焦化场地内外土壤重金属空间分布及驱动因子差异分析

焦化场地作为典型的工业污染场地,其特征污染物重金属严重危害人体健康,研究其场地内外污染物的空间分布及驱动因子,对于后续的采样设计、风险评估、污染防控等工作具有重要指导意义.本研究基于反距离加权法分析某在产焦化厂内部及外部的重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的空间分布,并利用地理探测器分析焦化厂内部及外部的重金属空间分布驱动因子差异.结果表明,该焦化厂内部及周边除As、Ni和Zn外,其余重金属的超背景值率均在50%以上,且内外部重金属变异系数超过30%,空间分布连续性较差.其中内部平均变异程度为：Hg > Cd > As > Cu > Zn > Cr > Pb > Ni,外部平均变异程度为：Hg > Cu > Cd > As > Zn > Pb > Cr > Ni.根据分异及因子探测结果,理化性质因子中对焦化厂内部及外部重金属空间分布贡献最大的均为土壤全氮、有机质和有效中微量元素含量;距离污染源因子中对内部重金属空间分布贡献最大的为粗苯、冷鼓工段,对外部重金属空间分布贡献最大的为焦炉熄焦工段,并且污染源及土壤理化性质的交互因子对内部重金属空间分布的贡献度略高于外部.根据结果可知,决定焦化厂内部及外部的重金属空间分布的理化性质驱动因子较为一致,其主要基于土壤养分元素对重金属有效性的影响.而决定焦化厂内外部重金属分布的污染源存在差异,内部重金属分布主要受到焦化产品精制工艺中排放含重金属废气及废水等的驱动,外部重金属分布主要受到炼焦制气工艺中排放废气沉降的驱动.     

基于EBK插值预测和GDM模型的襄州区耕地土壤重金属时空分布及来源变化分析

为探讨襄州区重金属空间格局时空变化及其来源变化,于2009年11月和2019年11月分别在襄州区耕地土壤采集395个和326个土壤样品,测得两年铬（Cr）、铅（Pb）、砷（As）、汞（Hg）和镉（Cd）含量,采用经验贝叶斯克里金法（EBK）得出两年5种土壤重金属含量空间格局情况及变化量分布情况,并利用地理探测器模型（GDM）计算19种环境因子和5种重金属含量q解释力并比较两年变化情况.结果表明,与2009年相比,2019年襄州区Cr、Pb、Hg和As这4种土壤重金属含量整体趋于降低,Cd整体含量增加;2019年襄州区土壤重金属含量空间分异情况较2009年趋于复杂,Pb、Hg和Cd在南部、Hg在中部市区及周边地区也表现为含量增加;各元素向北及西北部地区表现为含量降低.2019年自然因子和污染企业距离对5种土壤重金属含量单因子解释力均有所下降,且单因子主控下对其含量的影响力显著性降低,而人类活动因子尤其是居民点用地距离、道路距离、污染企业用地和环境因子对土壤重金属元素的叠加影响力增强.说明2019年土壤重金属来源变化由以结构性因素为主要影响因素趋于复杂,污染企业的排放对重金属元素影响力降低,而人类活动对重金属含量影响增加.     

基于地理探测器的镇域尺度土壤重金属含量空间分异及其影响因素分析

为揭示镇域尺度规模土壤重金属含量的空间分异及其影响因素,以成都平原腹心地带某镇为研究区域,采集788份表层土壤样品,利用地累积指数法对土壤Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn和Ni的污染进行评价,基于地理探测器,以土壤性质、地形和距离等15种因子为自变量,各重金属含量为因变量,探析土壤重金属含量的空间分异及其影响因素.结果表明,研究区土壤Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn含量平均值是成都市土壤背景值的1.06~1.93倍,Cd含量低于背景值;除Hg呈现轻度污染外,其余7种重金属处于清洁状态.8种重金属空间分布存在显著差异,且各重金属间存在显著相关性,并与土壤性质存在显著相关性.因子探测发现,总磷（TP）、总钾（TK）、pH、总有机碳（TOC）、高程和距铁路距离对8种重金属含量的解释力最显著.交互作用探测发现,土壤性质与其他因子交互作用是重金属空间分异的最主要影响因素,高程、距住宅区距离、距铁路距离和距工业用地距离也是重要影响因子.风险探测发现,Hg在高程和距铁路距离的子区域的差异最显著,其余7种重金属在土壤性质影响因子子区域的差异最显著.镇域尺度规模土壤重金属的空间分布差异显著,这与研究区的土壤性质、地形和人类活动密切相关.     

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...     

基于多源环境变量和随机森林的农用地土壤重金属源解析——以襄阳市襄州区为例

为了研究襄阳市农用地土壤重金属空间分布特征和来源，选择襄州区为研究区，采集了326个样点的表层土壤（0~5 cm），测定其中镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铅（Pb）和铬（Cr）5种重金属元素质量分数（单位为mg·kg^-1），并进行反距离权重插值（IDW）分析得到土壤重金属空间分布，同时综合应用多元统计分析与随机森林回归模型探究土壤重金属的来源，研究表明综合应用多种技术是研究土壤重金属来源较为科学和准确的方法.结果表明：①襄州区整体环境质量较为安全，Hg、Cd和Cr的平均值质量分数低于湖北省土壤背景值；As的平均值质量分数略高于背景值；Pb的平均值超过了背景值，最大值为47.1 mg·kg^-1，是背景值的1.76倍，表明Pb已经出现了富集现象.②本研究中交通运输是Pb、As和Cr的共同人为源，农家肥是Cd、Pb和Cr的共同人为源.③在自然源中：土壤母质是影响Cd和Pb积累的重要因子，黏土矿物是影响Hg、Pb、As和Cr积累的重要因子，植被覆盖率是影响Hg、Pb和Cr积累的重要因子.     

上海某生活垃圾焚烧厂周边土壤重金属污染特征、来源分析及潜在生态风险评价

通过原子光谱法对上海某生活垃圾焚烧厂周边表层土壤样品中As、Cu、Cd、Cr、Pb、Ni、Zn、Ti、Mn和Hg等10种重金属含量进行测定,利用富集因子、多元统计和空间插值方法分析重金属来源和空间分布特征,并评价土壤重金属的潜在生态风险水平.结果表明,除Hg和As未检出外,土壤中其他重金属平均含量范围为0.399~4 220 mg·kg~(-1),Cu、Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Mn等7种重金属平均含量均高于土壤背景含量,其中Cd平均含量是背景含量的2.9倍.通过相关性分析、主成分分析、富集因子分析和重金属空间分布特征分析可知,Ti、Mn和Ni空间分布特征相似,主要由自然源贡献;Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的分布特征具有一定相似性,其来源主要与工业生产、焚烧烟气和交通运输污染有关.潜在生态风险评价结果显示,被检出重金属的综合潜在生态风险指数均值为108.92,表明垃圾焚烧厂周边土壤处于中等生态风险水平,其中Cd贡献率高达79.63%,应引起重视.     

黔中喀斯特地区临近矿区耕地土壤重金属污染评价及其源解析

土壤健康状况是制定土壤可持续发展策略的基础.为阐明黔中喀斯特地区矿区周边耕地土壤重金属（Cd、Hg、As、Pb和Cr）的空间分布特征、污染现状及其来源,本研究按网格法采集378份耕地土壤样本,测定五项重金属含量,基于污染负荷指数法和潜在生态风险指数法评价重金属超标程度,运用地统计学分析重金属空间特征,应用正定矩阵因子分解法解析重金属来源.研究结果表明：Cd、Hg、As、Pb和Cr的平均含量分别为0.41、0.28、26.1、53.7和82.3 mg·kg^-1;污染程度从高到低为Hg>Pb>As>Cr>Cd,对耕地土壤潜在生态危害的影响程度从大到小为Hg>Cd>As>Pb>Cr,Hg是最主要的污染因子;在空间分布上,Hg的含量高值区呈面状分布,Cd、As、Pb和Cr含量高值区多呈点状分布,Cd、Hg和Pb受结构性因素和随机性因素共同影响,As和Cr主要受结构性因素影响;PMF定量解析出大气源贡献率为19.12%,自然源贡献率为18.81%,岩性源贡献率为31.46%,工业源贡献率为30.61%.大气沉降和工业活动是导致...     

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...     

张家口市万全区某种植区土壤重金属污染评价与来源分析

以张家口市万全区某蔬菜种植区土壤为研究对象,采集132件表层和80件深层土壤样品,测试分析As、 Cd、 Cr、 Hg、 Cu、 Ni、 Pb和Zn等8种重金属元素含量以及Cr和Ni赋存形态.综合应用地统计学分析和PMF受体模型,并结合3种重金属污染评价方法,摸清了研究区土壤重金属空间分布特征、重金属污染程度和垂向上Cr和Ni赋存形态的分布情况,探析了土壤重金属污染源和贡献率.结果表明,表层土壤重金属Cd和Pb含量平均值均高于河北省土壤背景值,表层土壤Cr、 Ni、 Cu, Cd、 Pb和Zn空间分布特征存在相似性.地累积指数法表明研究区以无污染为主,分布少量轻污染点位,以Cd污染点居多;富集因子法表明研究区主要以无-弱污染为主,各元素均存在中污染情况,背景区显著污染元素为As、 Pb和Hg,重点区中显著污染元素为Cd;潜在生态风险指数法表明研究区以轻污染为主,局部分布“中”和“强”风险点,背景区Hg存在“很强”风险点,重点区Cd存在“很强”风险点.这3种评价结果表明背景区以Cd和Hg污染为主,而重点区则以Cd污染为主.垂向土壤赋存形态研究表明Cr以残渣态(F4)为主,可氧化态(F3)...     

滇西地区土壤重金属来源解析及空间分布

以滇西重金属地质高背景区为研究区,系统采集了4193件表层土壤样品,分析测试了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量,综合运用相关分析、主成分分析和单因素方差分析等经典统计方法探讨了土壤重金属来源和土壤重金属含量与成土母质、土地利用方式之间的关系,并利用地统计方法对重金属的空间分布特征进行了分析.结果表明：①研究区8种重金属含量平均值均超过全国土壤背景值,但是低于农用地污染风险筛选值;与云南省土壤背景值相比,As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量平均值与云南省背景值相当,Hg和Cr的平均含量分别是其背景值的2.35和1.60倍,土壤重金属存在不同程度累积现象.②Cr、Cu和Ni主要受成土母质的控制;Cd、Zn和Pb主要受人类活动影响,人为来源主要为铅锌矿开采选冶、交通运输和煤炭燃烧,Cd、Zn在一定程度上受成土母质的影响;As和Hg以人为来源为主,受汞矿采选、农业活动及煤炭燃烧的影响.③不同成土母质和土地利用方式的土壤中重金属含量差异显著.Cd、Cr、Cu、Hg和Ni在沉积岩母质区土壤中平均含量最高;草地中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Zn平均含量最高.④Cu、Ni、Cr高值区与沉积岩母质区及区内分布的铜矿和铁矿空间耦合性良好;Pb、Cd和Zn的高值区与区内的铅锌矿分布范围基本一致;As和Hg高值区与区内汞矿等热液型金属矿的分布具有较高的空间一致性,在人类活动密集地区也呈高背景分布.     

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.     

贵阳市城区路侧土壤重金属分布特征及污染评价

研究了贵阳市城区各交通干线两侧表层土壤中重金属的质量分数、空间分布特征及其影响因素.以基线作为参比值,采用地积累指数法对其污染程度进行评价.结果表明:各交通干道两侧土壤中重金属质量分数存在显著差异,除Pb和Cr外,其余重金属质量分数均高于中国表层土壤重金属元素背景值和贵阳市表层土壤重金属元素基线值. 整体上,贵阳市路侧土壤尚未受到Pb和Cr的污染,其w(Hg),w(Cd)和w(Zn)已达中度污染甚至强污染水平,同时各路段也受到了不同程度的As,Cu和Ni污染,但并不严重. 据调查,路侧土壤中重金属质量分数及其分布格局主要受到燃煤、交通运输、地形及路况、气象因素以及城市建设等的影响.      

城市表层土壤磁化率与重金属含量分布的相关性研究

以西安城市表层土壤为对象,测定表层土壤样品的磁化率和Co、Cr、Cu、Pb、Sn、Sr、Ba的含量,探讨表层土壤Co、Cr、Cu、Pb、Sn、Sr、Ba含量与磁化率的空间分布规律及二者的相关性.研究表明,西安城市表层土壤重金属含量与磁化率均具有中等程度的变异水平,所测7种重金属元素的平均含量均高于西安市主要土壤类型———褐土表层土壤背景值;土壤中Co、Cr、Cu、Pb、Sn、Sr、Ba的含量均与低频磁化率(χLF)呈显著正相关,而与频率磁化率(χFD)呈显著负相关;土壤低频磁化率的空间分布与重金属Pb、Cu的变化趋势相似,频率磁化率则与Co、Cr、Ba等元素的空间变化趋势相反.污染评价结果显示,西安市土壤重金属处于中度污染,污染负荷指数的空间变化与磁化率指标高度相关.因此土壤磁化率可作为研究城市土壤重金属污染的辅助手段.     

“中心城-郊区-卫星城”梯度带绿地土壤重金属的空间分布特征

城市化导致城市面积扩张和土地利用方式改变,从而影响了土壤重金属空间分布.本文以成都-温江这一典型"中心城-郊区-卫星城"梯度带为研究区,探讨绿地表层土壤重金属Cu、Pb和Zn的空间分布特征及其影响因素,以期为城市土壤重金属污染治理提供帮助.结果表明,研究区内土壤Cu、Pb和Zn含量均值分别为47.77、39.98和89.65 mg·kg~(-1),其中土壤Cu和Pb含量均值超过土壤背景值.3种重金属含量在"中心城-郊区-卫星城"梯度带呈现先降低后增加的趋势.方差分析表明,区内不同绿地类型土壤Cu和Zn含量差异显著(p0.05),Pb含量在各个绿地类型下无显著性差异(p0.05);回归分析显示3种重金属含量随距城市中心距离增加而极显著降低(p0.01);缓冲区分析表明,土壤Cu、Pb和Zn含量受局部范围内的建筑密度和道路密度影响,且随局部范围内建筑密度和道路密度的增加而显著增加(p0.05).逐步回归分析显示,土壤Cu含量主要受建筑密度影响,Pb含量主要受道路密度和绿地类型影响,Zn含量则受绿地类型、道路密度和建筑密度的共同影响.研究结果显示城市化造成土壤重金属在一定程度上累积,距城市中心距离、绿地类型、建筑密度和道路密度均会影响土壤重金属的空间分布.     

锌冶炼厂周围重金属在土壤-蔬菜系统中的迁移特征

采用对应采样方法研究了葫芦岛锌冶炼厂周围土壤、蔬菜中Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的含量及其在土壤-蔬菜中的传递,分析了土壤、蔬菜中重金属的来源.结果发现锌厂周围土壤、蔬菜受到重金属的严重污染.蔬菜可食用部分Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的含量(以鲜重计)最高可分别达到0.013、5.476、2.852、41.16和1.515 mg/kg.通过转移因子的比较分析,锌厂周围重金属在土壤-蔬菜中的转移能力为Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Hg,重金属从土壤向蔬菜叶片中的转移能力高于蔬菜的其它器官.土壤中重金属主要来源于锌厂周围的大气.蔬菜叶片中的Pb可能部分来源于大气,而汞则主要来源于大气.     

重金属在灰尘及其水溶解相中的分布特征及其影响因素——以南昌市为例

以南昌市为例,分析了不同功能区和公交车站降尘及其水溶解相中重金属浓度的空间分布特征.同时结合多种分析技术,探究降尘及其水溶解相理化性质对降尘重金属在固-液相中分配行为的影响.结果表明:南昌市降尘及其水溶解相中总重金属浓度范围分别为310~4393μg/g和2.17~55.62μg/g.两相中重金属的空间分布可能受到车流量较大的交通干线和汽车轮胎零件磨损的影响,其高值区主要分布于南昌县政府、部分高校以及客运站、驾校附近.风险评价的结果表明,南昌市降尘重金属综合生态风险总体处于中等水平,且Cr和As具有一定的致癌风险.溶解态中重金属所占百分比(K值)的排序为:Ni>Mn>Cu>As>Cr>Zn>Pb,K值的空间分布高值区多分布于人口密集地区、交通道路以及汽车客运站附近.大部分降尘及其水溶解相的理化性质与Pb、As、Mn具有显著正相关关系,降尘溶解相中较高的溶解性有机碳和腐殖化程度对重金属向溶解相中的释放具有重要作用.