基于源导向的农用地土壤重金属健康风险评估及优先控制因子分析

以重庆市农产品主产区为研究对象,运用正定矩阵因子分解（PMF）受体模型对土壤重金属进行源解析,运用蒙特卡罗模拟的健康风险评估（HRA）模型,探析土壤重金属对人体的健康风险,并将PMF受体模型和HRA模型结合,探讨不同污染源影响下的土壤健康风险,确定优先管控要素.结果表明,研究区土壤Cd均值含量远高于背景值,Cr均值含量低于背景值,As、 Pb、 Cu、Ni和Zn均值含量与背景值基本持平.PMF受体模型源解析结果表明,研究区土壤受自然源、工业源和农业源影响,贡献率分别为35%、 24%和41%.HRA模型评估结果表明,研究区土壤重金属对儿童和成人存在可耐受致癌健康风险（1.00E-6 相似文献   

湖南省郴州市苏仙区重点污染企业影响区的土壤重金属污染源解析

为实现重点污染企业影响区内土壤重金属来源贡献程度的定量化分析,选取湖南省郴州市苏仙区表层（0~20 cm）土壤为研究对象,测定土壤中w（Cd）、w（Hg）、w（As）、w（Pb）、w（Cr）;使用正定矩阵因子分解模型（PMF）对5种重金属元素进行污染源解析,并结合地统计空间分析法识别各源的主要影响区域;基于地统计分析结果,运用莫兰指数表征重点污染企业与污染源的空间关系,以探讨不同行业排放的工业废弃物对土壤中5种重金属元素含量的影响.结果表明:研究区土壤中w（Cd）、w（Hg）、w（As）、w（Pb）、w（Cr）的平均值分别为1.474、0.291、65.165、217.974、66.697 mg/kg,除w（Cr）以外,其余4种重金属元素含量均高于湖南省土壤环境背景值,表明这4种重金属元素受人为活动的影响较大.研究区5种重金属元素受4类源影响,其中,自然源是Cr的主要来源,其贡献率为88.2%,主要影响区域分布在苏仙区北部;大气干湿沉降是Hg的主要来源,其贡献率为80.6%,主要影响区域分布在苏仙区中东部;采选业的工业废弃物是Cd和Pb的主要来源,其贡献率分别为63.2%和65.9%,主要影响区域分布在苏仙区中部;工业混合源是As的主要来源,其贡献率为75.1%,主要影响区域分布在苏仙区中部及中北部.研究显示,莫兰指数与PMF模型的结合运用,一方面可以辅助解析验证PMF模型的有效性,另一方面可以使解析结果更加具体,可为区域企业管理和土壤污染治理决策提供行之有效的支撑.      

浙江省某尾矿库周边农田土壤重金属污染特征及来源解析

尾矿库周边生态环境安全受到高度关注,土壤重金属污染是农田治理和保护的风险源之一。以地处浙东丘陵山地的浙江省某铜矿尾矿库周边农田为研究对象,测定了农田土壤中8种重金属元素Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Cr、Ni的浓度,运用地累积指数法、污染指数法、潜在生态风险指数法和生态风险预警指数法对农田土壤重金属污染程度以及生态风险进行评价,结合正定矩阵受体模型（PMF）,定量解析农田土壤重金属的来源。结果表明：1）研究区农田土壤中Cd、Hg、Cu、Zn浓度分别是土壤元素背景值的5.36、2.06、8.19、5.36倍,具有高度变异性;污染指数评价结果表明,Cu、Zn、Cd重度污染占比均达到10.5%,中度污染占比为5.26%,靠近尾矿库（<300 m）的15.8%的点位处于重度污染等级;地累积指数评价结果表明,Cd、Cu、Zn和Hg可能具有累积风险。2）潜在生态风险评价结果表明,Cd为很强生态风险,Hg为较强生态风险,Cu为中等生态风险,其余重金属均为轻微风险;综合潜在生态风险指数（RI）为308.91,综合潜在风险为较强风险。生态风险预警评估结果表明,Cu为重警,Cd和Zn为中警,Hg为轻警,As为预警,Pb、Cr和Ni为无警;综合生态风险预警指数（IER）为16.06,综合生态风险预警为重警。RI和IER空间分布基本一致,主要受Cd、Cu、Zn和Hg的影响。3）PMF解析出3个源,Cd、Zn、Cu主要受铜矿尾矿库尾砂和坝下渗水的混合源影响,贡献率分别为94.4%、94.3%和67.1%;Hg可能是以肥料、农药施用等农业活动源为主,贡献率为61.5%;Cr、Ni、Pb和As主要受成土母质和交通运输活动混合源的影响,贡献率分别为89.7%、82.7%、75.0%和68.3%。

     

基于正定矩阵因子分析模型的城郊农田土壤重金属源解析

选取南京城郊农田为研究对象,通过正定矩阵因子分析法(PMF)探究表层土壤重金属主要来源,将预测值和实测值进行线性拟合,讨论该方法的准确性,并利用Pb稳定同位素比值结果进行对比分析,进一步验证该方法的可行性.结果表明,农田表层土壤Cd、As、Hg、Pb、Cu、Zn和Cr的平均含量远远超过背景值,部分土壤样点Cd和Cu超过国家土壤环境质量标准的二级标准.常年大量施用肥料等农业投入品进行高强度农业活动、周边工业生产、交通污染和自然母质均对研究区土壤重金属的累积产生一定的贡献.PMF模型模拟的Cd、Hg和Cr预测值与实测值线性拟合r2均大于90%,其余元素r2均大于70%,呈现很好的相关性,满足研究需要.PMF模型和Pb稳定同位素比值法计算大气降尘对土壤Pb累积的贡献率分别为32.1%和36.8%,结果比较接近,表明PMF模型可以很好地应用于土壤重金属源解析研究.     

PMF和RF模型联用的土壤重金属污染来源解析与污染评价：以西北某典型工业园区为例

基于西北某典型工业园区工厂内的地表土壤中7种重金属元素[As、 Cd、 Cu、 Pb、 Hg、 Ni和Cr(Ⅵ)]的含量,分析该工业园区重金属污染特征,并采用潜在生态风险指数和地累积指数法分别进行生态风险和污染评价;利用正定矩阵因子分解(PMF)模型和随机森林(RF)模型进行定量源解析,并结合采样企业排污资料和源排放成分谱经验数据识别特征元素,判定排放源类别.结果表明,园区所有采样点位的重金属均未超过建设用地土壤污染风险管控标准(GB 36600-2018)中第二类建设用地筛选值;但相比当地土壤背景值,除As和Cr以外的5种元素均有不同程度的富集,整体呈轻微污染和中度生态风险(RI=250.04);其中Cd和Hg是该园区的主要风险元素;源解析结果得到5类主要污染源,分别是化石燃料燃烧与化工生产源(33.73%和9.71%,分别为PMF和RF所得源贡献率,下同),自然来源与废渣堆填(32.40%和40.80%)、交通排放(24.49%和48.08%)、燃煤与有色金属冶炼(5.43%和0.11%)以及电镀与矿石冶炼(3.95%和1.30%).两种模型的总体变量模拟效果R²     

渝东南典型地质高背景区土壤重金属来源解析及污染评价

为了解渝东南典型地质高背景区土壤重金属的污染特点,解析其污染来源并针对性地提出风险管控建议,在重庆市酉阳县北部兴隆镇和木叶乡共采集土壤表层样品(0～20 cm)211件,分析了表层土壤8种重金属(As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb和Zn)的含量及土壤pH值,采用数理统计、污染负荷指数、潜在生态风险指数、相关性分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型等技术,研究了表层土壤重金属的含量及空间分布特征,并开展了污染评价和重金属的来源解析.结果表明,表层土壤重金属平均含量均超过重庆市土壤背景值,呈现出不同程度的富集情况,其中Cd超《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)中筛选值的比例高达83.41%,超管制值的比例为7.58%,潜在风险较高.污染负荷指数法评价结果显示研究区整体呈轻微污染,潜在生态风险指数评价结果显示研究区整体生态风险较高,其中重金属Hg、 Cd和As的贡献率分别为50.27%、 28.63%和11.70%.PMF结果显示研究区土壤中重金属的来源主要3种,即自然母质源、农业源和工业活动及交通排放的混合源,所占比例分别为40.49%、...     

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%.     

浙中典型硫铁矿区农田土壤重金属含量特征及健康风险

为探明硫铁矿开采对周边农田土壤环境及人体健康的影响,在龙游县硫铁矿区周边采集表层土壤样品(0～20 cm)42件,分析了土壤中8种重金属含量(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)及pH,采用统计学、地累积指数(Igeo)、正定矩阵因子分析法(PMF)和健康风险评估模型等方法开展研究区土壤重金属含量特征、来源...     

基于PMF模型的九龙江流域农田土壤重金属来源解析

选取九龙江流域农田土壤为研究对象,运用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和原子荧光光谱(AFS)测定了土壤中重金属含量,通过正定矩阵因子分析模型(PMF)解析农田土壤中重金属的主要来源.结果表明,研究区域农田土壤中大部分金属相对福建省土壤环境背景值已存在一定程度的富集,部分土壤中Cd、Zn、Pb和Cu含量超过农用地土壤污染风险筛选值(GB15618-2018),且各金属在研究区不同区域(北溪流域、西溪流域和河口区)分布存在中等变异.Cr、Ni、Cu、Zn和Cd的含量在北溪流域的龙岩区域较高,Pb的含量在西溪流域较高,而Co、Hg和As的含量在河口区域较高.正定矩阵因子分析模型(PMF)得出的源成分谱和源贡献率具有非负性质,土壤中重金属实测值与模型预测值拟合曲线呈现较好相关性,结果相对合理,能满足研究需要.正定矩阵因子分析模型(PMF)解析得出:研究区农田土壤中重金属主要来源有自然源、农业活动、燃煤释放和工业活动,其对农田土壤中重金属的综合贡献率分别为37. 0%、26. 7%、17. 6%和18. 7%.     

宁波市冬季PM_(2.5)污染特征与来源解析

为了了解宁波市大气中PM2.5污染特征及来源,于2012年冬季在宁波5个环境受体点采集PM2.5样品,分析它们的质量浓度及多种无机元素、水溶性离子、金属元素和碳等组分的含量,并使用PMF模型对宁波市PM2.5来源进行了解析。结果表明:宁波冬季PM2.5浓度较高,5个点位PM2.5中主要化学组分均为有机物、SO42-、NO3-、NH4+和元素碳,约占PM2.5总质量浓度78.2%~92.4%。对宁波市PM2.5有重要贡献的源类分别为钢铁冶炼源、混合扬尘源、生物质燃烧源、二次硝酸盐、高氯源、机动车排放源、重油燃烧源和二次硫酸盐,其分担率分别为5.6%、3.3%、3.2%、28.8%、6.8%、22.2%、0.7%和29.4%。     

基于PMF模型解析九龙江河口表层沉积物重金属来源

为研究九龙江河口表层沉积物中重金属来源,分析测定了表层沉积物中15种重金属含量,并用正定矩阵因子分析模型(PMF)解析表层沉积物中重金属来源。结果表明,九龙江河口表层沉积物中大部分重金属相对福建省土壤环境背景值已存在一定程度的富集。各重金属在研究区域分布差异较大,其中Co、Rb和Th属于低分异; Be、V、Ni、Zn、Sr、Mo、Cd、Pb、Hg和U属于中等分异; Cr和Cu属于高分异。沉积物中重金属实测值与PMF模型预测值拟合曲线呈现较好相关性,PMF模型结果与铅同位素示踪结果相近,能满足研究需要。九龙江河口表层沉积物中重金属主要来源有自然源、化石燃料燃烧、农业活动和采矿活动,其对表层沉积物中重金属的综合贡献率分别为35. 6%、32. 5%、11. 2%和20. 7%。     

宁夏引黄灌区农田土壤重金属生态风险评价及来源解析

农田土壤环境直接关系到农产品质量安全,为了解宁夏引黄灌区农田土壤重金属特征及主要影响因子,在2017～2021年连续5年采样分析了重金属分布特征和相关关系,评价了重金属污染状况和潜在生态风险,解析了农田重金属主要来源.结果表明,宁夏引黄灌区土壤ω(Pb)、ω(As)、ω(Zn)、ω(Ni)、ω(Cu)、ω(Hg)、ω(Cr)和ω(Cd)的平均值分别为19.74、11.67、66.88、29.09、22.55、0.03、62.27和0.19 mg·kg^-1,相对宁夏土壤环境背景值存在一定程度的富集,无中度及以上污染等级.其中,Hg和Cd有中、较高等级生态风险点位,但均未超过农用地土壤污染风险管控值,所有样点均无高风险和极高风险等级.正定矩阵因子分解模型(PMF)与相关分析结合得出的源解析结果表明,研究区农田土壤重金属来源有自然来源、工矿活动及居民生产生活的混合源、交通运输源、农业生产活动源和工业源等5个主要来源,贡献率分别为26.54%、25.59%、22.52%、15.63%和9.72%.综合来看,宁夏引黄灌区农田土壤重金属均无超标现象,且没有较高等级生态风险,农...     

基于蒙特卡洛模拟与PMF模型的黄河流域沉积物重金属污染评价及源解析

沉积物是河流的重要组成部分,而沉积物中重金属的富集严重威胁着水环境安全.黄河流域沿程分布着众多工业城市,且流域水土流失量大,泥沙携带重金属进入河流导致沉积物重金属污染问题日趋严重,研究黄河流域沉积物中重金属污染状况对流域生态安全具有重要意义.收集2000~2020年发表的关于黄河流域沉积物中重金属（铅、镉、铬、砷、锌、铜、镍和汞）含量的数据,首先基于描述性统计及地统计法分析重金属的空间分布特征,进一步采用蒙特卡洛法进行地累积指数（I_geo）、潜在生态风险及毒性单位概率的评价,最后结合正定矩阵因子分解模型（PMF）与Pearson相关性分析确定污染源个数及贡献率.结果发现,黄河流域沉积物中ω（Pb）、ω（As）、ω（Zn）、ω（Ni）、ω（Cu）、ω（Hg）、ω（Cr）和ω（Cd）的均值分别为26.92、11.78、87.17、31.13、24.96、0.07、73.36和0.58 mg·kg^-1,分别超过黄河流域各省土壤背景值均值1.27、1.08、1.26、1.05、1.09、2.32、1.14和5.95倍,其中Cd超标倍数最大,应当引起重视;I_geo：Cd>Hg>Cr>Cu>Pb>Zn>As>Ni,Cd和Hg存在中度-严重污染;数据表明黄河流域上、中和下游沉积物重度生态风险占比分别为18.6%、15.7%和7.1%,呈递减趋势;黄河流域沉积物中重金属处于低毒性状态;溯源分析表明黄河流域沉积物重金属的4个来源分别是矿业源（42.2%）、自然活动（38.3%）、农业活动（11.6%）和电镀废水（7.9%）.研究结果可为黄河流域制定相关污染防控措施提供依据.     

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.     

基于APCS-MLR和PMF模型解析黄河下游文化公园土壤重金属污染特征及来源分析

选取黄河下游典型人类扰动区——黄河文化公园为研究区域,系统采集表层土壤样品,测定土壤中7种(Cr、 Ni、 Cu、 Zn、 Cd、 Pb和As)重金属含量,利用地累积指数研究公园土壤重金属污染特征,应用克里格空间插值法、绝对因子分析-多元线性回归模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解(PMF)模型解析黄河文化公园土壤重金属的来源.结果表明,研究区表层土壤重金属(Cd、 Zn、 Cu、 Pb和As)含量平均值高于黄河下游潮土区土壤元素背景值,分别是背景值的4.62、 1.78、 1.41、 1.08和1.03倍.除Zn外,其他元素含量均低于黄河流域沿线不同区域土壤相应元素值.7种元素地累积指数递减趋势为：Cd>Zn>Cu>Ni>Pb>As=Cr,元素Cd属于偏中污染,在表层土壤中积累明显.空间分布特征及源解析结果显示,Cr、 Ni和Cu为自然源因子,主要受成土母质影响;Cd和Pb为交通源,Zn和As属于受少量人类活动和自然叠加影响的混合源.APCS-MLR的分析结果显示：自然源贡献率为46.67%,交通源贡献率为24.11%,混合源贡献率为16.12%,...     

基于特定源-风险评估模型的兰州黄河风情线绿地土壤重金属污染优先控制源分析

为甄别城市滨河公园景区绿地土壤重金属污染优先控制因子和污染源,以兰州市黄河风情线大景区为研究区,采集并测定64个绿地土壤样品重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量;采用单因子污染指数法和污染负荷指数法量化重金属污染程度,利用绝对因子得分-多元线性回归（APCS-MLR）模型对绿地土壤重金属进行源解析.并运用APCS-MLR模型与综合生态风险指数和人体健康风险评价模型相耦合方法,解析各污染源对生态风险和人体健康风险的贡献率.结果表明,除Cr和Ni之外,As、Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的含量均值高于兰州市土壤元素背景值,但所有元素含量均低于《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》（GB 36600-2018）的筛选值.单因子污染指数结果显示,As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn为无污染至轻微污染水平,而Hg属于轻度污染.污染负荷指数评价结果显示,绿地土壤总体上属于轻度污染水平.源解析表明,绿地土壤重金属源自于交通源、自然-农业源和自然-工业源,贡献率分别为34.79%、23.12%和18.49%.特定源-综合生态风险指数结果表明,Cd和Hg为生态风险优先控制元素,自然-工业源为优先控制污染源;特定源-健康风险评价模型分析结果表明,As和Ni为人体健康优先控制元素,自然-农业源为优先控制污染源.     

太滆运河流域农田土壤重金属污染特征与来源解析

为探明太滆运河流域农田土壤重金属污染分布特征及主要影响因素,保证土壤环境质量及农产品安全.采集并分析了太滆运河流域118个农田表层土壤样品中Cr、Hg、As、Cu、Zn、Ni、Pb和Cd等8种重金属元素含量.以太湖流域土壤背景值为评价标准,利用单因子指数和内梅罗指数评价土壤重金属污染状况,利用多元统计分析与地统计分析相结合的方法,对土壤重金属空间分布及来源进行解析.结果表明:8种重金属元素(Cr、Hg、As、Cu、Zn、Ni、Pb和Cd)的平均含量分别为63. 25、0. 25、7. 83、35. 24、77. 25、31. 48、38. 37和0. 16 mg·kg~(-1),除Cr和As外,其余元素含量均超过太湖流域土壤背景值.土壤样点重金属含量多低于国家农用地土壤污染风险筛选值.内梅罗综合指数显示87. 29%样点的土壤重金属呈现轻度污染,5. 93%样点呈现中度污染,6. 78%样点呈现重度污染,整体已经超过警戒值,处于轻度污染状态.流域农田土壤中Hg、Cu、Zn、Pb和Cd受到农业活动和大气沉降的共同影响; Cr和Ni则受成土母质以及工业生产活动的共同影响; As则主要来源于成土母质.     

华北典型工矿城镇土壤重金属来源解析及潜在生态风险评价

为掌握典型工矿城镇土壤重金属状况,定量解析潜在来源,以河北省张家口市宣化区部分区域土壤为研究对象,采集并测定150个表层土壤中Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn这7种重金属含量;采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评估重金属污染状况和潜在生态风险;使用主成分分析法和正定矩阵因子分解（PMF）模型对7种重金属元素进行综合污染源解析,并结合地统计学法识别各潜在源的高贡献区域.结果表明：①研究区7种重金属含量的平均值范围为0.23~103.34 mg ·kg^-1,其中,Cd、Pb、Cu和Zn的含量平均值高于河北省土壤背景值,Cd污染最为严重,平均含量为背景值的2.43倍.②地累积指数和潜在生态风险指数结果显示,7种重金属污染程度依次为：Cd>Pb>Cu>Zn>Ni>As>Cr,16%点位的Cd含量处于中度污染以上水平,95%以上的点位重金属潜在生态风险处于轻度风险等级.③研究区的7种重金属积累主要来源为工业与交通的混合源、自然源和农业源,贡献率分别为33.1%、48.7%和18.2%.其中,Cd受到工业与交通的混合源和农业源的影响,Cr、Ni和As主要受自然源影响,Pb和Cu受到工业与交通的混合源和自然源的共同作用,Zn主要受工业与交通的混合源影响.主成分分析法、PMF模型与地统计学方法的有机结合,彼此印证,增加了重金属源解析结果的可信度.