,表明该识别方法具有与DPeRS模型法同等水平的农业面源污染潜在风险识别精准度,可实现区域农业面源污染潜在风险的快速、高效识别.     

拒马河流域河流沉积物与土壤重金属含量及风险评价

拒马河流域河流沉积物与土壤存在污染下游北京市和雄安新区生态环境的风险,为此,沿源头至张坊出山口采集河流沉积物与土壤样品,将样品进一步分为干流底泥（29件）、河岸土壤（27件）和农田土壤（26件）这3种类型,采用富集因子法和潜在生态风险指数法开展了重金属富集特征与生态风险评价研究.结果表明,研究区河流沉积物与土壤Cd、Hg、Pb、Zn和Cu含量均值高于白洋淀底泥与河北省表层土壤含量均值,As、Cr和Ni含量则偏低.各重金属污染程度由高到低为：Cd>Hg>Pb>Zn>Cu>Cr>Ni>As,生态风险综合指数显示农田土壤和河岸土壤以轻微风险为主,其次为中度;干流底泥潜在生态风险则以中度、重度和严重为主,分别占比为35.5%、24.1%和24.1%,主要贡献因子为Cd和Hg.多元统计分析结果表明Cd、Pb、Zn和Cu主要污染源为工矿活动;Cr、Ni和As则主要由成土母岩风化控制,As还受农业活动等的影响;Hg则由工矿活动、母岩风化和大气降尘等复合污染源控制.总体上,研究区土壤重金属风险整体处于轻微等级,但台峪-司各庄-蓬头河段干流底泥中存在Cd等重金属明显富集的现象,环境监测、河道清淤与治理应以该河段为重点.     

生态农业发展与小城镇建设

以3家生态村为例说明乡镇企业在生态农业产值中占据主导地位。通过对乡镇企业的经济效益、环境效益和社会效益以及小城镇发展的优越性分析可知，乡镇企业不宜在农村发展，应该在小城镇中发展，农村生态建设要立足农业，通过减少土地的人口承载量，提高劳动生产率和增加农民收入。     

有色金属矿业城市典型村镇土壤重金属污染评价及来源解析

为了解铜陵市村镇土壤重金属污染程度和潜在生态风险水平,在顺安镇、钟鸣镇和义安经济开发区大致均匀布设67个采样点位,采集表层土壤样（包括地表灰尘和河道沉积物）,通过测试Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Ni等重金属含量及土壤pH值,剖析土壤重金属含量的空间分布特征,评估土壤重金属污染程度和潜在生态风险水平,并解析土壤重金属来源.结果表明,研究区土壤pH呈弱酸性,土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Ni含量均值分别为铜陵市土壤背景值的4.94、2.89、2.07、0.94、7.97、4.03和2.02倍,总体上呈现西高东低的变化特征.内梅罗污染指数表明,Cu、Cd、As和Pb属于重度污染,Zn和Ni分别属中度和轻度污染,Cr为无污染;不同用地类型内梅罗综合污染指数大小排序为：河道>城镇>工业用地>菜地>农业用地>山林>村庄,研究区总体属于重度污染水平.土壤重金属潜在生态风险系数大小排序为：Cd>As>Cu>Pb>Ni>Zn>Cr,其中Cd处于极高风险,Cu和As处于中等风险,其余各元素均处于低风险水平;不同用地类型潜在生态风险水平排序为：河道>城镇>工业用地>菜地>农业用地>村庄>山林,其中工业用地、菜地和城镇总体达很高风险水平,农业用地达高风险水平,村庄和山林属于中等风险.主成分分析表明,研究区Cu、Zn、Pb、Cd和As的主要来源是当地金属矿业污染;Cr主要来自地质背景和金属矿业污染;Ni主要来源为化石燃料燃烧.     

贵州省典型铅锌矿区土壤重金属污染特征及来源解析

以贵州省丹寨县兴仁镇某典型铅锌矿区为研究对象,测试了土壤中Pb、Zn、Mn、Cu、Cd、Hg、As的含量,分析其空间分布特征,应用内梅罗综合污染指数法（P_N）和地累积指数法（I_geo）开展生态风险评价,并用主成分分析法（PCA）和正定矩阵因子分解法（PMF）对土壤重金属来源进行解析。结果表明,研究区土壤中Pb、Zn、Mn、Cu、Cd、Hg和As的平均含量分别是贵州省土壤重金属元素背景值的0.69、1.51、0.89、0.99、0.21、15.36、0.36倍,其中,Cu平均含量与背景值接近,Zn、Hg平均含量均超过背景值,存在不同程度的富集。Pb、Zn、Mn和Cd在尾矿堆积区含量较高,Cu、Hg和As含量较高的区域分别为尾矿堆积区下游村寨、尾矿堆积区农田和尾矿河流区下游河流分支口。Pb、Zn、Cd、Hg和As为强变异（CV>0.30）,空间异质性强,可能受人为来源控制。内梅罗综合污染指数法和地累积指数法评价发现,研究区土壤Hg处于较高生态风险等级偏重污染水平（P_N>3）,是生态风险的主要贡献因子。相关性分析表明,铅锌矿区土壤存在一定程度的Pb、Zn、Cd复合污染。PCA与PMF源解析显示研究区土壤重金属受矿业污染源、工农业污染源和自然源的共同影响。     

典型锰矿区周边农田土壤-农作物重金属污染特征及生态风险评价

以湖南省某典型关停锰矿区为研究对象,采集了矿区周边（污染区）和远离矿区（对照区）的农作物及其对应的土壤样品,测定了Cr、 Mn、 Ni、 Cu、 Zn、 As、 Cd和Pb等8种重金属含量,利用ArcGIS空间插值和主成分分析法分析了土壤重金属的分布及主要来源,重点探讨了土壤及对应农作物间重金属迁移规律,采用单因子、综合污染指数法以及潜在生态风险指数法进行了生态风险评价.结果表明,污染区存在严重的Cd、 Zn、 As和Mn污染,其中旱田中的平均含量分别为6.22、 612.28、 37.72和1 506.2 mg·kg^-1,相较农用地风险筛选值,Cd、 Zn和As超标率分别为88.41%、 94.2%和84.06%, Mn的平均含量是湖南土壤背景值的3倍,水田污染相对较轻.由主成分分析可知农田土壤中Cd、 Zn和Mn的来源与锰矿开采有关,As可能来源于农业活动.污染区为重污染等级,Cd、 Mn和Zn是主要的污染因子,土壤中Cd存在极强的潜在生态风险,其余重金属具有轻微的潜在生态风险.研究区农作物主要存在Cr、 Pb和Cd超标且超标率在1.1%～37.3%,其中,玉...     

基于稳定同位素与多元素的土壤铅污染源解析

以杭州市富阳区典型工矿企业附近农田为研究对象,基于单因子指数法及内梅罗指数法对土壤重金属污染状况进行了评价,并采用稳定同位素与多元素特征指纹结合多元统计定量解析研究区内农田土壤重金属铅污染的来源,建立基于铅稳定同位素与多元素特征指纹结合主成分-聚类分析的农田土壤铅污染源解析技术.结果表明：研究区域内电镀厂和冼矿场附近的农田土壤受重金属污染很严重,两个地区的铅污染均达到重度污染水平.根据不同污染源及土壤的铅同位素比值（²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb）,利用源解析软件Isosource分析不同潜在污染源对土壤铅污染的贡献率,结果显示电镀废弃物、废水对电镀厂附近农田土壤铅污染的累计贡献率达70.5%,冼矿场堆放的矿石、尾矿对附近农田土壤铅污染的累计贡献率达71.7%.为了进一步解析土壤铅污染来源,对电镀厂和冼矿场污染源样品中28种多元素含量进行主成分-聚类分析,结果显示不同来源样品的多元素组成差别较大,电镀厂附近农田土壤的多元素组成与电镀废弃物和废水相似度最高,冼矿场附近农田土壤的多元素组成与矿石和尾矿相似度最高.因此,基于铅稳定同位素比值与多元素特征指纹结合主成分-聚类分析得出电镀厂排放的固废、废水和冼矿场堆放的矿石、尾矿是造成附近土壤铅污染的主要原因,也证明基于铅稳定同位素与多元素特征进行铅污染源解析具有较高的准确度和可靠性.     

宁夏供港蔬菜田土壤重金属分布特征及生态风险评价

农田土壤重金属污染会影响蔬菜作物的生长发育及产量,同时也会影响蔬菜的品质与口感,长期以来通过食物链传递和富集,最终对人体健康造成一定危害.因此为探明宁夏多年多茬种植供港蔬菜后其土壤重金属分布特征,预测其生态风险,分析其污染形成原因,于2019~2021年连续3 a采集了477个宁夏供港蔬菜田表层土壤样本,分析As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn和 Ni 这8种重金属含量和分布特征,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对宁夏供港蔬菜田土壤重金属污染状况进行评价,利用Pearson相关分析和主成分分析法解析了宁夏供港蔬菜田重金属来源.结果表明,宁夏供港蔬菜田土壤中As、Cd、Cr、Hg、Cu和Zn含量均值高于宁夏土壤背景值,但8种重金属含量均低于国内农用地土壤风险筛选值;在空间分布上,As、Cr和Ni在研究区西北部、中部以及南部出现连片高值区,Pb、Zn、Cd、Hg和Cu在研究区西北部与南部出现高值响应;单因子指数法和内梅罗综合污染指数法表明,宁夏供港蔬菜田土壤整体处于清洁水平;地累积指数法结果显示研究区污染以Hg和Cd污染为主,污染区域主要集中在研究区西北部和南部;潜在生态风险指数显示Hg和Cd为主要风险元素,其中Hg以中等、较强和很强生态风险为主,分别占比44.65 %、44.65 %和1.26 %,Cd以中等、较强为主,占比65.83 %和3.56 %;综合Pearson相关分析和主成分分析表明,8种重金属污染来源可划分为3类,Ⅰ为自然源:Cu、Zn、Pb、As、Ni和Cr;Ⅱ为农业源:Cd;Ⅲ为工业源和农业源:Hg.综合来看,供港蔬菜田土壤重金属均无超标现象,土壤环境条件良好,宁夏供港蔬菜生产整体处于安全水平.研究结果可为宁夏供港菜田土壤安全利用和供港蔬菜安全生产、合理施肥、农艺运筹以及种植结构调整等提供帮助.