多元统计与铅同位素示踪解析旱地垂直剖面土壤中重金属来源

用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析了厦门市旱地2个垂直剖面土壤中26种重金属元素的含量,研究了剖面土壤中重金属元素的分布特征,环境风险及污染来源.综合内梅罗综合污染指数法,地质累积指数法和潜在生态危害指数法的评价结果,Cd为厦门市旱地土壤的主要污染因子;土壤重金属污染严重的为50~60 cm深度.多元统计分析结果表明,重金属的主要来源为农业生产活动与自然源,其中主要污染因子Cd来自于农业生产的影响.对垂直剖面土壤的酸可溶相铅同位素组成与厦门市潜在污染源的铅同位素进行对比分析.结果表明,厦门市旱地土壤中,铅主要来源于污泥和土壤母质层.根据剖面土壤在~(206)Pb/~(207)Pb-~(206)Pb/~(204)Pb图中的分布特征,利用铅同位素二元混合模型计算出P180剖面和P181剖面母质层的贡献率的平均值分别为54.36%和42.88%,污泥的贡献率平均值分别为45.64%和57.12%,表明旱地剖面土壤中铅主要来源为母质层和城市污泥,与多元统计分析结果相一致.     

泉州市不同功能区土壤铅同位素组成及其来源分析

为查明泉州市土壤铅的污染来源,采集了泉州市不同功能区表层(O～20cm)土壤及城市环境污染端元(燃煤尘、汽车尾气尘、污泥)样品.采用ICP-MS测定土壤Pb含量,用热电质谱仪测定各样品的铅同位素组成.分析结果表明,泉州市不同功能区表层土壤已受到一定程度铅污染;泉州市土壤铅同位素208 Pb/(207+206)Pb和206Pb/207 Pb比值变化较大,分别为1.0769～ 1.1486和1.1150～1.2142;泉州市区各端元组分铅同位素组成差别比较大,可以有效示踪和鉴别泉州市区环境铅的污染来源.运用铅同位素示踪技术追踪土壤铅的污染来源结果表明,泉州市区土壤总铅同位素和可溶相铅同位素组成变化较大,土壤中铅来源较为复杂.交通繁忙区土壤铅污染主要来源于汽车尾气排放,农业区土壤铅主要来源于城市污泥与当地土壤背景,商业区土壤铅主要来源于城市污泥与燃煤尘及其煤渣的排放,居民区土壤铅污染主要受城市污泥与汽车尾气排放影响.     

厦门某旱地土壤垂直剖面中重金属迁移规律及来源解析

采用ICP-MS和TIMS分析测定厦门市农业区某旱地土壤垂直剖面中8种重金属元素(V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr和Pb)含量及铅锶同位素组成,重点分析土壤剖面金属的纵向分层和淋失迁移特征.结果表明,除Sr外,其余重金属在大部分剖面深度中均未超过背景值,表明受外来源的影响较小. Sr在整个剖面的迁移系数均大于0,表明存在不同程度的富集; Zn和Co在近地表处富集; Cr、Ni和Cu在整个剖面中以亏损为主; V和Pb受外来活动的干扰小.淋洗迁移特征分析表明,Sr和Pb淋洗下移较活跃,其下移深度较大,但Pb下移深度低于Sr下移深度.因子分析表明,重金属主要为自然因子的输入,其次为农业活动和交通运输等复杂人为活动的输入.富集因子分析表明,Sr受外源不同程度影响.铅锶同位素组成分析表明,垂直剖面土壤中Pb主要来源于母质层,而Sr除来源于母质层外,还受到复杂人为源的影响,并已有向底层(30～70 cm)迁移的趋势.     

泉州市大气降尘中金属元素污染特征及来源解析

测定了泉州市不同功能区大气降尘中23种金属元素的含量,采用多种方法对其富集程度、污染水平及生态风险进行评价,并用多元统计分析法结合Pb、Sr同位素示踪对污染来源进行解析.结果表明:泉州市大气降尘中不同金属含量空间分布差异较大;富集因子和地累积指数表明,Cd、Hg、Zn、Ca、Pb、Cu、Ni、Sr的富集程度及污染水平相对较高;生态风险指数显示,所有功能区的多元素综合潜在生态风险程度极高,由高到低顺序为工业区交通繁忙区商业区居住区风景区农业区;Cd和Hg的潜在生态危害程度极高,二者对综合潜在生态风险指数的贡献达95.56%.多元统计分析结果表明,V、Fe、Ba、Bi、Ni、Sr、Pb、Cs、Sc、Zn、Cd主要来源于工业污染和交通排放,Th、U、Rb、Y、Ti主要来源于土壤尘,Li、Mn、Cu、Hg、Cr、Co、Ca主要来源于燃煤.铅同位素三元混合模型计算得到降尘中铅来源主要为土壤母质(29.41%~64.00%)、燃煤尘(22.53%~60.48%)和汽车尾气(3.13%~13.47%);87Sr/86Sr和1/Sr分布图显示降尘中锶来源主要为燃煤尘和汽车尾气.     

铅稳定同位素在沉积物重金属污染溯源中的应用

稳定铅同位素是示踪环境重金属来源的重要手段.通过分析测定泉州湾周边地区常见端元组分及采集自泉州湾洛阳江河口潮间带24个表层沉积物的稳定铅同位素组成,利用铅同位素的指纹参数对沉积物中铅的来源进行示踪.结果表明,潮间带沉积物中的铅主要受汽车尾气、工业生产和污水排放的影响.其中,位于交通繁忙区的采样点因为受到工业及汽车尾气排放的双重影响,污染最为严重.不同来源端元的稳定铅同位素组成相差较大,利用端元组分及沉积物206 pb/207 Pb和208 Pb/(206 Pb+ 207 Pb)比值的差别,可以追溯沉积物中铅的来源.     

泉州湾洛阳江河口潮间带柱状沉积物铅同位素组成的变化与来源

不同源区铅同位素的组成不同,可以利用铅同位素的这种“指纹”特征来示踪铅的不同来源.泉州湾洛阳江河口潮间带柱状沉积物中,从底层到表层其铅同位素组成呈现出一定的变化规律,其中207 pb/204Pb呈上升趋势,206 Pb/2077 Pb和208 Pb/(2066pb+207 Pb)呈下降趋势.铅污染的来源主要与工业生产、污水排放和燃油尾气排放有关,受燃煤的影响很少,从底层到表层铅同位素组成的演化趋势为:由工业及污水排放逐渐向汽车尾气方向飘移结合定年分析,推断出油铅的污染起源于20世纪80年代中期,其污染呈不断加重趋势;其中表层沉积物中铅的污染受汽车尾气排放的影响最为严重.对不同时期沉积物中铅污染的来源及其相对贡献率研究表明,1973年到1984年间,沉积物受燃油铅的影响较少,其污染来源主要以工业污染为主,其贡献率占70％以上;1984到1994年间汽车尾气铅的贡献率迅速上升,占到了50％;而1996年到2008年汽车尾气铅的贡献率逐渐增加,由50％上升到了66％.     

福建九龙江下游潮间带沉积物铅污染及同位素示踪

通过分析九龙江下游潮间带23个表层沉积物及周边地区典型端元组分的铅含量和铅同位素组成(206Pb/207Pb和208Pb/206Pb),以评估铅的空间分布,并采用铅同位素二元和三元混合模型探讨铅来源及各源的相对贡献率.结果表明,九龙江下游潮间带表层沉积物中铅含量范围为38.50~128.50mg/kg(平均80.60mg/kg),地质累积指数法、富集系数法和潜在生态危害指数法评价结果表明研究区沉积物中的铅为轻度~中等污染与轻度潜在生态危害.沉积物铅同位素组成中206Pb/207Pb和208Pb/206Pb的范围分别为1.1651~1.1924和1.9640~2.1071,大多数采样点处沉积物中的铅主要来源于九龙江上游铅锌矿和土壤母质,受汽车尾气的影响很小;九龙江河口上端沉积物Pb主要来源为铅锌矿、土壤母质和燃煤,相对贡献率范围分别为26.74%~56.61%、18.85%~19.91%和24.20%~58.53%;九龙江河口外端沉积物Pb主要来源有铅锌矿、土壤母质、燃煤和船舶油漆,相对贡献率分别为20.06%、13.75%、7.52%和58.67%;其余采样点处Pb主要来源为铅锌矿和土壤母质,相对贡献率范围分别为20.00%~95.62%和4.38%~80.00%.     

大气降尘中重金属污染源解析研究进展

重金属污染是大气降尘污染的一个重要方面,治理污染首先要查明污染源。文章概述了近几年来国内外大气降尘重金属污染源解析的常用方法及其研究方法中的一些特点,重点阐述了铅、锶同位素示踪技术在大气降尘中重金属污染溯源研究中的应用,针对以往研究工作的不足和存在的问题,指出了今后重金属污染源解析研究中的重点:采用Pb、Sr同位素示踪法结合元素地球化学追踪重金属污染源和评价污染程度;利用Pb、Sr同位素示踪技术研究大气降尘重金属污染物的迁移转化规律。     

厦门西港近岸沉积物重金属污染历史及源解析

分析厦门西港潮间带柱状沉积物中14种重金属元素(Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Cd、Sb、Tl、Pb、Fe和Hg)的垂向分布特征、污染历史和污染来源.结果表明, 1795年之前,多数重金属元素含量变化趋势较平稳;1795~1849年间,Sc、Cr、Co、Ni、Cu、Sr、Cd、Tl、Pb和Hg含量有明显增加;2001~2011年间,Sc、Cr、Co、Sr、Tl、Pb和Hg含量又有增加趋势.多元统计分析结果表明,沉积柱中重金属元素主要有3大来源:交通和工业活动、自然源、工业和生活污水排放,贡献率分别是72.87%、12.20%和10.99%.柱状沉积物中铅同位素示踪分析表明,铅同位素组成从底层至表层由工业活动及污水排放逐步向机动车尾气排放漂移,厦门西港近岸海域中铅污染主要受交通和工业活动、工业和生活污水排放的影响.     

同位素示踪技术在沉积物重金属污染溯源中的应用

沉积物重金属污染及其防治愈来愈受重视,查明污染源是有效治理污染的前提。文章概述了近年来国内外铅、锶等同位素、放射性核素示踪技术在沉积物重金属污染溯源研究中的应用,针对以往研究工作的不足和存在的问题,指出了今后沉积物中重金属污染源解析研究中的重点:采用Pb、Sr、Zn等同位素示踪法,结合多元统计及其它元素地球化学信息追踪重金属污染源和评价污染程度。     

青海民和-海石湾一带重金属异常源初探

利用青海省海东地区多目标地球化学调查获取的大量数据,通过先相关分析再因子分析等多元统计分析方法,对造成青海省民和-海石湾一带表层土壤中Cd、Cr、Hg、Pb四种元素大面积异常的原因进行初步分析。结果表明,Cd、Hg、Pb这三种重金属异常主要与当地的工业生产、交通运输等人类活动有关;而Cr元素不仅与人类的生产生活活动有关,还与成土母质固有的地球化学特性关系密切。废渣、煤屑对异常的形成影响有限,工业废气、燃煤、机动车尾气等产生的大气降尘、扬尘等是主要的异常源。这为生态评价和污染防治提供了重要参考。     

福建省泉州湾大气降尘中的重金属元素的沉降特征

2004年7月-2005年7月分季度对泉州湾大气降尘样品进行采集.利用ICP-AES对降尘中重金属元素含量进行了测定并利用ICP-MS对样品中Pb同位素组成进行了分析.通过对不同重金属元素的年沉降通量的计算及与国内外其他研究区的对比发现,泉州地区大气降尘已经受到一定程度的重金属污染,但与国内经济发达地区相比空气质量相对较好.Pb同位素研究表明,人们的生产活动可能是大气沉降中Pb污染的主要来源.富集因子的计算表明,Cd,Pb,Zn,Cr,Cu和Ni明显受到人为活动的影响.人们的生产活动、化石燃料的燃烧、污染土壤风化过程等可能是大气降尘中重金属的主要来源.      

三门峡某铅厂遗留场地土壤重金属空间分布特征及来源解析

我国各大城市目前正在进行大规模的工业企业搬迁,并产生了众多污染搬迁遗留场地,其中重金属污染尤为严峻.为了分析三门峡某铅厂遗留场地土壤重金属的污染状况、空间分布和污染来源,采用地统计学分析场地土壤重金属的空间变异规律和分布特征,并利用PMF模型解析场地土壤重金属的主要来源.结果表明,土壤中As、Cd、Cu、Pb、Hg和Ni的平均值远超过河南省土壤环境背景值,As、Cd、Pb和Hg含量超过场地土壤污染风险筛选值,As、Pb和Hg含量超过场地土壤污染风险管控值.Cr的高值区位于废渣堆场北侧,Ni和Cd高值区位于废渣堆场北侧和场地南侧,As的高值区位于废渣堆场南侧与生活区之间,Cu和Pb高值区较为分散,主要集中于中部的原料堆场和炼炉区,Ni和Cd、Cu和Pb具有相同的空间分布特征.基于PMF模型可知,7种重金属有3种主要来源,Cd以废渣堆积源为主,贡献率为87.60%;Cu、Pb和Hg以土壤母质源为主,贡献率分别为92.50%、75.20%和95.40%;Cr、Ni和As以原料粉尘废气源为主,贡献率分别为80.80%、83.30%和62.00%.     

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.     

安徽典型硫铁矿集中开采区土壤重金属污染特征及来源解析

为查明安徽某典型硫铁矿集中开采区周边土壤重金属元素污染特征及污染来源,采集了研究区42个表层土壤样品和2个垂向剖面的16个土壤样品测定其pH值及Zn、Cu、Cd、Pb、Cr、Ni、Hg和As重金属元素含量,运用ArcGIS反距离权重插值法、内梅罗综合指数法、主成分分析法和绝对因子得分-多元线性回归（APCS-MLR）受体模型等方法进行了重金属元素分布特征分析、污染评价和来源解析.结果表明,土壤中8种重金属元素的含量平均值是铜陵地区背景值的1.03~13.14倍,Zn、Cu、Cd、Pb、Hg和As这6种重金属元素局部富集明显,在空间分布上与采矿活动位置基本一致.单因子污染指数评价显示,Zn、Cu、Cd、Pb和As这5种元素存在不同程度的污染风险,Cd和Cu元素污染程度最为严重,中度污染以上占比分别为47.62%和42.86%;内梅罗综合污染指数评价显示,研究区土壤样点中度污染以上占比为61.90%;地累积指数评价显示,研究区Zn、Cu、Cd、Pb、Hg和As这6种重金属元素污染程度主要为轻污染~强污染.在土壤剖面垂向变化上,重金属元素易在土壤表层富集,向深部迁移较缓慢,高含量主要在1 m以上位置.源解析表明,Zn、Pb和As的来源中地质高背景和采矿活动贡献率分别为37.82%、43.49%和46.63%,成土母质风化的自然来源贡献率分别为34.02%、40.88%和38.52%;Cr和Ni来源主要为成土母质风化的自然来源,贡献率分别为91.95%和73.68%;Cu的来源中地质高背景和采矿活动贡献率为41.91%,大气沉降和农业综合源贡献率为41.30%;Hg的来源较多,成土母质风化的自然来源贡献率为35.60%,地质高背景和采矿活动贡献率为29.87%,未知来源贡献率为34.05%;Cd的主要来源为大气沉降和农业综合源,贡献率为81.81%.