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.     

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.     

铅同位素示踪土壤重金属污染源解析研究进展

铅污染已经成为威胁人类健康最严重的重金属污染形式之一,并且随着工农业生产铅污染问题日益突出。铅污染来源复杂,如何准确、快速地识别污染源并弄清其迁移转换机制是土壤污染防治的关键。随着同位素检测技术的快速发展,铅同位素示踪逐渐成为重金属污染溯源研究中的一种重要方法。该文阐明了铅同位素示踪机理和组成特征,参考了国内外铅污染源示踪应用实例,分析了铅同位素示踪技术的应用现状,重点剖析了其迁移速率和迁移路径的机理以及污染程度和污染源的定量解析,最后针对铅同位素示踪技术在土壤重金属污染源解析应用中的不足,展望了其发展前景,以期为铅同位素示踪技术在土壤污染源解析与污染治理方面提供参考。     

水稻田垂直剖面土壤稀土元素来源解析及生态风险评价——基于锶钕同位素示踪结合MixSIAR模型

为研究水稻田垂直剖面土壤中稀土元素的来源及生态风险,采集了福建省东南部地区3个水稻田垂直剖面土壤及周边潜在源样品,分析测定垂直剖面土壤和潜在源中稀土元素含量及锶钕同位素组成.在垂直剖面土壤和潜在源稀土元素含量、地球化学特征定性分析垂直剖面土壤中稀土元素来源的基础上,利用锶钕同位素结合MixSIAR模型定量计算各潜在源对垂直剖面土壤中稀土元素的具体贡献,将潜在生态风险评价与MixSIAR模型计算贡献率结果相结合,得出潜在源对垂直剖面土壤中稀土元素综合潜在生态风险的贡献.结果表明,P1垂直剖面土壤中稀土元素主要来源于土壤母质层,稀土元素达到中等生态风险水平;P2垂直剖面土壤中稀土元素受化肥影响较大,浅层土壤中稀土元素生态风险大于深层土壤;P3垂直剖面土壤中稀土元素受多种因素综合影响,稀土元素生态风险较小.垂直剖面土壤中稀土元素生态风险受人为因素影响的同时自然来源也不可忽视.     

珠江三角洲冲积平原土壤重金属元素含量和来源解析

利用全国地球化学基准计划在珠江三角洲地区的22个点位上采集的44件冲积平原土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8个重金属元素的含量特征,并利用多元统计分析方法和铅同位素示踪技术研究了重金属元素的来源.结果表明,珠三角地区冲积平原土壤8个重金属元素含量均高于全国土壤背景值,Hg在表层土壤中显著富集,As、Cd、Cu、Pb、Zn在表层土壤的含量略高于深层土壤中含量,Cr、Ni在表层土壤和深层土壤中含量相当.因子分析结果显示,土壤Cu、Cr、Ni主要受地质背景控制,Zn、Cd的高含量既与地质背景有关,也受人类活动影响,As、Pb、Hg的异常则受人为活动影响较严重.富集因子法得出8个重金属元素受人类活动影响程度大小排序为：Hg > As > Cd > Cu > Pb > Zn > Cr > Ni,当深层土壤某元素有外源输入时,会导致其富集因子偏低.铅同位素示踪结果显示,表层土壤铅含量与²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb呈显著的负相关关系,根据二元混合模型推测表层土壤中有超过30%的外源铅输入.综合来看,珠三角地区冲积平原土壤Hg、Cd、As、Pb受到较为严重的人为污染.     

铅同位素在示踪土壤重金属污染研究中的应用

铅污染是对人类健康危害最严重的重金属污染形式之一,并且人为活动引起铅污染问题在日益增多。由于铅的污染来源复杂,准确、快速地识别污染源并弄清其迁移路径是土壤铅污染防治的关键问题。随着稳定同位素示踪技术的快速发展,逐渐成为重金属污染的溯源研究中的一项重要技术。根据铅同位素的地球化学特征,分析了其在示踪土壤重金属污染中的理论基础,以铅同位素的示踪原理与测定方法为切入点,参考国内外大量研究案例,重点论述了铅同位素示踪技术在重金属污染溯源研究中的应用现状、不足,并对今后的发展前景进行了展望。     

基于铅稳定同位素的骆马湖沉积物重金属铅来源解析

骆马湖作为南水北调东线工程重要的调蓄湖泊和水源地,其水环境安全对于江苏北部乃至南水北调东线工程的影响深远。通过对骆马湖湖区及入湖河段表层沉积物、湖周地区环境中潜在污染源土壤的Pb浓度和Pb同位素组成进行分析,评估Pb的空间分布;利用富集系数法进行Pb生态风险评价,结合二元线性混合模型进行湖区表层沉积物Pb来源解析,并计算各污染源的相对贡献率。结果表明：骆马湖表层沉积物中Pb浓度为8.09~27.97 mg/kg,平均值为20.94 mg/kg,Pb污染程度为清洁~轻度富集,表层沉积物Pb污染主要集中在东部和北部湖区;表层沉积物Pb同位素中²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb与²⁰⁸Pb/(²⁰⁶Pb+²⁰⁷Pb)（丰度之比）分别为1.170~1.249和1.125~1.131,Pb污染主要来源于老沂河和以渔业养殖为主的农业污染的直接排放,农业源的相对贡献率为46.71%。为防控骆马湖水环境中Pb的污染风险,需加强对渔业养殖的规范化管理和入湖河流的污染管控。

     

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.     

福建省茶园土壤-茶叶的铅含量及铅同位素示踪

运用微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析了福建省内9个市县的茶园土壤和茶叶的铅含量及铅同位素组成,评价铅污染情况并解析铅来源。结果表明,茶园土壤和茶叶的铅含量分别为23.00±0.099~55.43±0.032 mg/kg和0.53±0.126~1.47±0.058 mg/kg,地质累积指数法表明茶园土壤基本为无污染,单项因子指数法表明茶叶均为安全等级。茶园土壤和茶叶铅同位素组成具有区域性,茶叶铅同位素组成相对于茶园土壤具有较低的206Pb/207Pb和206Pb/208Pb。结合铅含量相关性分析和铅同位素示踪分析,福建省茶叶铅主要来源于茶园土壤和大气。福建省茶叶铅同位素组成的同地相似性和异地差异性特征可为茶叶产地溯源和鉴别提供一定的科学依据和参考价值。     

城市土壤重金属铅污染研究现状

根据近年来国内外对城市土壤重金属污染的相关研究报道,综述了城市土壤中重金属铅的空间分布、源解析、生物可给性及其对人体的健康风险。     

黄河下游悬河段饮用水源地土壤重金属污染、来源及健康风险

选择黄河下游典型悬河段饮用水源地（黑池和柳池）土壤为研究对象,运用地累积指数与污染负荷指数分析7种（Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb和As）重金属污染特征,运用相关性分析和主成分分析等定性和绝对因子得分-多元线性回归（APCS-MLR）定量相结合的方法开展源解析,利用美国环保署（USEPA）推荐的健康风险评价模型分析土壤重金属对人体健康影响,并结合APCS-MLR模型分析污染源对健康风险的贡献率.结果表明,水源地周边土壤重金属ω（Cr）、ω（Ni）、ω（Cu）、ω（Zn）、ω（Cd）、ω（Pb）和ω（As）的均值依次为60.27、30.00、35.14、77.75、0.38、21.74和9.70 mg·kg^-1,除As外,元素Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量均高于黄河下游潮土区土壤元素背景值,而柳池周围土壤Cu和Zn含量明显高于黑池,其他重金属含量差别较小;地累积指数与单因子指数均显示黑池和柳池存在重金属轻度污染,Cd是主要的污染因子,污染负荷指数模型显示研究区无污染和轻度污染样点数分别占总样点数的5%和95%,表明研究区整体处于轻度污染水平;源解析表明Cr、Ni、Cu和As主要受成土母质影响;APCS-MLR模型解析结果表明,研究区土壤污染物主要来自自然源、交通源、农业源和未知源,其来源贡献率依次为42.95%、23.39%、16.95%和16.71%;健康风险评价模型结果显示,重金属对成人和儿童无非致癌风险,存在人体可耐受的致癌风险,儿童的非致癌风险和致癌风险均高于成人.As为主要非致癌因子,Ni为主要致癌因子.无论是成人或儿童,4种污染源的非致癌和致癌风险贡献率均为：自然源>未知源>交通源>农业源,其中自然源对非致癌和致癌风险贡献率最大.因此研究黄河下游悬河段水源地周边土壤污染特征、来源及对人体健康影响,对于水源地保护具有重要意义,同时为黄河沿线生态环境高质量发展提供理论支撑.     

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。     

晋江河口沉积物重金属污染历史与来源

为研究沉积物重金属元素的主要来源,分别采用电感耦合等离子体质谱法和冷原子吸收法,测定了晋江河口柱状沉积物中15种重金属元素(Pb、Sr、Cr、Cd、Zn、Cu、Fe、Mn、V、Ni、Co、Cs、Sn、Sb和Hg)的质量分数,结合210Pb定年技术,运用Pb、Sr同位素示踪技术及多元统计分析方法(聚类分析法),探讨沉积物中15种重金属元素的垂向分布特征及污染历史. 结果表明:①近300 a来晋江河口受到不同程度的重金属污染. ②柱状沉积物中的Pb主要来自于上游流域的采矿活动(贡献率为47.5%~83.7%)和土壤母质(贡献率为16.3%~52.5%). ③沉积物的87Sr/86Sr为0.716 37~0.719 26,高于人为源(≤0.711 72),说明沉积物中的Sr受人类活动影响较小,主要来源于土壤母质. ④聚类分析结果显示,15种重金属元素可分两大类,Ⅰ类为Sr、Hg、Cr、V、Ni和Cs,以自然源为主;Ⅱ类为Pb、Fe、Mn、Zn、Cd、Sb、Sn、Cu和Co,以人为源为主,主要与上游流域的采矿活动有关.      

包头某铝厂周边土壤重金属的空间分布及来源解析

以包头市某铝厂周边500 m内土壤为研究对象,土壤按0~5 cm、5~20 cm、20~40 cm和40~60 cm分层取样,共采集64个土壤样品,测试了Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Ni、Mn共7种重金属含量,运用相关性分析和主成分分析区分厂区周边重金属的来源.结果表明Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Ni和Mn含量分别为32.9、50.35、69.92、43.78、0.54、554.42和36.65 mg·kg~(-1),受测的7种重金属与内蒙古背景值相比均超标;重金属空间分布表明,重金属在西南方向明显富集,且在表层土壤(0~5 cm)重金属含量最高,重金属含量随深度的增加而降低,在20 cm以下的土层趋于稳定;来源分析表明,土壤周边重金属Cu、Zn、Cr和Mn的来源可能受铝厂及周边工业活动的影响;Pb和Cd来源可能主要与道路交通有关;Ni的主要来源可能受农业活动和土壤母质共同作用.     

靖海湾重金属污染及铅稳定同位素溯源研究

对荣成市靖海湾表层沉积物和悬浮颗粒物中典型重金属(Cu、Hg、Pb、Zn、Mn、Cd、Cr、As)的含量进行了测定,并根据国家海洋沉积物质量标准和Hakanson沉积物重金属潜在生态危害系数与危害指数方法评价了该水域重金属污染程度及潜在生态危害.结果表明,该水域表层沉积物重金属含量较低和潜在生态危害较轻,S2采样点表层沉积物中Cu和Zn以及S3～S6采样点表层沉积物中Cd符合第二类沉积物质量标准,其余各采样点重金属含量则均符合第一类沉积物质量标准,处于较清洁水平.靖海湾表层沉积物中重金属的危害程度顺序为Zn相似文献   

湘西地区土壤重金属污染溯源分析及环境质量评价

为探究湘西地区土壤重金属污染状况及环境质量综合情况,选择凤凰县相关区域作为研究区,于2022年6~8月在研究区采集440件表层土壤样品,分析土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn这8种重金属元素以及测定土壤pH值.采用PMF模型进行溯源分析,并结合GIS技术开展土壤环境质量地球化学评价.结果表明,研究区土壤以弱酸性为主,重金属ω（Zn）、ω（Cr）、ω（Pb）、ω（Ni）、ω（Cu）、ω（As）、ω（Cd）和ω（Hg）平均值依次为：81.02、64.67、31.63、29.27、25.52、9.93、0.28和0.13 mg·kg^-1,Cd和Hg元素相对全国土壤背景值较高,且呈高度变异,林地中的Hg和Cd元素含量高于其他土地利用.PMF模型结果表明,研究区土壤重金属污染来源贡献率依次为矿区开采源（37.4%）、大气沉降源（7.7%）、自然源（41.1%）和农业活动源（13.8%）,并根据4类污染源空间分布提供了污染管控措施建议,通过土壤环境地球化学综合评价将研究区分为3类地块,分别为无风险地区（94.27 km²）,占比为76.38%;风险可控区（27.45 km²）,占比为22.24%;风险较高区（1.7 km²）,占比为1.38%.为该研究区土地污染的防治措施和防治范围划区等提供数据支撑.     

重庆市酉阳县南部农田土壤重金属污染评估及来源解析

为了探究矿业活动及地质背景对土壤环境的影响,在重庆市酉阳县南部农用地中采集了土壤组合样品156件,分析了土壤中重金属的含量及pH,基于地统计法、单因子指数法及内梅罗指数法对土壤重金属污染状况进行了评价,利用主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型讨论土壤重金属的来源.结果表明,土壤Cd污染呈面状分布,而土壤Hg主要表现为点状污染,土壤中-重度污染主要分布在涂市乡、麻旺镇及龙潭镇三镇交界处,土壤以酸性为主,出现农作物污染的风险较高;指示克里格法评价结果显示,三镇交接处及涂市乡北部有较高的土壤污染概率;主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型分析结果显示,土壤As、 Cd、 Cr及Ni的来源主要受到地质背景的控制,土壤Hg与Pb、 Zn主要受到矿业活动的控制,土壤Cu同时受到地质背景和矿业活动的影响;此外,农业活动也是土壤As、 Cd、 Pb、 Cu及Zn等元素来源之一.研究区土壤中-重度污染主要是由矿业活动引起的,而地质背景导致的土壤重金属污染主要为轻度污染.该研究可为典型区域土地安全利用及土壤污染防治提供理论基础.