基于多元统计的土壤主要重金属影响因素分析——以济南市平阴县城区及附近区域为例

利用多元统计方法对表层土壤中主要重金属元素的影响因子进行分析.在济南市平阴县城区及附近区域布设3条土壤地球化学剖面,并分析其中7种主要重金属元素的质量比.结合土壤重金属元素质量比的数理统计与空间分布特征,利用多元统计方法,如数据形态分布、主成分分析、聚类分析等,对土壤中主要重金属元素的影响因子进行分析.结果 表明,表层土壤中7种主要重金属元素可以划分为两类:第一类包括As、Cr、Cu、Pb和Zn,这类元素的平均质量比接近于当地背景值,且具有较小的变异系数;第二类包括Cd和Hg,其中Cd的平均质量比接近于当地背景值,但具有较大的变异系数,而Hg富集系数及变异系数均较大.地球化学剖面图也显示Cd和Hg的空间分布与人类活动具有较高的相关性.结合主成分分析和聚类分析可以得出,在研究区表层土壤中,As、Cr、Cu、Pb和Zn主要受土壤母质和自然过程的控制,Cd及Hg则受到较为强烈的人类活动的影响.     

云南不同产区白花蛇舌草中5种金属元素含量分析及健康风险评价

利用微波消解-原子荧光光谱法、火焰-石墨炉原子吸收法对云南23个产地白花蛇舌草中Cu、Pb、Cd、Hg和As 5种金属元素质量比进行了测定;并通过靶标危害系数(THQ)和总危害指数(HI)对Cu、Pb、Cd和Hg 4种元素进行非致癌风险评价,用终生致癌风险(R)对As进行致癌风险评价。结果表明,23个产地白花蛇舌草中Cu、Pb、Cd、As和Hg 5种金属元素平均质量比分别为9.65 mg/kg、5.14mg/kg、3.23 mg/kg、0.82 mg/kg和0.04 mg/kg。依据中国药典(2015版)和中国绿色行业标准,这些样品中Cu、As、Hg平均质量比未超标,而Cd、Pb超标,超标率分别为100%和43.47%;少量样品存在Cu、As超标,超标率分别为4.3%和8.96%。瑞丽市勐秀乡样品Cu质量比超标,文山市小街镇样品中Pb、Cd、As质量比远高于标准值,红河州个旧市大屯镇样品As质量比是标准值的4倍多。白花蛇舌草中Cu、Pb、Cd和Hg 4种重金属元素THQ从高到低依次为Cd、Pb、Cu、Hg,且THQ和HI均小于1,表明4种重金属元素中Cd的非致癌风险最高,且THQ/HI达64.58%。此外,23个样品中As的R为4.87×10-5,超出世界卫生组织建议的致癌风险值(1.00×10-5)。研究表明:人体通过白花蛇舌草摄入Cu、Pb、Cd和Hg 4种重金属元素不会对人体造成非致癌伤害;除红河州个旧市和文山市小街镇样品外,云南其他产地白花蛇舌草摄入总As存在低致癌风险。     

城市土壤重金属污染多元统计及空间评估

为确定徐州市城区土壤重金属的污染情况,对167个城市土壤样品的Mn,Fe,Ni,Cu,Zn,Cd和Pb等7种重金属元素进行多元统计和空间分析。结果表明,7种重金属元素中,Ni,Cu,Zn,Cd,Pb含量均高于背景值。聚类分析和因子分析显示,研究区域土壤中Pb,Cd,Cu,Zn具有相似来源,Ni,Fe,Mn具有相似来源。Pb,Cd,Cu,Zn,Mn,Ni的块基比在0.25~0.75之间,表明变量具有中等程度的空间相关性,其空间变异性同时受土壤母质和人类活动的影响。研究区域土壤中,Zn,Cd,Pb的空间分布基本一致,同时受到交通运输和工业排放的影响;道路交通污染为研究区域Cu的主要来源。Fe和Ni同时受土壤母质和人类活动的影响,徐州钢铁厂附近区域土壤Fe含量整体偏高,在市中心主要交通干道附近表土中,Fe也表现出一定量的富集,Mn主要来自于土壤母质。     

某城区重金属扩散模型研究

以As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn为研究对象,探讨了它们在城市土壤的浓度分布特征,并进行了重金属元素的扩散模型研究。分析表明,As、Cd、Hg、Zn存在3个污染源,Cr存在一个污染源,Cu、Ni、Pb存在2个污染源.而且Cr和Ni存在相同的污染源,Hg和Pb,Cr和Cu以及Cu和Cd也存在相同的情况。     

郑州市城市化进程中土壤环境质量评价

以郑州市为例,揭示城市化过程对土壤环境质量的影响.对距市中心不同距离的表层土样的重金属(Pb、Cr、Cd、Hg和As)含量进行分析.根据土壤环境背景值标准对土样进行污染评价,同时采用克里格插值方法分析土壤环境质量指数分布的空间特征.结果表明,城市扩张对土壤中重金属Cr含量的影响最大,对As有一定影响,而对其他重金属含量的影响较小.样点表层土壤中各重金属含量均有超过背景值现象,其中Cr平均含量远高于背景值,为主要污染因子; Pb为轻污染; Cd、Hg和As平均含量小于背景值.各重金属单因子污染指数的空间分布特点不同,其中Cd在郑州市西部为轻污染; Hg在北郊为轻污染; Pb为较普遍的轻污染; As存在点源污染; Cr在绝大部分地区属重度污染.因此,郑州市在城市化进程中应把Cr作为严控指标.     

梵净山野生红菇矿质元素分布特征及土壤相关性分析

为了开发利用梵净山自然保护区内野生红菇资源,需了解区内野生红菇中矿质元素质量比范围、分布和富集特征,并探究野生红菇菌盖和菌柄中矿质元素与土壤环境的相关性.本文采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定5种野生红菇菌盖、菌柄和根际土壤中12种矿质元素K、Ca、Na、Mg、Zn、Cu、Mn、Fe、Cd、Hg、Pb、As质量比,通过转移系数(TF)评价矿质元素在野生红菇菌盖和菌柄中的分布特征,并用菌盖、菌柄生物富集系数(BCFc、BCFs)评价野生红菇菌盖、菌柄对矿质元素的富集能力,最后用pearson相关系数评价野生红菇菌盖和菌柄与土壤环境相关性.结果表明:K是野生红菇菌盖和菌柄中质量比最高的大量元素,Fe是野生红菇菌盖和菌柄中质量比最高的微量元素.野生红菇菌盖中K、Mg、Cu、Mn、Cd和Hg质量比大于菌柄(TF＞1),而野生红菇菌柄中Na质量比大于菌盖(TF＜1).野生红菇菌盖和菌柄富含人体必需常量元素和微量元素,但菌盖和菌柄中As、Cd、Hg和Pb元素质量比与国家限量标准对比,均超过限量标准,这与野生红菇的生长环境有关.梵净山野生红菇极具开发利用潜力,但在开发过程中,应重视有毒重金属带来的健康风险.     

琼北火山岩区农田土壤重金属和硒含量评价及来源研究

基于海南岛1:25万多目标区域地球化学调查结果,针对海南岛北部(简称“琼北”)基性火山岩地区农田土壤,按照不同成土母质类型采集土壤样品,重点分析Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr、Ni、Se9种元素.结合GB 15618-1995《土壤环境质量标准》和富Se土壤评价标准,运用单项污染指数法对研究区土壤环境质量进行评价,查明其Se质量比水平.结果表明,基性火山岩区农田土壤Cr、Ni超标严重,Cu次之,Zn和Cd属潜在超标因子,Pb、Hg和As整体属清洁水平,且土壤整体达富Se水平.根据研究结果,提出了农业安全生产建议.综合聚类分析和因子分析结果表明,研究区农田土壤中Cu、Cr、Ni和Se主要来源于成土母质,Cu、Cr、Ni属母质所致高背景含量,而Cd、Cu、Zn已明显受到农业活动(施肥)影响.     

某页岩气开发场地重金属污染风险分析

为探究页岩气开发不同阶段对开发场地土壤中重金属含量的影响，以长宁区块某平台为例，监测开发过程中场地土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn的质量比变化，并对其分布特征评价。结果表明：页岩气开发各阶段场地土壤中重金属元素As的超标率最高达到了76.92%,页岩气开发对场地土壤中重金属Hg、Cd、As质量比变化影响程度相对较大；部分采样点土壤受重金属元素Cd与Hg影响存在中等生态危害风险，但场地内土壤重金属的综合生态风险指数RI平均值为70.357<150,仍有0.67%的比例存在中等生态危害风险；4.35%采样点土壤中因重金属元素As影响为中度污染风险，场地内土壤重金属的综合污染指数P的平均值为0.880,但1.35%采样点的土壤为中度污染风险。因此页岩气开发场地内土壤重金属存在一定的污染风险，为避免页岩气开发过程对场地土壤的污染，应加强重点区域防控与措施整改降低页岩气开发过程对场地土壤的污染风险，减少页岩气开采对资源地环境的影响。     

贡嘎山东坡土壤重金属质量比的初步分析及风险评价

对贡嘎山东坡土壤中Cd、Pb、Cr、Ni、Hg和As的质量比进行测定,用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对其进行风险评价。结果表明:研究区表层土壤中Hg、Pb和As质量比低于国家一级标准,属未污染等级,Cd、Cr和Ni质量比存在不同程度的超标现象,土壤被污染;Cd、Pb、Cr、Ni、Hg、As的单因子污染指数分别为1.88、0.87、1.15、1.06、0.45、0.26,对土壤的污染程度从大到小依次为Cd、Cr、Ni、Pb、Hg、As;内梅罗综合污染指数PN为0.92～4.89,都属于不安全级别,其中22.2%的土壤属尚清洁等级,66.7%的土壤属轻度污染,11.1%的土壤属严重污染。     

两种设施蔬菜土壤重金属与TOC的预测模型及环境预警值

为了了解设施蔬菜土壤的环境安全性,采用野外调查和室内分析相结合的方法,以河北省永清县蔬菜主产区设施芹菜和西红柿的土壤为研究对象,研究了土壤重金属与总有机碳(TOC)的关系。结果表明,设施西红柿土壤中除Pb分布均匀外,其余重金属Cd、Cr、As、Hg均有明显的变异特征,其中,Hg的变异系数高达85.8%,属于强分异型分布;芹菜土壤中Cd、Pb、Hg均具有分异性分布特征,其中,Hg属于强分异型分布。同样,西红柿和芹菜土壤中TOC均呈现分异性特征。西红柿土壤中Cd质量比与土壤TOC质量比之间呈现显著或极显著的线性、对数、二次函数、幂函数、指数函数正相关,芹菜土壤Cd质量比与土壤TOC质量比之间呈现显著的幂函数和指数正相关,进一步利用呈显著相关的预测模型确定了西红柿和芹菜土壤TOC的环境安全预警值分别为14.65 g/kg和12.06 g/kg。在永清县设施大棚管理模式下,土壤TOC质量比一旦超过该预警值,就预示着土壤存在Cd污染的风险,应及时监测以有效规避重金属污染风险。     

基于GIS的淮南煤矿废弃地土壤重金属污染生态风险评价

为了解淮南大通煤矿重金属污染特征及其生态风险,以该废弃地土壤为研究对象,通过测定土壤重金属元素质量比,评价其潜在生态风险,结合CIS技术分析其空间变化趋势.结果表明:1)淮南大通煤矿废弃地土壤重金属汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、铜(Cu)超出土壤背景值1.99 ～ 27.2倍,其中以Hg和Cd污染最为严重.2)大通煤矿废弃地地表土Hg的单因子风险等级均在强以上,Cd的风险等级为极强和很强,其面积比例为98.79％、1.21％.底层土Hg的单因子风险等级以极强和很强为主,占区域面积比例分别为60.33％、21.86％,Cd的风险等级均为极强.Hg和Cd是煤矿废弃地最主要的综合生态风险贡献因子,主要风险区为煤矸石堆斜坡、塌陷区、化工厂滤池等地;Cr、Pb和Cu单因子风险均为轻微等级.3)大通煤矿废弃地地表土和底层土综合生态风险均为很强和强两个等级,表层土面积比例分别为88.05％和11.95％,底层土面积比例分别为97.81％和2.19％;底层土的风险指数值更大,表层土以原化工厂与煤矸石堆斜坡为中心高值区,底层土的高值中心位于煤矿塌陷区.     

黄浦江上游底栖动物与沉积物重金属潜在生态风险

为了解黄浦江上游水源地沉积物的潜在生态风险及底栖动物的分布特征,对该范围内主要河道的表层沉积物重金属质量比和大型底栖动物群落分布进行了调查,探讨了重金属分布对底栖动物的影响。除Hg采用冷原子吸收法分析外,其他金属都用等离子发射光谱法测定。由潜在生态风险指数法得出重金属污染程度从高到低为Cd、Hg、Pb、Cu、Zn,区域整体的生态风险等级为"极微污染"~"中度污染",其中位于江苏、浙江与上海交界处及黄浦江支流的区域生态风险整体较高。Cd和Hg是研究区域生态风险的主导因子。共采集到大型底栖动物8种,其中环节动物3种,软体动物4种,节肢动物1种,大部分属于耐污类群。多样性指数H'基本小于1,属于"重污染"水平,其值与Pb、Hg、Zn的质量比成正相关关系,与Cd、Cu的质量比成负相关关系。大型底栖动物不同纲目的密度对沉积物中不同种类的重金属响应不同,多毛纲和瓣鳃纲密度与5种金属质量比都呈负相关关系,寡毛纲(以霍普水丝蚓为代表)密度与Cu、Hg质量比呈正相关关系,腹足纲(以铜锈环棱螺为代表)密度与Cu、Hg、Zn质量比及潜在生态风险指数呈正相关。     

长江口南支表层沉积物中5种重金属分布特征及生态风险

分别采用Hakanson潜在生态风险指数法和效应区间低、中值法,分析了长江口南支表层沉积物5种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd和Hg)的分布特征及生态风险.结果表明,南支表层沉积物中Cu的中值质量比已超过工业化前最高背景值(30 mg·kg-1),达到31.85 mg·kg-1,且Cu、Zn和Pb的中值质量比明显高于邻近区域同期调查数据;Hakanson潜在风险指数RI值范围为16.15～93.27,中值为58.56,生态风险评价属于低风险水平;除Cu外,所有站位沉积物Zn、Pb、Cd和Hg的浓度均低于相应元素效应浓度低值(ERL),约有50%的站位沉积物中的Cu会对生物产生毒性效应,不过其预期毒性概率仅为0.34,产生毒性效应的风险概率较低,毒性效应仅偶尔发生.     

蚌埠地区主要谷物重金属含量及健康风险评价

测定了蚌埠地区主要谷物(稻米、小麦和玉米)中重金属的质量比,分别采用单因子污染指数法、综合污染指数法及健康风险指数法对重金属污染程度和健康风险性进行了评价。结果表明,谷物中Zn、Cu、Cr、Pb、Cd、As、Hg的平均质量比分别为21.233 7 mg/kg、4.7819 mg/kg、0.265 1 mg/kg、0.251 3 mg/kg、0.182 4 mg/kg、0.081 0 mg/kg、0.006 7 mg/kg。除Cd、Pb质量比高于国家食品安全标准外,其他5种重金属元素平均质量比均低于标准。谷物中Cd、Pb为轻污染,Zn、Cu、Cr、As、Hg为清洁水平。稻米和小麦为轻污染等级,玉米处于警戒线水平。谷物中Cd、Cu、Cr、Pb、Zn会对儿童引起健康风险;Cd会对成人引起健康风险,其他各元素每日摄入量均低于美国环保局的参考暴露剂量,安全性较好。食用本地产谷物,稻米和小麦中的重金属对儿童及成人均存在健康风险;玉米对儿童存在健康风险,而对成人健康风险不明显。     

锌冶炼烟尘中铅汞分布及形态研究

锌精矿脱硫焙烧烟气降温过程中,烟尘的性质及其中铅汞存在形态的变化规律是冶炼烟气重金属(Pb和Hg)污染控制的重要依据。通过电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、激光粒度分析及筛分分析了不同降温收尘环节烟尘元素成分及粒度变化。烟尘主要含Zn、Fe、Ca、Cd、S、Pb元素,其累积质量分数达69.90%~77.62%,而Hg含量较低。烟尘粒径随烟气温度降低呈先增大后减小的变化规律,中位径由沸腾焙烧炉排出的28μm升至经余热锅炉降温后的36μm,再逐级降至经电收尘器后的5.6μm。据此,重点分析了Pb和Hg在烟气中的分布,并借助X射线光电子能谱(XPS)分析了其存在形态。结果表明,随烟气温度降低,烟气中Pb和Hg含量呈上升趋势,Pb由2.8%增至9.2%,Hg由4.8μg/g增至109.1μg/g。不同工艺环节的烟尘中Pb均以PbSO_4和含Pb—O键的复杂Pb配合物的形式存在。Hg变化较为明显,仅沸腾焙烧炉烟尘样品中能够检测到HgS与HgSO_4,其余工艺环节烟尘样品中无含Hg化合物的特征峰。     

德兴地区土壤重金属人为污染的地球化学评价

在系统采集德兴地区表层土壤样品的基础上,采用标准化方法确定了该区Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As的地球化学基线值,并采用富集因子对表层土壤的人为污染进行了地球化学评价.结果表明:1)土壤中7种重金属元素的基线值较江西省土壤背景值高;2)土壤中As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn的人为污染以轻微污染为主,Cu的人为污染为轻微污染和中度污染,人为污染的区域主要分布在德兴铜矿及其周边地区;3)土壤重金属污染源判别表明,Pb、Zn、Cd具有相似的来源,其污染与铅锌矿的采矿及冶炼活动有关,Cu的来源与德兴铜矿的采矿活动有关,其他重金属来源差异较大.     

重庆万州夏冬季PM_(2.5)中重金属污染特征

为了解重庆市万州城区典型季节PM2.5中重金属的浓度特征,在夏冬季采集环境空气中的PM2.5,并分析Pb、Cu、Ni、Cr、Cd的浓度及污染特征。除Ni的平均浓度夏季高于冬季外,万州城区冬季PM2.5中的Pb、Cu、Cr、Cd的平均浓度均高于夏季。富集因子分析显示,Pb、Cu、Ni、Cr、Cd的富集因子值(EF)均大于10,且冬季大于夏季,即除土壤源外,人为污染严重。SPSS分析各重金属元素间浓度的相关性,在置信水平为0.01时,Pb和Cd的浓度显著相关,Cu、Ni和Cr三元素浓度显著相关,表明Pb和Cd以及Cu、Ni和Cr可能主要来自相同的污染源。     

宁波城乡环境和学生头发中重金属含量分析

针对宁波市3个区域(城郊、工业区、农村)的镉(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)、汞(Hg)等重金属污染情况,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对上述3个区域中蔬菜、大米、土壤、积尘、灌溉水、饮用水和学生头发中的重金属含量进行了测定,进一步对各区域重金属超标情况及各区域环境和学生头发样品中重金属的分布进行了比较分析。结果表明,城郊的青菜、芹菜和工业区的大白菜、芹菜中的Cd质量比均值超过了GB 18406.1—2001限值,城郊和工业区蔬菜Cd超标率分别为62%、33%。蔬菜中Cd、Cu和Cr质量比以城郊最高,蔬菜中Pb和Mn质量比以工业区最高。灌溉水和饮用水中重金属质量浓度均较低,且以农村灌溉水中重金属质量浓度最低。城郊菜地土壤中Cd和Zn的平均质量比均超过土壤二级质量标准,而且城郊菜地土壤中Cd、Cu、Hg和Zn的质量比均高于农村和工业区。3个研究区域中积尘的重金属质量比均较高,其中Cd、Pb、Zn显著超过土壤中质量比。女生头发中Cd、Cu、Mn、Cr、Pb、Zn的质量比均比男生高,城郊和工业区学生头发中Cd、Pb质量比均比农村高,而且城郊学生头发中Pb超标率高达30.4%。此外,蔬菜、土壤、灌溉水中重金属含量之间存在着一定的正相关关系,宁波各区域环境中重金属污染情况与学生头发中Cd质量比分布基本吻合。鉴于Cd、Pb等重金属调查结果,宁波城郊和工业区周边的蔬菜种植地应引起进一步关注。     

基于SPSS岩溶地下水水化学特征的多元统计分析——以红水河刁江流域为例

运用多元统计分析方法研究红水河刁江流域岩溶地下水的水化学特征。Q型聚类分析结果表明,水化学组分的空间分布具有规律性。R型因子分析识别出影响水化学特征的4个因子:因子1为总硬度(Ca CO3),HCO-3,溶解性总固体和Ca2+,说明方解石矿物溶滤作用对水化学组分的影响;因子2为K++Na+,Cl-和NO-3,反映农药化肥以及含水介质易溶盐对水化学组分的影响;因子3为SO2-4和F-,反映工业生产对水化学组分的影响;因子4为Mg2+,表明白云石矿物溶解对水化学组分的影响。     

保定城市土壤重金属污染及潜在生态危害评价

为了解保定城市土壤重金属污染状况及潜在生态危害,以保定城市土壤为研究对象,采用单因子指数法、尼梅罗综合指数法、潜在生态危害指数法对保定城市土壤重金属污染特征及潜在生态危害进行评价。结果表明,保定城市土壤As、Cd、Hg、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni的平均值分别为9. 75 mg/kg、0. 18 mg/kg、0. 21 mg/kg、38. 99 mg/kg、66. 30 mg/kg、29. 10mg/kg、122. 36 mg/kg、28. 05 mg/kg。保定城市土壤中重金属元素平均值(除As、Ni、Cr外)均高于河北省土壤背景值,其中Hg、Pb、Zn元素的平均值较大,分别是河北省土壤背景值的5. 28倍、1. 74倍、1. 75倍,表明这些元素受到人为因素及工业活动的影响。保定城市土壤重金属污染程度从大到小依次为Zn、Pb、Hg、Cd、Cu、Cr、Ni、As,其中Cd、Pb、Cu以清洁状态为主,Hg以安全状态为主,As、Cr、Ni元素处于完全清洁状态,Zn元素出现污染,面积达到研究区面积的2. 08%。整体而言,保定城市土壤环境良好,局部污染,清洁、安全、警戒土壤面积比例分别为64. 58%、33. 33%、2. 08%,主要出现在保定市北部地区,其形成可能与工业生产及人类活动有关。保定城市土壤重金属潜在危害程度由大到小依次为Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni。各重金属元素中,产生潜在生态危害的重金属主要是Hg,已达到很强潜在生态危害水平,其余重金属均为轻度潜在生态危害;综合潜在生态危害指数(RI)达到中等生态危害程度,达到强生态危害和很强生态危害程度的面积之和占研究区总面积的35. 41%,其形成可能与工业生产有关。