PCA-APCS-MLR和地统计学的典型农田土壤重金属来源解析

人类活动往往会增加表层土壤重金属含量,进而影响了区域土壤重金属的精确定量与评估.为系统研究浙江省西部石煤矿山周边典型农田土壤重金属污染源的空间分布特征及其贡献率,采集并分析了耕地表层土壤样品和农产品中Cd、 Hg、 As、 Cu、 Zn和Ni等重金属,重点探讨各元素地球化学特征并对农产品进行生态风险评价.采用相关性分析、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),解析了该地区土壤中重金属污染的来源和源贡献率,并采用地统计学分析法对土壤中Cd、 As的空间分布特点进行了分析.结果表明,研究区内6种土壤重金属(Cd、 Hg、 As、 Cu、 Zn和Ni)含量都超过风险筛选值,其中Cd和As含量超过风险管制值,其超标率分别为36.11%和0.69%,而农产品中Cd也存在严重超标.通过分析认为研究区土壤重金属污染源主要有2个：源1(Cd、 Cu、 Zn和Ni)为矿业活动源和自然源,对Cd、 Cu、 Zn和Ni的贡献率分别为78.53%、 84.41%、 87%和89.13%;源2(Hg和As)以工业源为主,对Hg和As的贡献率分别为83.22%和82.41%...     

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,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...     

基于APCS-MLR和PMF的铅锌矿流域土壤重金属来源解析

以广西阳朔铅锌矿为研究对象,分析了表土中的Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb、Hg和Pb共10种重金属元素含量,并利用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解法(PMF)等方法,识别和定量解析污染源及其贡献率.研究区内Pb、Zn、Hg、Cd、Mn和Cu的含量超过了广西当地土壤背景值3.29～13.08倍,Cr、Ni、As和Sb在局部地区超过背景值,表明研究区存在重金属污染现象;10种重金属在各深度上呈现条带状和点状分布,其中Mn、Cu、Zn、As、Cd、Sb和Pb含量高值条带状分布于思的河左岸和思的河山前区域,Cr、Ni和Hg含量高值主要分布于中西部高冈处;APCS-MLR模型和PMF模型源解析结果表明表层土壤重金属来源主要为工矿活动源、自然因素(成土母质、降雨冲刷等)和工矿及农业活动复合源,但在贡献率上存在差异,APCS-MLR模型提取的污染源贡献率依次为工矿及农业混合源(30.95%)、工矿活动(22.39%)、自然因素(15.79%)和未识别源(8.35%),PMF模型提取污染源贡献率依次为工矿活动(35.16%)、尾矿和废渣(28.21%)...     

铜陵某废弃硫铁矿区土壤重金属污染特征及来源解析

为弄清铜陵市某硫铁矿开采对周边土壤重金属污染影响,在露天采矿场、农田、山林、村庄和河道等,采集50个点位表层土壤和沉积物样,分析Zn、 Cr、 Cu、 Pb、 Ni、 Cd和As含量,解析土壤重金属空间分布特征,评估重金属污染程度和潜在生态风险水平,并识别土壤重金属污染来源.结果表明,矿区土壤呈弱酸性（pH均值为6.32）,除Ni元素外,其他重金属含量都超过铜陵市土壤背景值,且河流沉积物中Ni和Cd富集较为明显.根据内梅罗污染指数,判定Pb和As总体处于重度污染,Cu和Cd为中度污染,其他元素为轻污染或无污染;不同用地类型综合污染指数排序为：采矿场>河道>山林>农田>村庄,其中采矿场和河道属于重度污染,林地以中度污染为主,农田和村庄以轻度污染为主.Pb、 As和Cd均属于中等生态风险,潜在生态风险指数贡献率分别为33.27%、 27.39%和20.22%,远大于其他4种元素;不同用地类型潜在生态风险指数排序结果与综合污染指数相同,其中采矿场和河道属于高风险水平,林地为中等风险,其余为轻微风险.相关性分析、主成分分析（PCA）和正定矩阵因子分解模型（PMF）所得结...     

基于APCS-MLR受体模型和地统计法的矿区周边农用地土壤重金属来源解析

为探明矿区周边土壤重金属来源,为地区土壤污染防治提供有效建议,在重庆市黔江区五里乡北部采集表层土壤(0～20 cm)样品118件,分析了土壤中重金属(Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn和Ni)含量及土壤pH,利用地统计法和APCS-MLR受体模型对土壤重金属空间分布和来源进行了研究.结果表明,土壤重金属含量明显高于重庆市背景值,存在明显的表层累积.Hg、 Pb、 Cd、 As和Zn均表现为极强变异.土壤Cd、 Hg、 Pb、 As和Zn超过风险筛选值的比例分别为47.11%、 6.61%、 4.96%、 5.79%和7.44%,土壤Cd、 Hg、 Pb和As超过风险管制值的比例分别为0.83%、 4.13%、 0.83%和0.83%,土壤重金属超标问题显著.土壤Cd、 As、 Cr、 Cu和Ni主要受到成土母质的影响,对土壤元素总量的贡献率分别为77.65%、 68.55%、 71.98%、 90.83%和82.19%,土壤Hg、 Pb和Zn主要受到汞矿和铅锌矿开采的影响,贡献率分别为86.59%、 88.06%和91.34%.此外,农业活动也会影响土壤Cd和As的含...     

重庆市煤矸山周边农用地土壤重金属污染评价和定量溯源解析

以重庆市南川区某煤矸山周边农用地土壤为研究对象,运用内梅罗指数法、地累积指数法和GIS地统计分析土壤重金属污染水平和分布特征,并采用相关性分析、主成分分析（PCA）和绝对因子得分-多元线性回归分析（APCS-MLR）,探析研究区土壤重金属来源及其贡献率.结果表明,煤矸山周边旱地土壤中8项重金属含量均显著高于水田（P<0.05）,Cd、Hg、As、Pb和Cr含量显著高于园地（P<0.05）;园地土壤中Cu、Ni和Zn含量显著高于水田（P<0.05）.内梅罗综合污染指数表现为旱地（2.77）>园地（1.04）>水田（0.59）,重金属污染程度由大到小表现为：Cd>Cu>Ni>Zn>Hg、As、Cr和Pb.污染累积程度由大到小表现为：Cd>Hg>Cu>Ni>Zn>As>Cr>Pb.污染源解析表明,Cd和Hg存在显著正相关关系（r=0.756,P<0.01）,主要受到煤矸山长期堆存等矿业活动影响,贡献率分别为51.6%和52.9%.Cu、Ni和Zn之间存在显著正相关关系（r为0.755~0.955,P<0.01）,主要受到施肥等农业活动影响,贡献率分别为72.3%、63.3%和59.2%.As和Pb主要受到土壤母质等自然因素影响,贡献率分别为60.8%和86.9%.Cr主要受到施肥等农业活动和土壤母质等自然因素共同影响,贡献率分别为38.9%和40.9%.应重点加强对Cd的来源管控和污染防治.     

有色金属矿业城市典型村镇土壤重金属污染评价及来源解析

为了解铜陵市村镇土壤重金属污染程度和潜在生态风险水平,在顺安镇、钟鸣镇和义安经济开发区大致均匀布设67个采样点位,采集表层土壤样（包括地表灰尘和河道沉积物）,通过测试Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Ni等重金属含量及土壤pH值,剖析土壤重金属含量的空间分布特征,评估土壤重金属污染程度和潜在生态风险水平,并解析土壤重金属来源.结果表明,研究区土壤pH呈弱酸性,土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Ni含量均值分别为铜陵市土壤背景值的4.94、2.89、2.07、0.94、7.97、4.03和2.02倍,总体上呈现西高东低的变化特征.内梅罗污染指数表明,Cu、Cd、As和Pb属于重度污染,Zn和Ni分别属中度和轻度污染,Cr为无污染;不同用地类型内梅罗综合污染指数大小排序为：河道>城镇>工业用地>菜地>农业用地>山林>村庄,研究区总体属于重度污染水平.土壤重金属潜在生态风险系数大小排序为：Cd>As>Cu>Pb>Ni>Zn>Cr,其中Cd处于极高风险,Cu和As处于中等风险,其余各元素均处于低风险水平;不同用地类型潜在生态风险水平排序为：河道>城镇>工业用地>菜地>农业用地>村庄>山林,其中工业用地、菜地和城镇总体达很高风险水平,农业用地达高风险水平,村庄和山林属于中等风险.主成分分析表明,研究区Cu、Zn、Pb、Cd和As的主要来源是当地金属矿业污染;Cr主要来自地质背景和金属矿业污染;Ni主要来源为化石燃料燃烧.     

阳朔典型铅锌矿区流域土壤重金属空间分布特征及来源解析

以广西阳朔县典型铅锌矿为研究对象,对其流域内水系表层土壤中10种金属元素（Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb、Hg和Pb）含量进行分析测定.综合运用Pearson相关性分析、主成分分析（PCA）和正定矩阵因子分解法（PMF）等多种方法,识别和定量解析污染源及贡献.在168个表层土壤样本分析数据中,土壤中Zn、Cd、Hg和Pb的含量平均值高于国家土壤环境质量标准,Sb、Cd、Cu、Pb和Zn的含量平均值分别比当地背景值高出约1.01、5.50、3.29、9.11和10.67倍,表明重金属在表层土壤中已经富集.土壤重金属地累积指数（I_geo）结果显示,研究区污染最严重的是Hg,其次为Pb、Zn和Mn.相关性分析和主成分分析结果表明,区内表层土壤中金属污染来源较为复杂,且明显受到人为活动的影响.Cu、Zn、Cd、Sb、As和Pb主要来源于采矿活动;Hg、Cr和Ni由土壤母质控制;Mn和Cd主要来源于工矿与农业活动.PMF模型分析结果表明,表层土壤中金属来源分为3种,工矿活动源、自然源和工矿及农业活动复合源的综合贡献率分别为58.0%、13.5%和28.6%.Ni、Cu、Zn、As、Sb、Hg和Pb以工矿活动源为主,贡献率分别为46.9%、89.6%、45.5%、67.8%、99.3%、58.3%和96.8%;母岩矿物风化和降雨冲刷等自然源对Cr的相对贡献率达到44.6%,对Ni和Hg也分别有23.2%和21.0%的相对贡献率;工矿及农业活动的复合源对Mn和Cd的相对贡献率分别达到75.4%和70.4%.     

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.     

典型硫铁矿区农田土壤-作物系统重金属生态风险及迁移富集特征

为揭示硫铁矿区地质高背景和人为活动影响叠加区下土壤-作物系统重金属生态风险,分析测试了某硫铁矿区农田土壤-作物系统中重金属含量及其赋存形态,利用生物富集系数(BFC)、潜在生态风险指数(RI)、风险评估指数(RAC)和相关分析等方法开展了重金属生态风险评估及迁移富集影响因素研究.结果表明,土壤中Cd、 Cu、 Pb和Zn含量均值均显著高于浙江省和全国表层土壤背景值.土壤中Cd单指标潜在生态风险危害最大,其次是Hg;重金属综合潜在生态风险(RI)以轻微等级为主,占比为52%.土壤中Cd的生物有效组分和潜在生物有效组占比分别为46%和33%,生物有效性相对较高;Cu和Pb以潜在生物有效组分为主,占比分别为60%和73%; As、 Cr、 Hg、 Ni和Zn均以残渣态为主(残渣态占比>60%).RAC评价显示,元素风险等级大小依次为：Cd>Zn>Cu>Pb>Ni>As>Cr>Hg,土壤Cd潜在生态风险最大,以高和极高风险等级为主,其他各元素RAC均为无风险或低风险.与土壤中Cd含量相比,研究区作物中Cd含量超标率明显较低,仅8件水稻籽实样品Cd...     

汞矿区周边土壤重金属空间分布特征、污染与生态风险评价

为探明汞矿开采对周边土壤环境及人体健康的影响,在重庆市酉阳县某汞矿聚集区周边采集表层土壤组合样42件,分析了土壤中重金属(Cd、Hg、Pb、As、Cr、Cu、Zn和Ni)的含量及pH,对土壤重金属含量的空间分布特征、污染程度和生态风险进行了研究.结果 显示,研究区土壤重金属表层富集明显,参照《土壤环境质量农用地土壤污染...     

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。     

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...     

矿区周边农田土壤重金属分布特征及污染评价

为探索潼关矿区周边农田土壤重金属的空间分布及其生态风险,于2020年9月采集了潼关矿区周边的地表土壤样本,分析了样本中Pb、Cu、Cd、Hg、Cr、Ni、Zn和As这8种重金属元素的含量和分布特征,利用内梅罗综合污染指数和潜在生态风险指数评价了土壤污染程度.结果表明,该地区8种重金属元素的含量均超标,超标率分别为97....     

湘东北典型河源区土壤重金属分布特征、来源解析及潜在生态风险评价

水源地土壤环境质量状况关乎其流域内居民生命健康安全,是生态环境保护研究中的热点科学问题.选择湘东北典型河源区,采集表层土壤样品共87件,通过GIS技术和潜在生态风险指数法研究了土壤重金属（Cd、Pb、Cr、Hg和As）的空间分布特征和潜在生态风险,并采用多元统计分析和正定矩阵因子分解（PMF）模型解释了其可能来源和贡献率.结果表明：①湘东北典型河源区土壤呈酸性,土壤重金属ω（Cd）、ω（Pb）、ω（Cr）、ω（Hg）和ω（As）平均值分别为0.20、41.07、130.51、0.29和11.63mg ·kg^-1,对标背景值,除As外均有富集;②土壤重金属综合潜在生态风险为中等风险等级,其中Cr、Pb和As为轻微风险等级,Cd和Hg均为强风险等级;③土壤Cd和Pb具有同源性,主要来源于农业活动,Cr和As受生活垃圾排放和自然母质的双重影响,Hg主要来源于化石燃烧及交通运输;④生活垃圾排放源、自然母质源、化石燃烧及交通运输源和农业活动源对湘东北典型河源区土壤重金属的贡献率分别为21.36%、35.92%、19.30%和23.42%,人为源贡献率大于自然源.研究结果对湘东北典型河源区的污染防治、生态修复和美丽乡村建设具有参考价值.     

铜山矿区周边农田土壤重金属来源解析及污染评价

为探明铜山矿区周边农田土壤重金属主要来源及污染程度,采集并测定了361个表层土壤（0～20 cm）样品重金属Ag、 Cu、 Pb、 Zn、 Mo、 Sb、 Ba、 As和Hg.利用PMF模型和IDW插值相结合的方法对研究区土壤重金属进行来源解析及空间分布特征分析.在传统物元可拓模型的基础上,引入Hakanson毒性响应系数修正权重系数对重金属污染水平进行评价,并将评价结果与Muller指数(I_geo)和Nemerow综合指数（P_N）进行对比.结果显示：（1）ω（Ag）、ω（Cu）、ω（Pb）、ω（Zn）、ω（Mo）、ω（Sb）、ω（Ba）、ω（As）和ω（Hg）均值分别为0.05、 19.32、 23.34、 62.89、 0.97、 0.87、 542.56、 8.88和0.07 mg·kg^-1,其中Zn和Hg均高出河南省土壤背景值,但低于农用地土壤污染风险管制值,研究区土壤9种重金属在空间上主要呈现岛状和片状分布.（2）修正权重系数的物元可拓模型评价结果显示,研究区仅有6.37%的表层土壤为清洁土壤,89.75%为尚...