基于乡镇尺度的西南重金属高背景区土壤重金属生态风险评价

西南地区土壤重金属具有天然的高背景属性,在重金属高背景区开展生态风险评价和识别重金属潜在来源具有重要意义.以往工作主要以区域尺度的调查工作为主,调查精度难以满足空间规划和自然资源管理的需求,迫切需要在乡镇尺度上进行生态风险评价.云南省宣威市热水镇是典型的碳酸盐岩覆盖区,重金属来源复杂,潜在生态风险较高.本文在热水镇采集土壤表层样品(0～20 cm)1 092件,分析表层土壤中8种重金属(Cd、 Cr、 As、 Hg、 Pb、 Cu、 Zn和Ni)含量,采用统计学、地理信息系统、地累积指数、生态风险指数和正定矩阵因子分析模型(PMF)等方法开展生态风险评价和重金属源解析.研究发现,土壤中重金属Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni和Zn含量平均值和中位数均超过云南省土壤背景值,Cd、 Cr、 Cu和Ni平均含量均超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)规定的筛选值.地累积指数结果表明,研究区表层土壤污染最严重的是Cu,其次是Cr和Cd.土壤重金属Cr、 As、 Pb、 Cu、 Zn和Ni多以残渣态存在,多来自于地质背景,生物有效性较低,Hg的潜在有效组分较高,但是Hg全量较低,污染风险较小.Cd生物有效性比例较高,易于进入土壤溶液并被农作物吸收,是研究区污染风险最高的重金属元素.土壤重金属潜在生态风险指数统计结果显示,生态风险较低、中等生态危害和强生态危害比例分别为44.23%、 54.40%和1.37%,无很强生态危害样品,贡献率最高的元素为Cd和Hg,贡献率分别为34.62%和34.33%.PMF结果显示研究区重金属来源包括人类日常活动来源、自然来源、煤矿开采及交通排放引起的综合污染源和农业生产来源,各种来源的贡献率分别占9.29%、 53.67%、 11.23%和25.81%.PMF可以有效识别和量化污染物来源,为政府部门进行土地规划提供重要的参考依据.     

典型行业再利用土壤重金属含量分布、来源解析及生态风险评价

为深入探究典型行业再利用土壤重金属污染特征及生态风险状况,基于上海市嘉定区49个地块315个不同深度剖面土壤样品数据,采用地累积指数和潜在生态风险指数评估Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg和As这7种重金属含量特征和潜在生态风险程度,并利用源解析受体模型（APCS-MLR）和正定矩阵因子分解模型（PMF）解析其污染来源.结果表明：①研究区土壤中除As外,其余重金属均不同程度超过上海市土壤背景值,表层土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、Ni和Hg含量分别是背景值的3.54、2.34、2.91、1.20、3.75和4.40倍;7种重金属含量随着土壤垂直剖面深度的增加逐渐降低,重金属在表层土壤中存在一定程度的富集,人类活动影响了重金属在土壤中的分布规律.②研究区内APCS-MLR和PMF两种受体模型均识别出土壤重金属4种主要来源,源1（Cu、Zn和Pb）为金属制品和汽车制造混合源,源2（Ni和Cd）为电镀企业来源,源3（Hg）主要为化工企业来源,源4（As）为自然源,两种受体模型结合运用,进一步提高源解析的精准度和可信度.③地累积指数由大到小表现为：Hg（1.54）>Ni（1.32）>Cd（1.21）>Cu（0.96）>Pb（0.64）>Zn（-0.33）>As（-1.02）;潜在生态风险指数结果显示,研究区综合潜在生态风险指数RI值在32.50~4 910.97,均值为321.40,整体呈现较强潜在生态风险,再开发利用工业场地土壤中重金属Hg、Ni和Cd的污染值得进一步关注.     

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%.     

姜湖贡米产地土壤重金属空间分布、源解析及生态风险评价

研究名特优产品土壤重金属分布、来源及其潜在风险对科学管理、安全利用土壤和作物资源具有重要意义.以姜湖贡米产地为研究对象,对名特优产地土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn进行采样和测定,利用多元统计法进行重金属的相关性讨论,采用ArcGIS 10.2进行重金属空间分布插值分析,利用富集因子法和PMF法对重金属污染进行定量源解析,并进行了潜在生态风险评价.结果表明：①研究区土壤重金属As、Cd、Cu、Hg、Pb和Zn含量均低于农用地土壤污染风险管控标准（GB 15618-2018）规定的筛选值,土壤生态环境风险低;Cr和Ni最大值均超风险筛选值,但风险低;研究区pH主要分布范围为6.05~6.69,是适合水稻生长的pH范围.②墨河对pH和重金属的空间分布具有指示意义.这与元素的表生地球化学特征息息相关;而Hg和Cd受人为影响显示了不同的空间分布特征,Hg沿河流西侧为中高值分布区,Cd的空间分布南北差异较为显著.③基于富集因子法和PMF的定量源解析结果显示,研究区重金属主要来源为耕地农业源、混合源、燃煤源和自然源.各种来源的贡献率分别占24.2%、35.4%、9.5%和30.9%.④研究区Hg中强生态风险指数沿墨河西侧分布,而Cd的中度潜在生态风险点集中在墨河两侧耕地中,其他元素潜在生态风险指数（E_r）均<40.Cd和Hg为研究区主要潜在生态风险元素,而Cd仍是研究区耕地土壤中的主要潜在污染元素.     

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.     

重庆某铁矿区周边耕地土壤重金属污染评价及来源解析

为了解重庆市南部某历史遗留铁矿区周边耕地土壤重金属污染状况及污染来源,在铁矿渣场周边采集了34个耕地表层土壤样品,分析了重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn的含量,采用地累积指数和潜在生态风险指数对铁矿渣场周边耕地土壤污染进行评价,并利用主成分分析（PCA）和绝对主成分得分多元线性回归受体模型（APCS-MLR）识别铁矿区周边耕地土壤重金属的污染来源及贡献率.结果表明,研究区土壤除Cr外,其余重金属含量平均值均超过重庆市土壤背景值,且有20.6%的土壤点位Cd以及2.94%的土壤点位Hg、Cu和Ni超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）风险筛选值;地累积污染指数评价结果显示研究区土壤主要受Cd和Hg污染,呈现无污染到中度污染等级,并且Cd与Hg对潜在生态污染指数（RI）贡献率分别达到24.47%和60.33%.相关性分析与主成分/绝对主成分（PCA/APCS）受体模型分析结果表明,Cr、Cu、Ni和Zn主要来源于成土母质,Hg和Pb来源主要为化石燃料燃烧及交通运输,Cd和As主要来源于采矿冶炼、施用化肥等采矿工业活动及农业活动...     

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...     

非粮化利用下耕地土壤重金属分布特征、生态风险和来源解析

为探索非粮化利用下耕地土壤重金属含量分布特征和潜在生态风险.以非粮化问题突出的环杭州湾典型区域为例,采集并测定254个耕地0～20 cm表层土壤样品,分析粮食、苗木、蔬菜和水果这4种不同耕地利用类型的8项土壤重金属含量分布特征,通过内梅罗综合指数法和潜在生态风险指数法进行生态风险评价,并利用PMF模型解析重金属来源.结果表明,研究区耕地As、Cr、Cd、Cu、Hg、Ni和Zn含量平均值都高于土壤背景值,整体处于轻度污染状态,存在中度生态风险,其中Hg、Cd和As的单因素污染风险相对较高;不同耕地利用类型土壤重金属含量差异显著,潜在生态风险水平依次为：苗木>水果>蔬菜>粮食,非粮化利用会造成一定的重金属污染生态风险;研究区土壤重金属来源包括工业源(36.8%)、自然源(28.4%)、大气沉降源(21.4%)和农业源(13.4%).综合认为,化肥和农药施用量增长是耕地非粮化造成土壤重金属含量升高的直接原因,而耕地周边的工矿企业三废扩散和煤炭等能源燃烧导致的污染物大气沉降,更加速了研究区土壤重金属含量上升.     

鄂西北某农田保护区土壤重金属分布特征及生态风险评价

为了解鄂西北农田土壤重金属污染状况,采集了湖北省某农田保护区89份表层土壤样品,运用多元统计分析法和潜在生态危害指数法研究了土壤重金属分布特征和生态风险。结果显示:研究区Ni、Cd、Cu、Zn、As和Hg具有不同程度的累积效应,Cd均值含量超过了不同p H条件下农用地土壤污染风险筛选值;多元统计分析结果显示:化肥、农药的不合理施用是Ni、Cd、Cu、Zn和As的主要来源,Cr、Pb来源于自然源,Hg主要来源于锅炉燃煤等人为污染源;单因子指数、综合污染指数和生态风险指数结果均表明,研究区具有较强的Cd污染风险,Cd是主要的污染因子。     

滇黔桂岩溶区河漫滩土壤重金属含量、来源及潜在生态风险

利用全国地球化学基准计划在滇黔桂岩溶区35个点位采集的70件河漫滩表、深层土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素含量特征,探究了重金属来源、污染状况及潜在生态风险.结果表明,8种重金属元素含量大部分均高于全国土壤背景值,在滇东南地区含量最高,桂西北地区最低.表层土壤Cd、Hg明显富集,As、Cr、Cu、Ni与深层土壤含量相当;As、Cd、Hg、Pb、Zn在农田、菜地中明显高于深层土壤,Cr、Cu和Ni在各类土地中与深层土壤相当.因子分析结果显示,表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni受地质背景控制,As、Pb、Zn既与地质背景有关,也受人为活动影响,Hg受人为活动影响较严重;深层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Cr、Zn继承了区域母岩特征,As、Hg和Pb受地质背景和人为活动双重影响.地累积指数法和富集因子法污染评价结果表明,研究区河漫滩表层土壤中Cd、Hg污染较重,As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn大部分为轻度污染或无污染.各重金属潜在生态风险指数高低顺序依次为Hg > Cd > As > Cu > Ni > Pb > Cr > Zn,Cd和Hg的生态风险指数之和占综合指数的82.43%,生态风险最高;滇东南地区重金属潜在风险综合指数最高,具重度生态风险.     

银川市黄河滩区土壤重金属污染特征、生态风险评价与来源解析

为了解银川市黄河滩区土壤重金属污染现状及来源,采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定了银川市黄河滩区共92个采样点土壤样品中Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、Cd、As和Mn这8种重金属的含量,采用富集因子、地累积指数法与潜在生态风险指数法对重金属污染特征进行分析和评价,并结合相关性分析、绝对主成分-多元线性回归受体模型（APCS-MLR）、正定矩阵因子分解（PMF）模型和地统计学对土壤重金属进行来源解析.结果表明,Cu和Pb含量平均值低于银川市土壤背景值,Zn、Cr、Ni、Cd、As和Mn含量平均值分别是背景值的1.28、1.06、1.08、1.79、1.11和1.19倍,所测8种重金属元素含量平均值均低于农用地土壤污染风险筛选值;不同用地类型之间重金属含量平均值表现为：荒地>退耕地>林地>耕地;研究区Zn和Cd呈轻微富集,其余6种元素无富集;Cd属于中度潜在生态风险水平,其余重金属处于轻度水平;联合受体模型表明交通和农业等人为活动来源对Zn和Cd的贡献较大,其余重金属受土壤母质等自然源影响较大.研究结果可为银川市黄河生态保护与可持续发展提供科学依据.     

基于PMF-PCA/APCS与PERI的菏泽油用牡丹种植区表层土壤重金属潜在来源识别及生态风险评估

研究特色农产品产区土壤重金属来源及其潜在风险,对科学管理、安全利用土壤和作物资源具有重要意义.以菏泽油用牡丹种植区为研究对象,采集并测定了254件表层土壤样品As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属的含量.采用多元统计法分析了重金属的含量特征及相关性,利用地累积指数（I_geo）、正定矩阵因子分解法（PMF）和主成分分析/绝对主成分分数法（PCA/APCS）相结合的手段解析了表层土壤中重金属的来源,借助潜在生态风险指数（PERI）对该8种重金属的生态风险进行了评估.结果表明,土壤中除Cd元素的平均值高于菏泽市背景值1.44倍之外,其余7种重金属的平均含量均与菏泽市土壤元素背景值基本一致;经相关分析和聚类分析,土壤中Pb、Hg和Cd元素受后期人为活动的干扰影响较大;研究区8种重金属的来源为自然源、农业化肥源、工业燃煤源和生活交通源,贡献率分别为81.31%、15.45%、2.74%和0.50%;研究区84.25%的点位处于轻微生态风险,而中度风险和强风险点位占比分别为14.96%和0.79%,其中Cd和Hg是研究区生态风险主导元素.     

三峡库区(重庆段)菜地土壤重金属污染特征、潜在生态风险评估及源解析

为探究三峡库区菜地土壤重金属的污染特征、潜在生态风险和污染物的来源,于2021年10月采集了库区（重庆段）14个蔬菜种植区（县）菜地的表层土壤样品,分析了样本中7种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的含量,分别利用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险评价法对土壤重金属的富集状况和潜在风险进行了评估,并分析了蔬菜种植年限和栽培方式（露天和大棚）对土壤重金属累积的影响.结果表明,库区菜地土壤中重金属的含量高于重庆市三峡库区土壤背景值,但均低于《农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）规定的土壤污染风险管制值;单因子污染评价结果表明,区域土壤Pb、Zn、Cu和Cd处于轻微污染水平;内梅罗综合污染指数法表明,研究区处于轻度污染水平,主要污染因子为Cd和Ni,有91.4%的土壤样品存在不同程度的污染（P_N>1）,其中9.19%的样品处于重度污染;潜在生态风险评估结果指出,研究区以轻度生态风险为主,Cd中度生态风险的土壤样本数占比为9.77%,存在一定的生态风险.聚类分析结果显示Cd-Cu-Pb-Zn和As-Cr-Ni分别具有相同的污染源.菜地土壤中重金属含量随着种植年限的增加均呈上升趋势;总体上大棚土壤中重金属含量均高于露天菜地土壤.     

海南岛半干旱区农用地土壤重金属富集因素、健康风险及来源识别

为了解海南岛半干旱区农业土壤中重金属富集因素和污染状况,在感城镇采集1818件表层土壤样品,测定其重金属含量和化学组成.采用相关分析、地累积指数（I_geo）、综合生态风险指数（RI）、危害指数（HI）、致癌风险指数（CR）和正定矩阵因子分析（PMF）开展重金属风险评价和来源识别.结果显示,重金属ω（As）、ω（Cd）、ω（Cr）、ω（Cu）、ω（Hg）、ω（Ni）、ω（Pb）和ω（Zn）的平均值分别为22.7、0.128、33.4、14.5、0.032、9.32、32.5和43.3 mg ·kg^-1,除Zn外,均高于海南岛土壤背景值.相关分析表明,重金属富集与土壤中Fe、Mn、Al和有机质含量密切相关.I_geo结果表明,研究区农业土壤主要受到As的污染,其次为Cd和Cu;RI结果显示,高风险以上的样品占比为29.4%,其中As是潜在生态风险的主要贡献者;健康风险评估结果显示,As、Cr和Ni对儿童存在致癌风险,需要引起注意.基于PMF模型,确定了研究区重金属的4种主要来源,其中Hg主要来自工业排放;As主要来自农业活动;Ni、Cu、Cr和Zn主要来自与成土母质密切相关的自然来源;Pb和Cd主要来自农业活动和机动车尾气的混合源.研究表明PMF模型与相关分析相结合,能够有效识别土壤重金属来源.     

南方典型矿区农业小流域耕地土壤重金属空间分布特征及污染评价

为了解我国南方典型矿区所在流域的耕地土壤重金属含量空间分布特征及其污染状况,对所选取的小流域内耕地土壤6种重金属(Cd、 As、 Mn、 Cu、 Zn和Pb)的总量进行测定,运用空间插值方法分析典型矿区小流域尺度重金属含量的空间分异特征,并采用地累积污染指数法与潜在生态危害指数法进行了生态风险评价.结果表明,小流域内耕层(0～20 cm)土壤中Pb、 Zn、 Cu、 As和Cd的含量均值分别高出背景值约11.9、3.8、8.2、4.7和14.2倍,样品超过农用地土壤污染风险筛选值的比例分别为24%、56%、75%、44%和48%, Zn和Mn呈现中等变异,Pb、 As、 Cu和Cd则发生了强变异,表明小流域内存在明显的重金属富集现象;空间分析结果显示,耕地土壤6种重金属的空间分布有明显的一致性特征,即在矿业活动区及其下游和小流域西部乡镇街道处存在富集,在流域主河道干流两侧存在部分重金属的高值点,表明研究区内最主要的污染来源是矿冶活动及污染河水灌溉;地累积污染指数法与潜在生态危害评价结果表明,小流域内存在重金属复合污染,尤以Cd污染的程度最高,河流干流两侧耕地生态风险等级最高.     

贵州省典型铅锌矿区土壤重金属污染特征及来源解析

以贵州省丹寨县兴仁镇某典型铅锌矿区为研究对象,测试了土壤中Pb、Zn、Mn、Cu、Cd、Hg、As的含量,分析其空间分布特征,应用内梅罗综合污染指数法（P_N）和地累积指数法（I_geo）开展生态风险评价,并用主成分分析法（PCA）和正定矩阵因子分解法（PMF）对土壤重金属来源进行解析。结果表明,研究区土壤中Pb、Zn、Mn、Cu、Cd、Hg和As的平均含量分别是贵州省土壤重金属元素背景值的0.69、1.51、0.89、0.99、0.21、15.36、0.36倍,其中,Cu平均含量与背景值接近,Zn、Hg平均含量均超过背景值,存在不同程度的富集。Pb、Zn、Mn和Cd在尾矿堆积区含量较高,Cu、Hg和As含量较高的区域分别为尾矿堆积区下游村寨、尾矿堆积区农田和尾矿河流区下游河流分支口。Pb、Zn、Cd、Hg和As为强变异（CV>0.30）,空间异质性强,可能受人为来源控制。内梅罗综合污染指数法和地累积指数法评价发现,研究区土壤Hg处于较高生态风险等级偏重污染水平（P_N>3）,是生态风险的主要贡献因子。相关性分析表明,铅锌矿区土壤存在一定程度的Pb、Zn、Cd复合污染。PCA与PMF源解析显示研究区土壤重金属受矿业污染源、工农业污染源和自然源的共同影响。