额尔齐斯河土壤重金属含量空间变异特征

以额尔齐斯河流域为研究对象,布设106个土壤采样点,采样测定表层0~40 cm土壤中重金属Cu、Zn、As、Pb及盐分含量,应用统计学和地统计学的方法分析数据的统计特征和结构特征,借助GIS技术,讨论了额尔齐斯河流域重金属及盐分含量的空间分布特征。结果表明:重金属Cu、Zn、As和Pb在土壤中的累积量分别介于17.110~157.540,56.360~2 032.980,6.370~19.880,12.19~131.520mg/kg之间,且Zn和Pb的含量远高于新疆土壤重金属元素背景值,表明了研究区Zn和Pb是区域主要污染物,具有高度累积的趋势;重金属As与Pb的块金系数最高,空间相关性较弱。而Cu与Zn的块金值相对较低,空间相关性较高,揭示重金属结构性变异和随机性变异的复合作用。土壤盐分为线性模型,主要为随机性变异,pH呈现高斯模型,结构性变异程度明显;重金属空间分布差异明显,Cu与pH、全盐的空间分布呈现较好的一致性,空间分布呈现环岛状,Zn含量分布东北多西南少,As与Pb分布北多南少,表现出较强的独立性和随机性。研究对流域重金属污染的风险评估具有借鉴意义。     

上海城市样带土壤重金属空间变异特征及污染评价

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响,选择能反映上海城郊乡梯度差异的城市样带,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb、Cr、Mn共5种重金属的空间变异结构和分布格局进行了分析,并利用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价了土壤重金属的污染程度.结果表明:土壤样品Cu、Pb、Zn、Cr、Mn这5种重金属平均含量分别为27.80、28.86、99.36、87.72、556.97 mg.kg-1.表层土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn均属中等变异,Mn、Cr呈正态分布,Cu、Pb、Zn呈对数正态分布;半方差函数模型拟合结果显示Cu、Pb、Zn、Cr符合线状模型,Mn符合指数模型.通过泛克里格插值得到城市样带表层土壤重金属含量空间分布图,发现Cu呈条带状,Cr、Mn呈岛状,Pb、Zn呈条带和岛状分布相结合的特点.土壤污染评价结果说明土壤Cr、Zn、Pb污染相对严重.土壤Cr、Zn、Pb、Mn和Cu之间呈显著相关,土壤重金属之间表现为复合污染.土壤重金属污染城郊乡梯度差异明显,工业化、城市化与城市土壤重金属空间分布密切相关.     

基于GIS的上海城市灰尘重金属空间分布特征研究

基于ArcGIS地统计分析模块,以上海市外环以内为研究区域,对上海城市道路和公园灰尘中重金属Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量水平和空间分布特征进行了研究.研究表明:上海城市灰尘重金属平均含量水平普遍较高,Pb、Cr、Cu、Ni、Zn平均含量分别为273.45、144.01、190.01、86.26、708.25 mg·kg-1,分别高出上海土壤背景值10.7、1.9、6.6、2.7、8.2倍;外环区域Pb、Zn、Ni污染严重,尤以工业区、商业区以及交通繁忙区最突出.地统计分析表明,Pb和Cu呈较弱的空间相关性,说明Pb和Cu的空间变异以人为影响为主;Zn、Cr和Ni为中等相关,说明随机性因素和结构因素对这3种元素都有较大影响;基于ArcGIS的地统计学分析工具能够较好地反映重金属污染的空间分布格局.     

基于STIRPAT模型的我国碳排放和产业结构优化研究

为考察北京市区绿地土壤重金属累积及其空间分异特征,在北京市区采集了151个绿地表层(0~20cm)土壤样品,并通过地统计分析方法研究了土壤样品中Pb等重金属元素累积及空间变异特征。结果表明:1)北京市区内绿地土壤重金属Pb、Cr、Zn、Cu的含量分别为26.9,0.33,49.64,76.85 mg/kg,存在累积现象,地积累指数分别为0.13、0.09、-0.22和-0.64,Cr和Cu地积累级别为2级,Zn和Pb地积累级别为1级。2)Pb和Zn的半变异函数最佳理论模型为高斯模型,Cr和Cu则分别为指数模型和球面模型。Pb在空间变异上为极弱的空间自相关,其余3种重金属则呈中等强度的空间自相关。3)Cu和Zn在中部和东北部含量较高,Pb中部地区含量较高,从中部向外围呈递减的趋势。Cr高值区分布比较零散,呈不规则斑块状分布。     

北京市区绿地土壤中铅等重金属累积及空间分异特征

为考察北京市区绿地土壤重金属累积及其空间分异特征,在北京市区采集了151个绿地表层(0~20cm)土壤样品,并通过地统计分析方法研究了土壤样品中Pb等重金属元素累积及空间变异特征。结果表明:1)北京市区内绿地土壤重金属Pb、Cr、Zn、Cu的含量分别为26.9,0.33,49.64,76.85 mg/kg,存在累积现象,地积累指数分别为0.13、0.09、-0.22和-0.64,Cr和Cu地积累级别为2级,Zn和Pb地积累级别为1级。2)Pb和Zn的半变异函数最佳理论模型为高斯模型,Cr和Cu则分别为指数模型和球面模型。Pb在空间变异上为极弱的空间自相关,其余3种重金属则呈中等强度的空间自相关。3)Cu和Zn在中部和东北部含量较高,Pb中部地区含量较高,从中部向外围呈递减的趋势。Cr高值区分布比较零散,呈不规则斑块状分布。     

陕西省某工业园区春季大气降尘重金属污染特征及评价

为研究陕西省某工业园区春季大气降尘中重金属元素污染特征,于2013年3月21日-6月7日使用降尘缸被动采样方法收集大气降尘样品,并利用火焰原子吸收分光光度法测定样品中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr等重金属元素的质量分数,运用ArcGIS 9.3研究其空间分布特征,并使用I_geo（地累积指数）法评价大气降尘重金属污染水平.结果表明:研究区大气降尘中w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）、w（Cd）、w（Ni）、w（Cr）的平均值分别为131.1、2 630.5、4 449.3、65.5、21.7、79.5 mg/kg,分别为陕西省表层土壤元素背景值的6.1、122.9、64.1、696.8、0.8、1.3倍.工业园区重金属元素质量分数高值区集中分布在西北-东南一带,Pb、Zn、Cu、Cd等重金属质量分数高值区位于园区中部,临近冶炼厂,Ni、Cr等质量分数高值区位于火电厂附近;重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni和Cr）质量分数水平方向高值区分布在以冶炼厂为中心0~2 km范围内,并随与冶炼厂距离的增加而逐渐降低.重金属元素相关分析表明,Cu、Pb、Zn、Cd四种元素之间及Ni与Cr之间存在极显著相关关系.聚类分析结果显示,Pb-Zn-Cu-Cd为一类,Ni-Cr为一类;结合空间分布变化特征,初步判断工业园区Pb、Zn、Cu、Cd重金属污染主要受金属冶炼和交通运输影响,影响Ni和Cr主要因素为燃煤.I_geo评价结果表明,工业园区春季大气降尘中Cd达极强污染,Pb、Zn达强-极强污染,Cu为中度污染,Cr、Ni基本无污染.      

工业发达城市土壤重金属时空变异与源解析

采集了宁波市区2003和2013年两期共1 130个土壤样品,测定了8种典型重金属元素的含量,运用污染指数评价法对土壤重金属污染程度进行了评价,运用地统计学方法剖析了污染的时空变异特征,并分别运用主成分分析和UNMIX受体模型解析了重金属的污染来源.结果表明:(1)除了As,两期重金属元素的含量均值都超过了浙江省土壤背景值和国家土壤背景值,说明土壤普遍存在重金属污染;从2003～2013年,所有元素的含量均值都不同程度地增大,说明10年间重金属污染普遍加剧;(2)单因子污染指数的评价结果表明,Hg为重度污染,Cd、Cu、Pb为中度污染,Zn、Cr、Ni为轻度污染,As为非污染状态;所有采样点的内梅罗综合污染指数都超过了警戒值,10年间综合污染指数 3、呈重度污染的样本显著增加.(3)同种元素不同时期的污染空间格局相近,不同元素则呈现一定差异,Pb和Hg,Cr、As、Cu、Zn和Ni的空间分布特征具有相似性,高值区主要集中在污染企业分布密集和人类活动频繁的海曙、江北、江东、镇海四区;(4)研究区重金属污染源主要包括两类,即以Ni、As、Cr、Zn、Cd为主要成分的工业污染源,以Pb和Hg为主要成分的生活污染源,前者源自工业废水、废气和废渣的排放;后者源自于生活垃圾、汽车尾气及道路磨损造成的颗粒物和粉尘污染.     

广东红海湾海域表层水环境中重金属含量特征及污染评价

为了研究红海湾海域水体中重金属的污染水平,2015年5月和11月在研究海域设48个采样站位进行了表层水样分析,分析了Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As共7种重金属的含量及污染特征,采用单因子污染指数评价法和综合污染评价法对研究海域的水质污染情况进行评价分析,利用变异系数法来分析了各调查站位之间污染物在空间尺度上离散程度,使用相关性分析和PCA方法分析重金属污染物的主要来源。结果表明,该海域表层海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As含量的平均值均满足《海水水质标准》二类水质要求,单因子污染指数法评价结果显示7种重金属平均含量的污染程度大体排序为:Zn＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Cr＞Hg。综合污染评价法显示评价海域表层海水中7种重金属综合污染指数的平均值均小于1,且综合污染指数整体相差不大,研究海域属于清洁海域。变异系数结果表明各站位间水体中重金属含量在调查海域空间离散度较大,研究海域的重金属污染物来自不同的污染源。相关性分析和PCA方法分析表明,重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As之间的相关系数较小,且前三个主分中的研究重金属元素正载荷较低,因此重金属元素相互之间都不具有相似的污染水平或共同的污染来源,元素之间具有共同来源的概率较低。     

基于APCS-MLR和PMF模型的赤泥堆场周边耕地土壤重金属污染源解析

为探究重庆某赤泥堆场周边耕地土壤重金属污染特征和来源,分析土壤中8种重金属元素（Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、As、Cu和Zn）含量和空间分布特征,利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤重金属污染特征进行评价,并在相关性分析的基础上采用APCS-MLR和PMF模型定量解析重金属来源.结果表明,除土壤Cr外,其他7种重金属元素含量均值均高于重庆市土壤背景值.土壤重金属整体处于中度污染水平,其中Cd、Hg和As为中度污染,Pb、Cu、Ni和Zn为轻度污染.土壤Cr、Ni、Pb、Cu和Zn空间分布格局相似,相互间呈极显著正相关（P < 0.01）;Cd、Hg和As空间分布特征有较大差异,且相互间相关性不显著（P > 0.05）.源解析表明,研究区土壤重金属来源较为复杂,APCS-MLR和PMF模型均能解析出4种相同的污染源,分别为赤泥堆场渗滤排放和自然来源、火力发电排放源、农业活动与自然来源和有色金属冶炼排放源.两种模型源解析结果差异较小,APCS-MLR模型中4种污染源贡献率分别为51.8%、18.0%、15.9%和14.3%,而在PMF模型中分别为45.9%、12.8%、21.5%和19.8%.     

株洲城郊农田土壤重金属污染特征与Pb同位素示踪

通过采集湖南株洲城郊农田区表层土壤（A层）,并分析其Cd、Hg、Pb、Zn等重金属元素含量,研究了土壤中重金属元素的污染特征.为示踪这些金属元素的来源,选择农田区典型土壤样品及湘江沉积物、污染源区土壤样品,进行重金属元素含量和Pb同位素组成测定.结果表明,农田区A层土壤受到不同程度的重金属污染,其中,Cd、Hg、Pb、Zn含量最高,分别为21.71、24.52、261.49、577.94 mg·kg^-1,且Cd、Pb、Zn元素之间显著相关,而研究区附近湘江水体和沉积物中这些元素含量没有增高,说明这些重金属不是来自湘江,而是可能主要来自冶炼厂;铅同位素显示,冶炼厂附近A层土壤²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值（1.150~1.164）低于周边区域A层土壤（1.164~1.169）,²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb值（2.108~2.122）高于周边地区（2.106~2.119）,说明受到人为污染的影响.从污染区分布空间位置和铅同位素源解析的结果看,农田区土壤中Cd、Hg、Pb、Zn等重金属的主要污染源是冶炼厂的冶炼烟气粉尘及与农耕活动有关的其他人为污染.     

某铅锌矿区农田重金属分布特征及其风险评价

为进一步探讨铅锌矿开采和冶炼地区农田重金属污染的分布特征和污染途径,以会泽县者海镇铅锌矿区周边农田土壤为研究对象,共布设496个采样点,测定表层土壤中重金属（Cd、Hg、Pb、Cu、Zn）的含量.利用自然邻点法对表层土壤中重金属含量进行插值拟合,以空间三维模型研究该地区农田土壤重金属污染特征,运用单因子指数、综合污染指数和潜在生态风险指数法对重金属污染程度进行评价,采用相关分析、主成分分析和聚类分析识别污染途径.结果表明：Cd、Hg、Pb、Cu和Zn的含量平均值（mg/kg）分别是云南省背景值的33.05、5.83、12.02、4.89和16.33倍;Cd、Hg、Pb、Zn含量空间分布表现为西北部浓度最高,且中部高于东西两侧,而Cu与此相反;单因子指数评价结果显示99.8%的土样达到Cd重度污染,其次是Cu（82.06%）、Zn（62.50%）;综合污染指数表明,研究区均处于重度污染程度,西北部尤为严重;综合生态风险评价表明,中部风险高两边低,Cd的贡献率最大占61%;相关分析结果显示,Zn、Cd、Pb、Hg之间呈显著正相关性（P < 0.01）,表明其污染途径相近;主成分分析和聚类分析表明,Cd、Hg、Pb、Zn污染途径主要与人类活动有关,Cu主要受自然因素影响,因此对该地区土壤重金属的修复和治理应综合考虑人为因素和自然因素的影响.     

引黄灌区不同尺度农田土壤重金属空间分布及污染评价：以银川市兴庆区为例

确定农田土壤重金属分布及其污染状况,对于评价农业生态环境质量、保障食品安全和人类健康都具有重要作用.以宁夏引黄灌区农田土壤为研究对象,在10 m(L尺度)和1 m(M尺度)两种尺度上网格取样,共取耕层土样(0~20 cm)223个,利用经典统计和地统计相结合的方法对土壤铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)、镉(Cd)和铅(Pb)的空间变异性进行研究,并利用单因子指数(Pi)和内梅罗综合指数(P综)评价土壤重金属的污染程度.结果表明,两种尺度下,Cu、Zn、Cr、Cd、Pb均属中等变异性,其变异系数(CV)顺序为:Cd>Pb>Cr>Zn>Cu.地统计分析表明,L尺度下Cd和M尺度下Pb块金系数为100%,表现为纯块金效应,主要受随机因素影响,具较弱的空间相关性.其它重金属元素在两种尺度下块金系数均小于25%,说明主要受结构性因素的影响,具有强烈的空间相关性.结合Pi和P综值可知,两种尺度下除了Cu外,其它4种重金属元素出现轻度污染的样点数较多,表明研究区已出现重金属富集的趋势.     

葫芦岛市土壤、蔬菜重金属污染空间变化规律

采用Ｋrige插值法分析葫芦岛市土壤重金属的空间变化规律,测定葫芦岛市土壤、蔬菜、粮食中Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的含量,应用指数方程和幂指数方程描述重金属与污染源的关系,分析土壤重金属的来源,并通过对当地种植和市售蔬菜、粮食重金属的比较,研究冶炼-氯碱工业对土壤与农作物生态系统的影响.结果发现葫芦岛市土壤受到重金属污染严重,Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的平均含量分别是1.422、 443.1、 60.94、 4 084、 247.8 mg·kg^-1,最大值分别达到6.092、 3 195、 341.7、 35 157、 1 557 mg·kg^-1,Cd、Zn污染属于重污染,Hg、Pb、Cu属于中度污染.土壤中Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的污染主要呈现以葫芦岛锌厂为中心,向外围辐散降低的规律,其中Hg还受到氯碱工业的影响.葫芦岛市土壤重金属主要来源于大气沉降,指数方程和幂指数方程均能很好地描述Pb、Cd、Zn、Cu在土壤中随距离的变化趋势.地产农作物的重金属含量远高于市售农作物,则进一步说明了重金属对葫芦岛市土壤生态系统带来了严重影响.     

基于GIS对宁夏某铜银矿区周边土壤重金属来源解析

以中卫市沙坡头区南部崾岘子沟汇水区为研究区,采用网格布点法采集0~20 cm表层土壤样品194份,对Ni、Cu、Zn、As、Ag、Cr、Cd、Hg和Pb这9种重金属元素进行含量测定,采用PMF源解析模型和IDW插值法分析重金属的来源和空间分布,利用ArcGIS空间统计分析工具进行空间自相关和聚类与异常值分析,得到土壤中重金属来源的分布区域.结果表明,研究区Hg、Ag、Cd和Pb平均值分别为背景值的20.48、3.13、2.23和1.12倍,Cd、Cu、Pb和As最大值分别为筛选值的10.92、5.52、2.03和1.39倍,污染较为严重;Cu、Cd、Pb和Hg的变异系数大小为：Cu （283.23%）>Cd （224.77%）>Pb （144.40%）>Hg （67.12%）,受人类活动影响密切;PMF源解析得到4个主要污染源：自然母质源（32%）、矿业活动和交通运输综合源（17.1%）、工业活动和大气沉降综合源（40.3%）及农业活动和农田压砂综合源（10.6%）,代表元素分别为Cr和Ni,As和Cu,Hg以及Cd;空间统计分析结果表明土壤重金属主要污染源为矿业活动和农业活动,污染严重的区域分布在研究区南部的矿区和研究区东部、中部和西北部的种植区.     

宝鸡市长青镇冶炼厂周围土壤重金属污染与健康风险评估

以宝鸡市长青镇冶炼厂周围土壤为研究对象,分析了Pb、Zn、Cr和Cu的含量,评估了其健康风险,对污染源进行解析。研究结果表明:Pb、Zn、Cr和Cu的含量均高于背景值,且从表层向下浓度逐渐降低;均处于中污染-重污染以内,污染顺序为:Pb≥Cr≥Zn>Cu;儿童日暴露量、单因子非致癌健康风险和总非致癌健康风险均大于成人,成人和儿童的日暴露量和非致癌健康风险顺序为经口摄入>皮肤接触吸收>呼吸吸入,均不存在非致癌健康风险和总风险;Cr对儿童经呼吸暴露的致癌健康风险大于成人,且均不可能造成致癌健康影响;源解析显示Pb、Cr和Cu具有相同的污染源,而Zn有不同的污染源。     

Spatial distribution and pollution assessment of heavy metals in urban soils from southwest China

To identify the concentrations and sources of heavy metals, and to assess soil environmental quality, 63 soil samples were collected in Yibin City, Sichuan Province, China. Mean concentrations of As, Pb, Zn, and Cu were 10.55, 61.23, 138.88 and 56.35 mg/kg, respectively. As concentrations were comparable to background values, while Pb, Zn, and Cu concentrations were higher than their corresponding background values. Industrial areas exhibited the highest concentrations of As, Pb, Zn, and Cu, while the lowest concentrations occurred in parks. Statistical analysis was performed and two cluster groups of metals were identified with Pb, Zn, and Cu in one group and As in the other. Spatial distribution maps indicated that Pb, Zn, and Cu were mainly controlled by anthropogenic activities, whereas As could be mainly accounted for by soil parent materials. Pollution index values of As, Pb, Zn, and Cu varied in the range of 0.24-1.93, 0.66-7.24, 0.42-4.19, and 0.62-5.25, with mean values of 0.86, 1.98, 1.61, and 1.78, respectively. The integrated pollution index (IPI) values of these metals varied from 0.82 to 3.54, with a mean of 1.6 and more than 90% of soil samples were moderately or highly contaminated with heavy metals. The spatial distribution of IPI showed that newer urban areas displayed relatively lower heavy metal contamination in comparison with older urban areas.     

Characterizing spatial distribution and sources of heavy metals in the soils from mining-smelting activities in Shuikoushan, Hunan Province, China

The spatial variation of heavy metals in the soils in Shuikoushan mining-smelting area, Hunan Province, China, was investigated using multivariate and geo-statistic analysis. A total of 106 composite soil samples were collected in an area of about 100 km2. Concentrations of total As, Cd, Pb, Zn, Cu and Cr were measured using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Arsenic and Pb were found to have a common source, indicating the same sources and spreading processes, such as aerosols and airborne particulates from smelting chimneys. Airborne sources from smelting chimneys contributed greatly to Cd in the area, which demonstrated the same dispersion pattern as As and Pb. However, two hot spots of Cd around smelters were possibly enlarged by wastewaters, demonstrating another important source of Cd in Shuikouhsan. Geo-statistic interpolated mapping demonstrated that hotspots of Zn were only found proximal to the large smelters, suggesting that Zn primarily came from the chimneys of larger smelters. The major Cu hot-spots appeared closely to the tailing dam, indicating that weathering and leaching of tailings were the major sources of Cu contamination in Shuikoushan. Our findings indicated that airborne volatile particles and aerosols contributed the most to As, Cd, Pb, Zn and Cu contamination, while Cd and Cu may also derive from the discharge of wastewater from smelters and the leaching of tailings, respectively.     

南黄海南部海域表层沉积物重金属来源解析及风险评价

基于2012年夏季对南黄海南部海域的调查资料,分析了表层沉积物中7种重金属元素的含量分布特征;采用多元统计分析,揭示了研究区表层沉积物重金属污染的主要来源及各元素之间的相关性;应用地质累积指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对重金属元素进行了污染及风险分析.结果表明:Cd、Pb的含量均符合国标规定的一类沉积物标准,Zn、Cu、Cr在绝大部分站位也都低于国标规定的一类沉积物的最高标准,仅在个别站位处达到二类或三类沉积物标准;除Cr、Cd、Mn外,其余各重金属与Al2O3、平均粒径之间有显著的相关性,表明它们均以自然来源为主,并受到沉积物粒度的控制,遵循"元素的粒度控制律";Cr、Cd、Mn与Al2O3的相关系数较小,表明其可能受到人为污染源的影响.通过主成分分析和聚类分析可将7种重金属元素辨识为2个主成分,PC1(Zn、Cu、Pb、Fe、Mn)为自然源因子,PC2(Cr、Cd)为工农业源因子;其中,Cr、Cd在PC1和PC2上均具有一定的正载荷,受自然地质背景和人类活动的共同控制.地质累积指数法评价结果表明,Zn、Cu、Cd、Pb整体均处于清洁级别,而Cr则处于轻微污染水平,污染程度排序依次为CrPbCdZnCu;潜在生态风险评价结果表明,各元素潜在生态危害等级排序依次为CdPbCuCrZn,Cr、Zn、Cu和Pb均为低生态危害等级,Cd以低中等生态危害等级为主,局部出现较重生态危害等级,综合潜在生态风险评价为低度.