基于PMF模型的兰州耕地土壤重金属来源解析

为了分析Pb、Cd、Cr、Hg、As、Cu、Zn、Ni等8种重金属的污染状况、空间分布及污染来源.2019年9月共采集382个兰州耕地表层土壤样品,并测定其重金属含量.结果表明：①兰州市耕地土壤重金属Pb、Cd、Cr、Hg、As、Cu、Zn、Ni的平均含量分别为20.96,0.24,0.05,6.40,8.36,48.57,101.92,34.34mg/kg,其中Hg的均值超过国家土壤污染风险筛选值,Cd、Hg、Cu、Zn、Ni的均值超过兰州市土壤背景值.内罗梅综合指数表明研究区耕地52.62%样点呈现轻度污染,37.70%样点呈现中度污染,3.66%样点呈现重度污染,无重金属污染的样点占6.02%.潜在生态风险指数表明13.09%的样点属于轻微生态风险,68.85%的样点属于中等生态风险,17.54%的样点属于强生态风险,0.52%的样点属于很强生态风险.②基于PMF模型可知8种重金属有4种主要来源,其中Pb、Cd、Zn、Ni以交通运输源为主,贡献率分别为52.4%、50.7%、56.7%和50.2%;Hg以农业活动和医疗设备源为主,贡献率为83.7%;Cr、Cu和Ni以自然源为主,贡献率分别为81.2%和61.3%和49.8%;As以工业活动源为主,贡献率为68.3%.③从空间分布来看,研究区内除Cr外,Pb、Cd、As、Cu、Zn、Ni在城关区和七里河区都有高值区出现,其中Zn和Ni的高值范围较广,可能与人为影响有关;Hg在城关区、安宁区、七里河区以外的研究区内均有高值出现.     

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%.     

滇东南峰丛洼地土壤重金属含量、来源及潜在生态风险评价

为全面了解云南东南部峰丛洼地地区土壤重金属的污染特征及生态风险状况,采用网格化方法采集旱地和水田表层土样共199个,测定其Cd、As、Hg、Cr、Pb、Zn、Cu和Ni含量.分别采用地累积指数法和潜在生态危害指数(RI)法评价土壤重金属污染和潜在生态风险程度,应用聚类分析和绝对主成分分数/多元线性回归(APCS/MLR)法对重金属的来源及贡献大小进行分析.结果表明,土壤Cd、Hg、Cr、Ni和Zn出现不同程度的富集,分别达云南背景值的16. 00、7. 29、1. 46、1. 45和2. 39倍;土壤重金属平均RI为1 039. 3,属于重度生态风险水平,Hg和Cd是主要的生态风险因子;多元统计分析表明,重金属主要有4个来源:化石燃料燃烧(源1)、交通运输(源2)、自然背景(源3)和农业生产(源4),Cd、Cr和Ni的来源以源1为主,Pb和Zn的主要来源为源2,Cu主要受源3控制(贡献率77. 86%),源4为Hg的主导来源(70. 37%),源1和源4对As的贡献率分别为46. 71%、49. 46%.     

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.     

基于乡镇尺度的地质高背景区耕地土壤重金属来源分析与风险评价

西南地区由于广泛发育碳酸盐岩导致土壤重金属具有天然的高背景属性,在重金属地质高背景区开展生态风险评价和识别重金属潜在来源对土壤污染防治、农产品安全保障具有重要意义.基于乡镇尺度,在重庆市奉节县青龙镇采集耕地表层土壤样品307件,分析了土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn重金属含量及pH,采用地统计学,绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型探讨研究区域内8种重金属污染空间分布特征及来源,利用内梅罗指数(P_综)和潜在生态风险指数(RI)开展土壤风险评价.结果表明,耕地土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的平均值和中位数超过重庆市土壤背景值,其中Cd、As累积效应较为明显.与农用地土壤筛选值相比,Cd超标率最高,达52.12%.土壤中重金属含量空间分布格局呈现出南部整体高,高值区呈条带状分布;北部整体低,高值区呈点状分布.APCS-MLR模型表明研究区耕地土壤重金属Cr、Zn、Ni和Cu以自然来源为主,主要受地质背景控制,贡献率分别为86.62%、85.46%、76.44%和64.34%;As、Pb和Hg的来源以工业源为主,受煤矿...     

新疆和硕绿洲农田土壤重金属污染及生态风险

新疆和硕绿洲采集82个耕地土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量。采用地统计法、污染负荷指数(PLI)和潜在生态风险指数(RI)评估农田土壤重金属污染和潜在生态风险,并讨论重金属主要来源。结果表明:(1)和硕绿洲农田土壤所有重金属元素含量平均值均未超出国家二级标准的限值,Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量的平均值分别超出新疆灌耕土背景值的2.0、1.51、1.18、2.13和8.47倍。(2)农田土壤Cd与Zn呈现中度污染,Cr、Cu、Ni和Pb轻度污染,Mn轻微污染,As无污染。研究区PLI平均值呈现轻度污染。(3)各重金属元素单项生态风险指数从大到小依次为:Cd、Ni、As、Cu、Cr、Zn与Pb。农田RI平均值属于轻微生态风险。重金属元素含量、污染与生态风险空间分布格局各不相同。(4)和硕绿洲农田土壤As、Pb和Zn主要受到人为因素的影响,Cr、Cu、Mn和Ni主要受到土壤地球化学作用的影响,Cd受人为污染和自然因素共同影响。Cd是研究区农田土壤主要的污染因子之一,对农田土壤污染及潜在生态风险的贡献较大,农田土壤Cd污染值得关注。     

中国北方某市城市绿地土壤重金属空间分布特征、污染评价及来源解析

为掌握北方某市城市中心区绿地土壤环境状况,对其中心区城市绿地土壤重金属（Cd、Hg、As、Pb、Cu、Cr、Zn和Ni）的空间分布、来源及污染现状进行分析和评价.结果表明,该市中心区的城市绿地土壤环境质量整体良好.土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni的含量均值分别为：0.172、0.202、9.02、34.7、57.0、31.2、85.7以及26.3mg·kg^-1.Cd、Hg、Pb和Zn平均含量均超过同为北方地区的京津唐土壤背景值.所有点位各项重金属含量均不超过国家建设用地土壤污染风险管控标准的污染风险筛选值.空间上,As、Cr和Ni含量高值出现于西北部;Cd和Zn含量高值出现于东北部;Hg、Pb和Cu的高值区集中在城市核心区.对于不同土地利用类型土壤,Cd、Zn和Ni在企业绿地土壤中含量显著高于其他元素,Hg、Pb和Cu等在公园绿地和居民绿地土壤中含量较高.土壤污染评价结果表明,97.2%的样点内梅罗综合污染指数小于1,为清洁土壤;所有样点潜在生态风险指数均小于80,属轻微生态风险水平.多元统计分析表明,Cu、Pb和Hg为人为源,与古建筑保护的彩绘以及对古树保护采用杀虫剂有关;Cr为自然源,可能来源于土壤母质和地球化学过程;Cd、Zn、Ni和As为混合来源,部分可能来源于人类活动和工业生产,另一部分来源于岩石的风化和土壤母质等.利用受体模型对超标元素进行来源定量解析,Cd按来源贡献率高低依次为源2（占46.1%）、源3（占33.1%）、源1（17.7%）和其他源（占3.1%）;Cu源贡献率主要为源1（占93.0%）;Zn源贡献率依次为源1（占52.4%）、源3（占24.2%）、源2（占20.0%）以及其他源（占3.4%）;Ni源贡献率依次为源1（占56.3%）、源2（占37.8%）以及源3（占5.8%）.推测源1和源3为人为源,源2为自然来源.     

宿南矿区土壤重金属含量特征及其来源解析

为研究淮北煤田宿南矿区土壤重金属含量特征,测试了土壤中重金属Fe、Mn、Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu的含量,采用地累积污染指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属污染进行评价,并运用多元统计分析对重金属污染来源进行解析。结果表明,Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu的均值含量不超过土壤环境质量二级标准;综合评价结果显示,Cd污染累积程度明显,且Cd是最主要的生态风险因子;聚类分析将重金属划分为具有相似地球化学过程的3组,即Ⅰ类(Fe、Ni和Pb)、Ⅱ类(Mn、Cu和Cd)和Ⅲ类(Zn和Cr);主成分分析从重金属元素中筛选出3个主成分(PC1、PC2和PC3),PC1(Mn、Cu和Cd)表示为煤矿开采与道路煤尘扩散污染,PC2(Fe、Ni和Pb)解析为土壤母质与尾气排放作用,PC3(Zn和Cr)表示交通运输与农业生产活动污染。     

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%.     

开都河下游绿洲耕地土壤重金属污染及潜在生态风险

开都河下游绿洲采集98个耕地土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量.基于地统计法,污染负荷指数法和潜在生态风险指数法研究耕地土壤重金属污染和潜在生态风险,并对重金属的来源进行讨论.结果表明:(1)研究区Cd含量平均值超出《国家土壤环境质量标准》中Ⅱ级标准的11.08倍.Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量的平均值分别超出新疆灌耕土背景值的55.42、1.32、1.36、3.40和5.14倍.重金属元素空间分布各不相同,部分区域出现高值区,表明人类活动对耕地土壤环境具有负面效应.(2)研究区耕地土壤Cd呈现重度污染,Pb呈现中度污染,Cr、Cu、Ni和Zn呈现轻度污染,As和Mn呈现无污染态势.Cd是污染面积最大,污染程度最高的元素.研究区污染负荷指数PLI的平均值为1.68,呈现轻度污染.(3)各重金属元素单项生态风险指数(E)的平均值从大到小依次为:Cd、Ni、As、Cu、Pb、Cr与Zn.研究区综合生态风险指数(RI)的平均值为355.31,属于较强生态风险.(4)研究区耕地土壤As、Cd、Pb和Zn主要受到人类活动的影响,Cr、Cu、Mn和Ni主要受到土壤地球化学特征的控制.Cd是研究区耕地土壤主要的污染因子,对PLI和RI的贡献很大,耕地土壤中Cd污染必须关注.     

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...     

天山北坡经济带土壤重金属来源及污染评价

为定量识别与评价天山北坡经济带中奇台、吉木萨尔、阜康等地区土壤重金属来源与生态风险,对该区域171个表层土壤中Zn、Cu、Cr、Pb、Hg、As和Cd7种常见重金属的含量进行测定.运用统计学方法、主成分分析、正定矩阵因子分解（PMF）与潜在生态风险指数进行重金属污染程度评价以及来源分析.结果表明,研究区土壤Zn、Cu与Cr之外,Pb、Hg、As和Cd分别超过了新疆土壤背景值4.1、2.0、8.0和48.0倍;与国家土壤重金属风险筛选值相比,Zn、Cr和Hg浓度在安全范围内,Cu与Pb有少部分样点污染较严重,超出筛选值,As与Cd平均值分别超出筛选值的3.09倍与19.17倍.污染来源分析结果显示研究区土壤中的重金属元素主要来自于燃煤源、交通运输、大气降尘、农工业排放和自然因素.生态风险评价结果分析表明,Zn、Cu、Cr和Pb处于轻微风险状态;Cd处于极高风险水平;73.68%的Hg处于中等风险,18.71%处于高风险;43.86%的As生态风险处于中等风险,51.46%处于高风险.综合潜在生态指数介于472~2575.69,Cd对综合潜在生态指数贡献率达到了89.24%,其次是As与Hg,表明研究区Cd对土壤生态环境危害很大,As与Hg也需要特别引起重视.     

武汉集中式饮用水源地土壤重金属的时空分布特征及生态风险评价

研究了武汉市19个集中式饮用水源地土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn的时空分布特征,采用单因子污染指数和综合污染指数分析重金属污染程度,利用潜在生态风险指数评价重金属生态风险,通过相关性和聚类分析重金属的来源.结果表明,武汉市中心城区水源地土壤重金属的含量普遍高于远城区,同时长江干流附近的水源地土壤重金属含量普遍高于长江支流.Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn的单项潜在生态风险指数平均值均小于40,属于轻微风险程度.Cd的单项潜在生态风险指数平均值在80~160范围内,属于强度风险程度.武汉集中式饮用水源地土壤重金属的综合潜在生态风险指数平均值为142.12,属于轻微风险水平.相关性分析表明,武汉集中式水源地土壤重金属Cu、Pb和Cr来源相似,均与交通有关;Ni、As、Cr和Cu来源相似,均与冶金生产有关;Zn、Hg和Cr来源相似,均与防腐和催化化工有关.武汉白沙洲水厂和堤角水厂周边土壤长期定点监测表明,2017年后武汉集中式水源地土壤各种重金属含量均呈现显著下降趋势,其生态风险在未来将进一步降低.     

苏州古城区域河道底泥的重金属污染分布及生态风险评价

本文分析了苏州古城区域20个代表性断面中8种重金属（Cd、Cu、Cr、As、Mn、Ni、Pb和Zn）的含量,评价了重金属的污染程度和潜在生态风险并甄别了污染来源.结果表明,苏州古城区域河道底泥中Cd、Cu、Cr、As、Mn、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为1.1、142.6、90.2、17.2、800.1、63.3、199.1和384.2 mg·kg^-1,超过江苏省土壤背景值的采样点比例分别为100%、100%、65%、95%、70%、100%、95%和100%.利用地累积指数评价发现,8种重金属元素污染程度依次为Pb > Cd > Cu > Zn > Cr > Ni > As > Mn,总体上Pb处于强度污染水平,Cd、Cu、Zn和Cr处于中强度污染水平,Ni和As处于轻度污染水平,Mn处于无污染水平.潜在生态风险指数评价显示,8种重元素的潜在生态风险依次为Cd > Pb > Cu > As > Ni > Zn > Cr > Mn,总体上Cd、Pb和Cu处于中风险水平,其余5种重金属处于低风险水平.古城区域内北部河道和南部河道底泥重金属的平均含量、地累积指数值和潜在生态风险指数值均大于干将河和环城河,水环境重金属治理应重点关注古城区域内部.相关性分析和主成分分析表明,Cd、Cu、Cr、As、Ni、Pb和Zn元素可能源于化肥、路面老化、轮胎磨损和尾气排放等人为因素,Mn则主要源于自然因素.     

桃江河沉积物中重金属污染特征及风险评价

以赣江上游桃江河沉积物为研究对象,通过采集45个平水期表层沉积物样品,分析Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb和W 7种元素含量,查明沉积物中重金属污染特征,结合主成分分析和相关性分析方法探讨表层沉积物中重金属的来源,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属进行了评价.结果表明,桃江河沉积物中Cu、Zn、As、Cd、Pb和W的平均含量均超过赣州市土壤环境背景值;主成分提取的两个主成分的累积贡献率为58.22%,结合Pearson相关性分析结果,表明Cu、Zn、As、Cd、Pb、W主要来源于矿业活动和城市生活排放等人为活动的影响,Cr主要来源于自然源的影响;地累积指数法评价结果表明,桃江河沉积物Cd为主要污染元素,表现为偏重污染程度,Cu呈偏中污染程度,Zn、As和W这3种元素则表现为轻度污染程度,而Cr和Pb则无污染;潜在生态指数评价结果表明,Cr、Cu、Zn、As、Pb、W均属于低生态风险等级;Cd为严重生态风险等级.潜在生态风险指数(RI)为53.60～7379.35,其中低级、中度、重度生态风险的样点分别占13.33%、17.78%、17.78%,而严重生态风险的样点占51.11%,中度生态风险及以上的点位占据85%以上,可见桃江河沉积物中重金属存在极为严重生态风险.     

杭州湾表层沉积物中重金属空间分布特征与污染状况评价

本文对杭州湾海域2018年8－9月25个沉积物样品中的7种重金属含量进行了研究,结果表明,该海域表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As含量平均值分别为22.50×10?6、21.93×10?6、63.39×10?6、0.10×10?6、48.32×10?6、0.05×10?6、5.45×10?6,所有评价因子的含量平均值均低于全国海岸带重金属的背景值。单因子污染指数法的评价结果显示,Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As的平均含量均符合第一类海洋沉积物质量标准,7种重金属的污染程度依次为:Cu>Cr>Zn>Pb>As>Hg>Cd。重金属富集程度分析结果显示,Cd、Hg和As的富集程度较低,Pb和Zn的富集程度相对较高。潜在生态风险指数法评价结果显示,杭州湾海域潜在生态风险等级为“较低”,海洋生态环境状况较好。表层沉积物中重金属和TOC相关性分析结果显示,该海域表层沉积物TOC含量与重金属Cu、Pb、Zn、Cd和Cr含量具有一定的正相关性。主成分分析法结果表明,前两个主成分的贡献率分别为64.42%和16.59 %;结合相关性分析表明,Cu、Pb、Zn、Cd和Cr主要的来源为工业生产与生活污水。