黄土中主要元素主成分和聚类分析

本文就是通过主因子分析方法在黄土常量和微量元素中,找出几个对土壤性质起着决定性作用的因子。分析出在不同发生层化学组不同,因子作用也会有差异,因此算出因子在各发生层的得分,可以作为反应沉积环境和物源的科学指标。     

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...     

北京城市发展对土壤微生物群落功能多样性的影响

为研究城市发展对土壤微生物功能多样性的影响,以北京市建成区为例,采用Biolog-ECO微平板技术分析不同环路内3种类型绿地(居民区内绿地、街道边绿地、公园内绿地)土壤微生物群落功能多样性的变化.结果表明:二环内各绿地类型土壤微生物群落的AWCD(average well color development,平均颜色变化率)相对较高,分别为1.107、1.192、1.007,表明其土壤微生物群落代谢活性较高,利用碳源能力较强,其他环路土壤微生物群落利用碳源能力相对较弱;其中,各绿地类型土壤微生物群落对羧酸类碳源的利用能力最弱.城市环路梯度下居民区对土壤微生物群落多样性的影响相对较大;街道对土壤微生物群落功能多样性无显著影响(或者城市环路梯度下街道边绿地土壤微生物群落功能多样性趋同);四环～五环公园内绿地土壤微生物群落功能多样性与其他环路之间存在显著差异.对土壤微生物群落碳源利用能力进行主成分分析的结果显示,居民区内绿地、街道边绿地、公园内绿地提取的与土壤微生物碳源利用相关的主成分累积贡献率分别为86.79%、87.09%、84.92%,对主成分分离起主要作用的碳源主要是氨基酸类、糖类、多聚物类和羧酸类物质.冗余分析(RDA)表明,pH、土壤含水量是影响土壤微生物群落代谢能力和功能多样性的主要因素.城市绿地类型和环路因子对土壤微生物利用碳源分异存在一定影响,但对碳源代谢能力变异的解释量(5.91%)低于土壤理化因子的解释量(16.26%).研究显示,城市环路对土壤微生物功能多样性产生一定影响,但各环路街道边绿地土壤微生物功能多样性无显著差异,并且二环内、二环～三环、三环～四环各绿地类型土壤微生物多样性也无显著差异,说明城市发展可能使土壤微生物群落功能多样性趋于同质化.      

小尺度农田土壤中重金属的统计分析与空间分布研究

对北京市东南郊大兴区某生态农场的4个地块进行了采样分析,测定了表层土壤中Cu、Zn、Cr、Pb和Cd的含量.统计结果表明,3块大田的土壤性质之间没有显著差异,而大田与菜地间的差异较大.大田的重金属含量低于国家一级土壤质量标准,而菜地个别采样点的Cu高于一级标准,Cd高于二级标准.进一步通过相关性分析和主成分分析,研究区域土壤中的重金属可以由3个主成分反映,Cu、Zn和Cd为第一主成分,Pb和Cr为第二和第三主成分.对3个主成分因子进行空间分析,用高斯模型来拟和主成分因子的半方差函数效果最佳.第一主成分有较好的空间相关性,而第二和第三主成分的空间相关性较弱.在GIS平台上,应用克里格插值法作图分析了主成分因子的空间分布特性.第一主成分在菜地的值高于大田,第二和第三主成分从东向西逐渐降低.这一分布结果表明,土壤中Cd、Cu和Zn积累来源于蔬菜生产中的农业投入,Pb和Cr受外界影响较小.     

主成分分析在矿区农田土壤污染分析中的应用

该文运用主成分分析法对5种不同植被类型农田土壤重金属状况进行定量分析评价,结果表明,研究区5种不同植被类型土壤中8项重金属污染物可用2个主成分(PC1和PC2)来代表,二者累积贡献率可达91%。根据旋转载荷矩阵及载荷散点图可知,第1主成分中,Cu、Cr和Hg载荷最高,贡献最大,Zn、Pb、Cd和As次之,第2主成分中Ni的贡献最大。此外Ni、As与Cr、Cu、Zn、Cd、Pb和Hg表现为对斥因子,说明研究区土壤不受其共同污染。根据主成分得分可知花椒地土壤污染最为严重,荒草地、小麦地次之,油菜地和石榴地影响最小。     

四川德阳地区地下水水质综合评价

该文采用主成分分析法对四川省德阳地区12个地下水监测点水质进行综合评价,结果表明:前3个主成分因子累积贡献率已超过80%,因此前3个主成分因子可反映地下水污染程度。结合主成分分析结果与地下水指标含义:该地区主成分综合得分为正值比为负值时水质综合情况更好,该地区地下水污染可能系有机物进入地下水含水层所致。     

乡镇级饮用水水源地周边土壤重金属来源解析

文章对北方城市乡镇级集中式饮用水水源地周边土壤中的污染物进行了研究，共采集343个表层土壤样品，分析了土壤理化指标pH、OM和CEC和8项重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni，采用相关性分析、主成分分析及PMF模型对重金属的主要污染来源进行解析。研究结果显示：（1）研究区中95.3%的土壤pH处于碱性范围，pH建设用地高于农用地，OM和CEC均为农用地高于建设用地。Cd和Hg的CV分别为71.4%和160%，属于强变异和异常强变异，其他6种重金属均属于中等强度变异。PLI反映所有金属元素的富集情况，均值0.92，建设用地的富集程度高于农用地。（2）相关性分析结果显示，OM和CEC与重金属的浓度呈正相关，但并不是重金属富集的主要影响因素；p H与Pb呈负相关性，与其他重金属没有相关性。Cd、Cu、Pb、Zn 4种重金属显著正相关，且相关系数较高，说明这些元素具有同源性，As与Cd、Hg与Cd、As和Cr均不相关。（3）主成分分析及PMF解析结果显示：人类活动输入对重金属的累积起到很大的作用，其中市政污水排放源贡献率为1.8%；自然源与交通源的混合源贡献率为56.9%；工业...     

安徽宿州地区石灰岩土壤地球化学特征

为分析宿州地区石灰岩土壤元素地球化学特征,采集了石灰岩土壤样品,进行主、微量元素测试,利用SPSS软件对测试结果进行相关性及主成分分析,并采用富集因子和地累积指数方法对重金属污染程度进行了评价。结果表明:宿州地区石灰岩土壤主要由Si和Ca构成,元素Ca和Th富集明显,Al亏损严重,其他元素基本与背景值相当;重金属元素Pb、Zn、Cr符合国家一级土壤标准,Cu和As在国家一级土壤和二级土壤之间,重金属污染程度为Cu>As>Cr>Zn>Pb>V;元素Ca与V、Zr主要受控于PC1,指示了陆源碎屑的混染;Pb、Sr和As主要受控于PC2,主要受石灰岩风化的影响;PC3包括Zn、Cu、Al,反映了人类农业活动的影响;结合区域背景推断Cu、Zn主要受人类农业活动(肥料)的影响,As可能和皮革、纺织品等人类活动有关。     

基于多源辅助数据和神经网络模型的稻田土壤砷空间分布预测

合适的方法和多源的辅助数据对于准确预测土壤重金属的空间分布具有重要意义.该研究提出一种径向基函数神经网络结合普通克里格法的模型(RBFNN_OK),由主成分分析(PCA)提取的地形因子、遥感数据和邻近信息等多源辅助数据作为自变量,预测江西省都昌县稻田土壤砷空间分布.为验证RBFNN_OK的可行性:首先在全县范围内采集144个稻田表层(0～20 cm)土壤样品,运用ArcGIS地统计模块随机抽取115个(80%)采样点作为测试集,29个(20%)采样点作为验证集.其次多源辅助数据包括地形因子、遥感数据和邻近信息等14个定量因子作为预测变量,将预测变量进行主成分分析,得到前10个主成分的累积贡献率达到97.62%.再次一个特定的RBFNN_OK被用来预测土壤砷空间分布.最后将RBFNN_OK模型的预测结果与径向基神经网络模型(RBFNN)、回归克里格模型(RK)和多元逐步线性回归模型(MSLR)进行比较.结果表明,RBFNN_OK的测量值标准偏差与均方根误差的比值(RPD)较其它3种方法分别提高了14.92%、35.71%和44.67%.此外,RBFNN_OK还提供了更加真实且有关土壤砷空间分布的细节信息.RBFNN_OK取得最优效果可能归因于引入多源辅助数据,考虑多源辅助数据和土壤砷之间的多重共线性和非线性关系.该方法可为稻田土壤砷调查与环境保护提供更为精准的信息.     

基于地貌单元的安徽省耕地土壤pH空间变异及其驱动因子分析

pH值是土壤重要的化学性质，是衡量土壤质量的重要指标之一.为了解安徽省耕地土壤pH空间差异，本研究从不同地貌单元视角进行pH空间异质性分析，并利用最优参数地理探测器对其驱动因子进行探析.结果显示：安徽省耕地土壤pH为4.13～9.43，均值为6.61，整体呈中性，其中，皖西大别山区、皖南山地丘陵和江淮丘陵等海拔较高区域土壤pH显著低于皖北平原和皖江平原等低海拔区域；土壤pH呈中等程度的空间变异，其空间异质性表现为平原>丘陵>山地，整体随海拔的升高而降低；土壤pH空间变异的驱动因子排序为潜在蒸散发>降水>土地利用方式>土壤岩性>土壤类型>气温>地貌类型>蒸汽压>坡度>灌溉方式>熟制，其中，潜在蒸散发对江淮丘陵、皖西大别山和皖南山地丘陵区土壤pH空间变异影响最大，降水和土地利用方式分别是皖北平原与皖江平原区土壤pH空间变异的主导因子；各因子交互作用主要表现为非线性增强和双因子增强，其中，潜在蒸散发∩降水的空间解释力最大，表明气候因子是影响安徽省耕地土壤pH空间变异的主导驱动因素.     

南方红壤地区水稻土的肥力评价

本文在系统分析土壤肥力结构的基础上，运用模糊隶属函数及主成分分析的原理和方法生成了反映水稻土肥力状况的综合肥力指数（ＩＦＩ），以此对江西省临川县４３个水稻土种（属）的肥力状况进行了分析与评价，划分了水稻土的肥力等级，并考察了不同肥力级别水稻土各肥力指标的状况。     

Chemical characteristics of aerosols at coastal station in Hong Kong.Ⅱ.Environmental behavior of trace elements during the April 1995 to April 1996

An one-year of sampling aerosol program was carried out during the period of April 1995 to April 1996 at coastal region, Cape D‘Aguilar, in Hong Kong. The trace element composition of aerosol particles(TSP and PM10) were measured and analyzed by using the Instrumental Neutron Activation Analysis(INAA) and Inductive Couple Plasma-Mass Spectrometry(ICP-MS) techniques. The results showed that the polluted elements such as: V, Zn, As, Pb, Cd, Sb, I, Se, Bi, with high enrichment factor( E. F) values, are derived from anthropogenic sources ,while Sc, AI, Fe, Mn, Sm, La, Sr are less than 10 in E. F, these elements are related the crust and soil. The concentration of the trace elements are present seasonal variation i.e. summer low and winter high, whereas the V or noncrustal V(V^* ) present summer high and winter low, this phenomenon might be explained by local or regional oil combustion sources. Use three type of elemental ratio, e.g. La/Sm, Mn^*/V^* and Bi/Al indicate that both TSP and PM10 of La/Sm ratios are mainly related to soil and dust, Mn^*/V^* are probably represent fossil combustion and Bi/Al are possibly associated with refuse incineration, ferromanganese alloys and aluminum production. The varimax rotation factor analysis for trace elements was performed. By means of the absolute principal component analysis (APCA) and multiple regression, the contribution of trace elements to possible sources and overall means of trace elements were estimated. The results showed that the present station is impacted by the anthropogenic species, although the quantities are different during the summertime and wintertime.     

Chemical characteristics of aerosols at coastal station in Hong Kong.Ⅱ.Environmental behavior of trace elements during the April 1995 to April 1996

An one-year of sampling aerosol program was carried out during the period of April 1995 to April 1996 atcoastal region, Cape D'Aguilar, in Hong Kong. The trace element composition of aerosol particles(TSP and PM10)were measured and analyzed by using the Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA) and Inductive CouplePlasma-Mass Spectrometry(ICP-MS) techniques. The results showed that the polluted elements such as: V, Zn,As, Pb, Cd, Sb, I, Se, Bi, with high enrichment factor( E. F) values, are derived from anthropogenic sources ,while Sc, Al, Fe, Mn, Sm, La, Sr are less than 10 in E. F, these elements are related the crust and soil. Theconcentration of the trace elements are present seasonal variation i.e. summer low and winter high, whereas the Vor noncrustal V(V* ) present summer high and winter low, this phenomenon might be explained by local or regionaloil combustion sources. Use three type of elemental ratio, e.g. La/Sm, Mn* /V* and Bi/Al indicate that both TSPand PM10 of La/Sm ratios are mainly related to soil and dust, Mn*/V* are probably represent fossil combustion andBi/Al are possibly associated with refuse incineration, ferromanganese alloys and aluminum production. The varimaxrotation factor analysis for trace elements was performed. By means of the absolute principal component analysis(APCA) and multiple regression, the contribution of trace elements to possible sources and overall means of traceelements were estimated. The results showed that the present station is impacted by the anthropogenic species,although the quantities are different during the summertime and wintertime.     

影响北京地区土壤元素背景值的因素分析

用主成份分析研究了影响北京地区土壤元素背景值的主要因素。分析结果表明,影响土壤元素背景值的主要因素,在平原地区是地貌条件,在山区是成土母质。     

Modelling of the relationship between trace elements and three species of sulfur in coal

Based on the determination of several trace elements in coal particulate of different specific gravity, three-variables regression equations relate the contents of trace elements Be, Cd, Co, Pb, Cu, Ni, As and three species of sulfur in coal were well established. For elements Cd, Co, Pb, Cu and Ni, the regression equations were successfully used for prediction of these trace elements in individual part of coal with different specific gravity. Factor analysis was also used to analyze the data sets. The results showed that a three factor model can interpret the data sets reasonably. Trace elements Cd, Co, Pb, Cu, Ni, inorganic sulfide and total sulfur in coal are high correlated with the first factor. Trace elements Be, sulfate and organic sulfide are high correlated with the second factor and trace elements Cr and As are high correlated with the third factor. The factors can be interpreted by the chemical properties of these elements.     

多元统计分析在四川退耕还林区土壤肥力评价中的运用

以四川洪雅退耕还林区4种退耕还林模式和农耕地17个土壤肥力指标为例,采用多元统计的主成分分析法对土壤肥力等级进行综合评价. 借助SPSS统计软件得出土壤肥力指标前5个主成分的累计贡献率为84.17%,已足够反映原指标信息. 这5个主成分分别概括为:①土壤有效磷,铵态氮,pH水浸,水解氮,全氮,硝态氮和全磷指标;②土壤全钾、速效钾和缓效钾指标;③土壤总孔隙度、毛管孔隙度和最大持水量指标;④土壤容重,毛管持水量,pH盐浸指标;⑤土壤有机质指标. 借助SPSS统计软件计算主成分因子的综合得分. 结果显示:就各模式土壤上层比较,模式Ⅲ(牛鞭草)上层在综合得分中排名第一. 就各模式土壤下层比较,模式Ⅱ(苦竹+牛鞭草)下层在综合得分中排名第一.      

Modelling of the relationship betwen trace elements and three species of sulfur in coal

ＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｎｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｒｅｓｐｅｃｉｅｓｏｆｓｕｌｆｕｒｉｎｃｏａｌＬｕＸｉａｏｈｕａ，ＺｅｎｇＨａｎｃａｉＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＣｏｍ...     

典型冶炼行业场地土壤重金属空间分布特征及来源解析

以韶关某冶炼厂为冶炼行业典型工业区,对冶炼厂区内土壤中的Cd、Pb、Hg、Sb、As、Zn、Cu、Cr和Ni等9种重金属元素的总量和有效态含量进行了测定,利用ArcGIS 10.2进行了冶炼厂地土壤中重金属空间分布的插值分析,采用的污染状况评价方法有单因子污染指数法、富集因子法和潜在生态危害指数法,重金属来源分析方法有相关性分析法和主成分分析法.对研究区土壤的重金属污染状况及来源进行分析.结果表明,Cd和As的单因子指数为1.50和2.13,分别属于轻微污染和轻度污染;Pb的单因子指数为5.58,属于重度污染.As、Hg和Zn的富集因子为3.73、10.4和22.4,分别属于中度污染、重度污染和严重污染;Cd、Pb的富集因子超过40,属于极重污染,受人为污染程度明显.Pb和Cd的有效态占总量的质量分数较高,分别在0.57％～46.0％和0.87％～69.2％之间.其次为Zn和Cu,而Hg、Sb、Ni、As和Cr的有效态质量分数均在5％以下.研究区重金属潜在生态风险指数的空间分布由西向东整体呈由低到高再降低的变化趋势,其中北部点位的指数显著高于其他点位,可能存在局部泄漏.Hg和Sb的空间分布与其他元素不同,呈现中部区域较高、东西部区域较低的特点.相关性和主成分分析结果表明,Cu、Zn、As、Cd和Pb元素之间的相关性显著,主要来源为工业生产活动的输入;Hg和Sb元素之间具有显著的正相关性,但与其他元素无相关性;Ni的主要来源更符合自然输入的规律.     

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.