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基于PMF模型的县域尺度土壤重金属来源分析及风险评价

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环境科学 2023年第9期44卷 5242-5252页

作者：郑永立温汉辉蔡立梅罗杰汤端阳武妙李慧李鼎长江大学资源与环境学院武汉430100 长江大学油气地球化学与环境湖北省重点实验室武汉430100 广东省有色金属地质局940队清远511500

为探究小尺度空间区域土壤重金属的污染特征、风险和来源,以广东省揭阳市榕城区为例,运用富集系数、污染负荷指数、生态风险评价模型、健康风险评价模型进行风险评价,结合相关性分析、空间分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型进行来源解析... 详细信息

为探究小尺度空间区域土壤重金属的污染特征、风险和来源,以广东省揭阳市榕城区为例,运用富集系数、污染负荷指数、生态风险评价模型、健康风险评价模型进行风险评价,结合相关性分析、空间分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型进行来源解析.结果表明,土壤中ω(Cr)、ω(Hg)、ω(As)、ω(Pb)、ω(Ni)、ω(Cd)、ω(Cu)和ω(Zn)的均值分别为54.87、 0.25、 8.35、 56.00、 15.38、 0.35、 30.56和124.23 mg·kg^(-1),均超过广东省土壤背景值;Cr、 As、 Pb和Ni无富集,Zn和Cu轻微富集,Hg和Cd中等富集;污染负荷指数的均值为2.37,总体上属于重度污染水平,8种元素处于不同的污染水平.研究区土壤重金属整体处于重度生态风险,其中Hg和Cd属于强烈生态风险,其他元素属于轻微生态风险.不同元素在3种暴露途径下产生的非致癌风险处于可接受范围;成人和儿童的致癌风险分别为9.81E-05和5.59E-04,Cr和As是致癌风险的主要贡献者,需重点关注.研究区土壤重金属共有4种主要来源:交通来源(37.02%)、成土母质来源(18.53%)、大气沉降来源(26.49%)和工业来源(17.96%).

关键词：重金属风险评估来源分析土壤 PMF模型

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

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环境科学 2023年第6期44卷 3544-3561页

作者：安永龙殷秀兰李文娟金爱芳鲁青原中国地质环境监测院北京100081 北京市生态地质研究所北京102218

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... 详细信息

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)为辅,垂向以表聚型为主,以弱迁移型为辅,而Ni以残渣态(F4)为主,以可还原态(F2)为辅,垂向以强迁移型为主,以弱迁移型为辅.表层土壤重金属来源共分3类,Cr、Cu和Ni主要来自自然地质背景源,贡献率分别为66.9%、66.9%和76.1%;As、Cd、Pb和Zn主要来自人为活动源,贡献率分别为77.38%、59.2%、83.5%和59.5%;Hg主要来自大气干湿沉降,贡献率为87.8%.

关键词：种植区土壤重金属赋存形态来源分析正定矩阵因子分解法(PMF)

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

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环境科学 2023年第5期44卷 2838-2848页

作者：余飞王佳彬王锐王宇宁墨奂张云逸苏黎明董金秀重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队重庆市土地质量地质调查重点实验室重庆400038 重庆市地质调查院重庆401122

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30... 详细信息

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,受煤矿和硫铁矿开发利用活动影响,贡献率分别为74.63%、61.90%和73.49%;Cd受自然源和工业源影响相差不大,贡献率分别为47.74%和39.56%.内梅罗指数显示土壤Cd污染程度最高,轻度以上污染占27.04%;潜在生态危害指数表明,研究区以轻微风险和中等风险为主,中等以上风险区主要位于东南部工业源周边区域,Cd和Hg是主要生态危害元素.总体来看,研究区中等以上风险区主要由矿产和工业活动引起,而地质背景导致的土壤重金属污染主要为轻微-中度污染.

关键词：重金属高背景土壤重金属来源分析绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型风险评价

基于CMAQ和HYSPLIT模式的日照市夏季臭氧污染成因和来源分析

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环境科学 2023年第6期44卷 3098-3107页

作者：林鑫仝纪龙王伊凡陈羽翔刘永乐张鑫敖丛杰刘浩天兰州大学大气科学学院兰州730000

日照市作为典型沿海城市,近年来O_(3)污染日益严重,为探究O_(3)污染成因和来源,基于CMAQ模型的IPR过程分析和ISAM源追踪工具分别量化不同物理化学过程,不同源追踪区域对日照市O_(3)的贡献,并对比在O_(3)超标日和非超标日的差异,结合HYSP... 详细信息

日照市作为典型沿海城市,近年来O_(3)污染日益严重,为探究O_(3)污染成因和来源,基于CMAQ模型的IPR过程分析和ISAM源追踪工具分别量化不同物理化学过程,不同源追踪区域对日照市O_(3)的贡献,并对比在O_(3)超标日和非超标日的差异,结合HYSPLIT模式探究日照市O_(3)的区域输送路径.结果表明,以日照市及周边为CMAQ模拟区域,O_(3)超标日与非超标日相比,日照市和连云港市沿海附近O_(3)、NO_(x)和VOCs浓度明显增加,这主要是由于超标日日照市为西风、西南风和东风的辐合区,易于污染物的输送并累积;过程分析显示,输送过程(TRAN)对日照市和连云港市沿海附近的近地面O_(3)贡献在超标日明显增加,而对临沂以西大部分区域贡献减小.光化学反应(CHEM)在各个高度对日照市白天O_(3)浓度均为正贡献,TRAN在离地0~60 m为正贡献,在60 m以上主要为负贡献,超标日CHEM和TRAN在离地0~60 m的贡献会显著增加,是非超标日时贡献的2倍左右;源解析显示,日照市本地源是NO_(x)和VOCs的主要贡献源,贡献率分别为47.5%和58.0%,O_(3)主要来自模拟区域外贡献(67.5%),超标日日照市西面城市(潍坊市和临沂市等)和南面城市(连云港市等)的O_(3)及前体物贡献会显著增大;输送路径分析显示,来自日照市西面的路径中超标轨迹数占比最大(11.8%),为日照市O_(3)及前体物的主要输送通道,这与过程分析和源追踪结果相互验证,该类轨迹占总轨迹数的13.0%,其主要途经陕西、山西、河北和山东地区.

关键词：日照市臭氧(O_(3)) CMAQ模型 ISAM工具 HYSPLIT模型来源分析过程分析

蒙陕接壤区浅埋煤层矿井水水化学特征及来源分析

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煤田地质与勘探 2023年第4期51卷 85-94页

作者：王昱同王皓王甜甜薛建坤尚宏波周振方煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077

为研究蒙陕接壤区浅埋煤层开采下矿井水水化学特征与来源,通过采集研究区内的矿井水、不同含水层地下水及地表水样,综合利用水化学特征研究、数理统计、离子比例系数法以及氢氧同位素,探究该区矿井水水化学特征及其形成作用。基于此,对... 详细信息

为研究蒙陕接壤区浅埋煤层开采下矿井水水化学特征与来源,通过采集研究区内的矿井水、不同含水层地下水及地表水样,综合利用水化学特征研究、数理统计、离子比例系数法以及氢氧同位素,探究该区矿井水水化学特征及其形成作用。基于此,对研究区矿井水的主要来源进行了识别。结果表明,矿井水与第四系萨拉乌苏组、侏罗系直罗组和延安组地下水水力联系紧密。矿井水主要离子形成受水−岩作用影响,主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物与方解石的溶滤作用;受到反向阳离子交换作用影响,使矿井水中Na+含量高于浅部地下水;混合作用对矿井水水化学成分形成影响较小。矿井水受延安组、直罗组地下水与萨拉乌苏组地下水共同补给,三者在矿井水补给水源中所占比例分别为86.39%、1.59%与12.02%。研究成果可为该区的矿井水害防治与水资源处理利用提供依据。

关键词：蒙陕接壤区浅埋煤层水化学特征氢氧同位素形成作用来源分析

淄博市冬季PM_(2.5)载带金属元素污染特征、生态风险评价及来源分析

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环境科学 2022年第5期43卷 2336-2342页

作者：白雯宇徐勃郭丽瑶殷宝辉马银红李丽明杨文赵雪艳中国环境科学研究院北京100012 山东省淄博生态环境监测中心淄博255040

为研究淄博市城区冬季环境空气PM_(2.5)载带金属元素的污染特征、来源和生态风险,于2019年1月8~23日在淄博市采集环境空气PM_(2.5)滤膜样品并分析获取14种金属元素的浓度.结果表明,K含量均值为8071.6 mg·kg^(-1),是含量最高的元素,但... 详细信息

为研究淄博市城区冬季环境空气PM_(2.5)载带金属元素的污染特征、来源和生态风险,于2019年1月8~23日在淄博市采集环境空气PM_(2.5)滤膜样品并分析获取14种金属元素的浓度.结果表明,K含量均值为8071.6 mg·kg^(-1),是含量最高的元素,但未超过山东省A层土壤背景值,说明K主要来自自然源;Zn、Pb、Cu、Cr、As、Ni和Cd等元素含量明显低于K元素(28.4~4282.3 mg·kg^(-1)),但均明显高于山东省A层土壤背景值,依次为背景值的56.6、19.0、7.2、2.4、7.3、1.4和283.8倍,反映出人为源的影响.地累积指数(I_(geo))表明,冬季PM_(2.5)中Cd、Zn、Pb、Cu和As受污染程度较高,均为中度污染及以上.潜在生态风险评价结果显示Cd存在极强的生态危害风险.综合运用相关性分析、富集因子法和主成分分析多种方法解析出,土壤扬尘、机动车尾气、燃煤和冶金行业是淄博市城区环境空气PM_(2.5)载带金属元素的主要来源,需要加强这几类污染源的管控.

关键词： PM_(2.5) 金属元素地累积指数生态风险来源分析

石家庄市大气PM_(2.5)中重金属和类金属的污染特征、来源分析与健康风险评估

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中华预防医学杂志 2022年第4期56卷 507-511页

作者：康慧关茗洋陈凤格石家庄市疾病预防控制中心公共卫生监测与评价所石家庄050011

2020年石家庄城区PM_(2.5)的质量浓度为(80.30±71.43)μg/m^(3);各金属、类金属间的Spearman相关性分析结果显示,Sb与Cd、Pb、Ni、Se,Cd与Pb、Ni、Se,Pb与Ni、Se,Ni与Se,Se与Tl呈正相关,相关系数大于0.5。PM_(2.5)的金属、类金属主要来源有交通排放、燃料燃烧、金属冶炼和扬尘。健康风险评估结果显示,Pb、Hg和Mn对各人群产生的HQ值均小于1,非致癌风险较低;Ni和Cd对各人群产生的致癌风险R值均小于1×10^(-6),属于人群可以接受的风险水平;As和Cr对不同人群产生的致癌风险R值在1×10^(-6)~1×10^(-4)之间,存在潜在的致癌风险,且对成年男性产生的风险较大。

关键词：颗粒物金属类金属来源分析健康风险评估

新疆车尔臣河流域地表水与地下水化学特征及其硼来源的初步分析

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环境科学 2024年

作者：高福翔姜凤周金龙周殷竹孙英李军新疆农业大学水利与土木工程学院新疆水文水资源工程技术研究中心中国地质调查局水文地质环境地质调查中心河北建筑工程学院河北省水质工程与水资源综合利用重点实验室新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室

车尔臣河流域气候干旱少雨，水资源相对匮乏，查明流域河水与地下水化学特征及高硼来源，对水资源的可持续开发利用、保护动植物及人体健康具有重要意义.为初步探明车尔臣河流域水化学特征及硼(B)的主要来源，2023年共采集了46组水样(其... 详细信息

车尔臣河流域气候干旱少雨，水资源相对匮乏，查明流域河水与地下水化学特征及高硼来源，对水资源的可持续开发利用、保护动植物及人体健康具有重要意义.为初步探明车尔臣河流域水化学特征及硼(B)的主要来源，2023年共采集了46组水样(其中6组河水、40组机井水)，运用Piper三线图、Gibbs图，相关性分析、水文地球化学模拟、绝对主成分分析(PCA-APCS-MLR)等方法对车尔臣河流域河水与地下水的水化学特征及其B的来源进行初步分析，定量评估了不同因子对水中B和其它水化学组分的贡献.结果表明，车尔臣河流域河水与地下水整体呈弱碱性，pH均值为7.99，地下水主要为微咸水及咸水，阴阳离子主要以Cl–、Na+为主.水化学类型较多，其中河水以SO4·Cl-Na型和HCO3·SO4·Cl-Na型为主；地下水以SO4·Cl-Na型为主.区内河水中ρ(B)均值为1.80 mg·L–1，超标率为66.7%；地下水中ρ(B)均值为1.48 mg·L–1，超标率为45.0%.APCS-MLR受体模型分析揭示了水化学组分及B的来源主要有溶滤-富集因子、人类活动因子、原生地质因子和未知源.车尔臣河流域水中硼超标现象明显，原因主要为农业活动(肥料与杀虫剂)及未知源，同位素技术有望更进一步探明水中B的主要来源.

关键词：地表水地下水水化学特征硼(B) 来源分析车尔臣河流域

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苏州市大气中汞的形态分布特征及来源分析

环境科学 2020年第7期41卷 3102-3111页

作者：卢仁杰吴也正张晓婕沈莹吴福全薛媛媛邹强麻春艳江苏省苏州环境监测中心苏州215000 江苏省环境保护空气复合污染物监测重点实验室苏州215000 苏州常卫环保科技有限公司苏州215000 中国科学院生态环境研究中心北京100085

针对苏州市大气中汞的分布特征和污染来源,自2018年1月1日至2018年12月31日对苏州市大气中的气态元素汞(GEM)、气态氧化汞(GOM)和颗粒态汞(PBM)进行1 a的连续监测,并基于浓度权重轨迹分析法(CWT)和浓度玫瑰图法,研究2018年大气汞来源和... 详细信息

针对苏州市大气中汞的分布特征和污染来源,自2018年1月1日至2018年12月31日对苏州市大气中的气态元素汞(GEM)、气态氧化汞(GOM)和颗粒态汞(PBM)进行1 a的连续监测,并基于浓度权重轨迹分析法(CWT)和浓度玫瑰图法,研究2018年大气汞来源和浓度变化规律.结果表明,监测期间苏州市大气中GEM、GOM和PBM浓度分别在0~53.3 ng·m-3、 0~256 pg·m-3和0~5 208 pg·m-3,年均浓度分别为(2.57±2.09)ng·m-3、(5.27±15.7)pg·m-3和(16.0±157)pg·m-3.其中,GEM是苏州市大气汞的主要成分,约占99.2%.监测期间,苏州市大气中GEM季节平均浓度表现出冬季(3.17 ng·m-3)>春季(3.09 ng·m-3)>秋季(2.30 ng·m-3)>夏季(1.98 ng·m-3)的规律.根据CWT分析结果,苏州大气中汞迁移具有季节性差异:春季和冬季的含汞气团主要来自于内陆,夏季主要来自于苏州本地、黄海和东海,秋季的含汞气团来自于内陆、黄海和渤海.同时研究发现西北方向来自内陆的大气汞浓度较高,东方向来自海洋的大气汞浓度较低.苏州市大气中GEM和PBM平均浓度表现为昼间低夜间高,与大气参数进行相关性拟合,得出大气中GEM日变化规律与太阳总辐射亦呈显著的相关性(r=-0.664,P<0.001),与湿度呈显著的相关性(r=0.859,P<0.001),与气温呈显著的相关性(r=-0.866,P<0.001);PBM与太阳总辐射呈一般相关性(r=-0.554,P<0.01),与湿度呈显著的相关性(r=0.835,P<0.001),与气温呈显著的相关性(r=-0.831,P<0.001).苏州市大气中GOM平均浓度在1 d内出现多次峰值(05:00、 12:00、 18:00和23:00)和谷值(02:00、 10:00、 15:00和19:00).GOM浓度升高与早晚高峰燃料油燃烧排放正相关,亦与O3浓度升高导致GEM氧化生成GOM正相关.

关键词：气态元素汞气态氧化汞颗粒态汞来源分析浓度权重轨迹分布特征