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烟台海岸带土壤重金属定量源解析及空间预测

地理学报 2021年第3期76卷 713-725页

作者：吕建树山东师范大学地理与环境学院济南250358

定量解析土壤重金属污染来源并绘制空间分布图是土壤重金属调查评价的核心,可为区域土壤环境管理和修复提供科学参考。以中国北方名优农产品生产基地烟台海岸带为研究区,系统开展表层土壤样品采集和重金属分析测试;利用正定矩阵因子分... 详细信息

定量解析土壤重金属污染来源并绘制空间分布图是土壤重金属调查评价的核心,可为区域土壤环境管理和修复提供科学参考。以中国北方名优农产品生产基地烟台海岸带为研究区,系统开展表层土壤样品采集和重金属分析测试;利用正定矩阵因子分解定量解析土壤重金属的来源贡献;基于独立成分分析和序贯高斯模拟构建多元地统计模拟技术,实现土壤重金属的空间预测及潜在污染区域划定。结果表明:(1)研究区表层土壤中As、Co、Cr、Mn和Ni主要为自然来源,且空间分布受成土母质的控制;(2)工业和交通排放是土壤中Cd、Pb和Zn的重要来源,三者在金、铜矿的尾矿区以及烟台市区呈现出污染热点;(3)土壤中Cu主要来自铜基杀菌剂和有机肥施用等农业活动,高值区主要分布在果园土壤;(4)土壤中Hg主要来源于煤炭燃烧和混汞法炼金所排放Hg的大气沉降,高值区主要分布在金矿以及龙口、蓬莱市区周边;(5) Cu、Hg和Cd的潜在污染区域面积占研究区总面积的37.5%、14.3%和8.6%,应给予重点关注。

关键词：土壤重金属源解析空间分布地统计模拟烟台海岸带

太原市冬季PM_(2.5)化学组分特征与来源解析

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环境科学 2019年第4期40卷 1537-1544页

作者：刘素马彤杨艳高健彭林曹力媛逄妮妮张浩杰华北电力大学环境科学与工程学院北京102206 中国环境科学研究院北京100012 太原市环境监测中心站太原030002 北京化工大学化学工程学院北京100029 山东大学环境研究院济南250013

为研究太原市城区冬季PM_(2.5)污染特征及来源,于2017年1月对PM_(2.5)及其化学组分(水溶性离子、碳组分和微量元素)、气态污染物(SO_2、NO_2)进行在线观测,结合气象数据,分析了清洁天和污染天PM_(2.5)及其化学组分特征,并利用正定矩阵... 详细信息

为研究太原市城区冬季PM_(2.5)污染特征及来源,于2017年1月对PM_(2.5)及其化学组分(水溶性离子、碳组分和微量元素)、气态污染物(SO_2、NO_2)进行在线观测,结合气象数据,分析了清洁天和污染天PM_(2.5)及其化学组分特征,并利用正定矩阵因子分析法(positive matrix factorization,PMF)对PM_(2.5)进行来源解析.结果表明,2017年1月太原市城区污染天PM_(2.5)质量浓度(239. 92μg·m^(-3))为清洁天的5. 70倍,污染天PM_(2.5)主要化学组分SO_4^(2-)、NO_3^-、NH_4^+、Cl^-、OC和EC分别为清洁天的7. 04、5. 76、6. 51、5. 62、4. 06和4. 70倍;污染天硫的氧化速率(SOR)和氮的氧化速率(NOR)分别为0. 12和0. 19,明显高于清洁天,说明污染天二次转化程度更高; PMF解析结果显示,污染天二次源(35. 06%)、燃煤源(30. 19%)和机动车源(24. 25%)较清洁天分别增长18. 03%、7. 39%和2. 10%,说明太原市城区污染天在管控机动车和燃煤等一次排放源的基础上,更应该注意对二次源前体物的控制.

关键词：太原 PM2.5 污染天组分特征源解析

基于PMF 模型和地理探测器的土壤重金属源解析及影响因素分析

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环境科学 2024年第9期45卷 5474-5484页

作者：孙思静董春雨张好杨海婵黄祖志韩宇张乃明包立云南农业大学资源与环境学院昆明650000 云南省土壤培肥与污染修复工程研究中心昆明650000 云南农业大学水利学院昆明650000

以丽江市为例,在研究区内采集93个土壤样品,测定土壤pH、有机质、重金属砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)和铬(Cr).通过正定矩阵因子分解(PMF)模型探讨研究区内的重金属来源,将7种重金属与13个影响因子结合地理探测器分... 详细信息

以丽江市为例,在研究区内采集93个土壤样品,测定土壤pH、有机质、重金属砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)和铬(Cr).通过正定矩阵因子分解(PMF)模型探讨研究区内的重金属来源,将7种重金属与13个影响因子结合地理探测器分析影响因素的影响力.结果表明,研究区内的土壤重金属ω(As)、ω(Hg)、ω(Cu)、ω(Zn)、ω(Pb)、ω(Cd)和ω(Cr)的均值分别为17.55、0.19、86.75、164.84、28.95、0.39和167.87 mg·kg^(−1),除As和Pb外均超过云南省土壤背景值;在空间分布上,Cu和Cr的含量高值主要集中在玉龙纳西族自治县,As、Hg、Pb和Cd的高值区主要在宁蒗彝族自治县,Zn含量高值主要集中于华坪县;通过相关性分析和PMF模型发现研究区内重金属As和Hg的主要来源是工业源,Zn的主要来源是交通污染源,Cr和Cu的主要来源是自然源,Cd和Pb的主要来源是农业源;经过地理探测器的因子探测器发现,土壤pH和有机质(OC)对7种重金属含量具有较强的解释力;交互探测发现,不同影响因子交互后的结果为非线性增强或双因子增强,其中,OC和pH交互作用是重金属空间分异的主导因素,为丽江市的土壤环境健康保护和可持续发展提供重要的科学依据.

关键词：重金属污染 PMF模型地理探测器影响因子源解析

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城市交通拥塞因子时空变化特征及源解析研究

交通运输系统工程与信息 2023年第3期23卷 300-310页

作者：赵雪亭胡立伟昆明理工大学交通工程学院昆明650500

交通拥塞因子是造成“点-线-面”三级城市交通拥塞效应的重要源。为深入探究城市交通拥塞因子的时空变化特征和影响程度,本文引入用于地质和生态风险评价的相关方法。首先,基于“源-路径-目标”模型,综合考虑城市交通拥塞多变综合复杂性... 详细信息

交通拥塞因子是造成“点-线-面”三级城市交通拥塞效应的重要源。为深入探究城市交通拥塞因子的时空变化特征和影响程度,本文引入用于地质和生态风险评价的相关方法。首先,基于“源-路径-目标”模型,综合考虑城市交通拥塞多变综合复杂性,深入剖析建立城市交通拥塞评价影响指标体系;其次,采用Mann-Kendall趋势检验法评估不同交通拥塞因子的时空变化趋势和突变点,利用小波分析探究周期性变化规律;改进内梅罗污染指数法对交通拥塞因子的特征及风险程度进行评估;最后,采用person相关性分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型分析其主要来源,评估结果的不确定性。结果表明:超车、违反交通规则、随意变换车道、停车、违法违规占用道路、不良天气状况、突发交通事故这7个因子的大小变化较为明显,变异系数均超过40%;城市交通拥塞程度因子^(18)Σ_(i=1)B_(i)在1月份的早、午、晚高峰最大(11.23),3月份达到最低(8.12)。城市交通拥塞整体呈现晚高峰,早高峰,中高峰依次降低的时间变化特征,且存在8a(第1主周期)和4a(第2主周期)两个周期时间变化。内梅罗污染指数法得到的结果以中等及以上程度交通拥塞为主。研究结果可为城市交通拥塞节点治理提供科学依据。

关键词：城市交通风险评价模型源解析城市交通拥塞时空变化特征不确定性分析

成都冬季PM_(2.5)化学组分污染特征及来源解析

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环境科学 2019年第1期40卷 76-85页

作者：吴明吴丹夏俊荣赵天良杨清健南京信息工程大学大气物理学院气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044

2017年1月1~20日在成都地区分昼夜对PM_(2.5)进行连续膜样品采集,并在实验室测定了其主要化学组分(水溶性离子和碳质组分)的质量浓度.观测期间,PM_(2.5)的平均质量浓度为(127.1±59.9)μg·m^(-3);总水溶性离子的质量浓度为(56.5±25.7)... 详细信息

2017年1月1~20日在成都地区分昼夜对PM_(2.5)进行连续膜样品采集,并在实验室测定了其主要化学组分(水溶性离子和碳质组分)的质量浓度.观测期间,PM_(2.5)的平均质量浓度为(127.1±59.9)μg·m^(-3);总水溶性离子的质量浓度为(56.5±25.7)μg·m^(-3),其中SO2-4、NO-3和NH+4是最主要的离子,质量浓度分别为(13.6±5.5)、(21.4±12.0)和(13.3±5.7)μg·m^(-3),一共占到了水溶性离子的85.6%;有机碳(OC)和元素碳(EC)的平均质量浓度分别为34.0μg·m^(-3)和6.1μg·m^(-3),分别占PM_(2.5)质量浓度的26.8%和4.8%.昼夜污染对比显示,PM_(2.5)白天和夜晚质量浓度分别为(120.4±56.4)μg·m^(-3)和(133.8±64.0)μg·m^(-3),夜间污染更为严重.SO2-4、NO-3和NH+4白天浓度高于夜间,这与白天光照促进了二次离子的形成有关;而Cl-、K+、OC和EC浓度夜间明显升高,可能是受夜间煤和生物质燃烧排放增加的影响.通过对近年来成都冬季PM_(2.5)化学组分的研究进行文献总结和比较后发现,SO2-4浓度显著降低,从2010年的50.6μg·m^(-3)降低到2017年的13.6μg·m^(-3);而NO-3浓度变化不大,维持在20μg·m^(-3)左右.PM_(2.5)中离子酸碱平衡分析表明,成都冬季PM_(2.5)由于NH+4的相对过剩而呈现出碱性,与以往呈偏酸性结果存在差异.对成都冬季NO-3/SO2-4的比值进行计算,NO-3/SO2-4平均值为1.57,表明移动源对PM_(2.5)污染影响更大.OC与EC的相关性表明,白天和夜间OC与EC的相关系数分别为0.82和0.90(P<0.01),OC与EC来源具有一致性.SOC估算结果显示,白天和夜间SOC浓度分别为8.5μg·m^(-3)和11.9μg·m^(-3),占到OC的28.1%和31.8%.K+/EC平均值为0.31,并且K+与OC之间相关系数为0.87(P<0.01),说明生物质燃烧对成都冬季碳质气溶胶有一定影响.主成分分析表明,成都冬季PM_(2.5)主要来源于燃烧源(燃煤、生物质燃烧等)、二次无机污染源以及土壤和扬尘源,其贡献率分别为32.8%、34.5%和21.5%.

关键词：成都细颗粒物水溶性离子 OC/EC 昼夜差异源解析

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苦水玫瑰产地土壤重金属污染评价与溯源解析

农业工程学报 2023年第16期39卷 223-234页

作者：李军杨云钦台喜生焦亮陈伟臧飞李开明兰州城市学院城市环境学院兰州730070 西北师范大学甘肃省绿洲资源环境与可持续发展重点实验室兰州730070 兰州大学草地农业科技学院兰州730020

探明特色农产品产地土壤重金属污染特征及其污染来源可促进特色农作物产业的健康有序发展,对于助力乡村振兴和发展乡村特色产业具有重要意义。该研究以苦水玫瑰产地土壤为研究对象,应用内梅罗综合污染指数法、污染负荷指数法和改进物元... 详细信息

探明特色农产品产地土壤重金属污染特征及其污染来源可促进特色农作物产业的健康有序发展,对于助力乡村振兴和发展乡村特色产业具有重要意义。该研究以苦水玫瑰产地土壤为研究对象,应用内梅罗综合污染指数法、污染负荷指数法和改进物元可拓模型来量化土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的污染水平并进行对比分析,还利用正定因子矩阵模型(positive matrix factorization,PMF)进行土壤重金属溯源解析。结果表明:1)研究区土壤除Hg和Cr的均值低于兰州市和甘肃省土壤背景值之外,其余As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的均值都高于二者的背景值,但所有元素的测定值均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB 15618-2018)》(pH值大于7.5)的筛选值。2)内梅罗综合污染指数和污染负荷指数分别处于0.71~2.02和0.64~1.48之间,均值为1.41和1.17,土壤总体上为轻度污染。改进物元可拓模型评价结果显示研究区土壤总体上处于尚清洁状态,与内梅罗综合污染指数与污染负荷指数评价结果基本一致,但改进物元可拓模型的评价结果更具有实际指导意义。3)研究区土壤重金属来源复杂,Hg主要受工业-燃煤源和交通源的共同影响;Cd主要受农业源的影响;Zn主要受交通源和农业源的复合影响;As、Cr、Cu、Ni和Pb主要受工业活动产生的大气沉降源的影响。研究结果可为苦水玫瑰种植地土壤重金属污染的风险管控和苦水玫瑰产业的高质量可持续发展提供科学的理论依据。

关键词：土壤重金属物元可拓模型 PMF模型源解析

沈阳市PM_(2.5)污染组分特征及其来源解析

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中国环境科学 2019年第2期39卷 487-496页

作者：田莎莎张显卞思思赵雪艳韩斌余浩殷宝辉陈莉白志鹏天津师范大学地理与环境科学学院天津300380 沈阳环境科学研究院沈阳110167 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 北京师范大学水科学研究院北京100875

为了解沈阳市空气细颗粒物的污染特征及主要来源,于2015年2月、5月、8月和10月在沈阳市采集PM_(2.5)样品,对PM_(2.5)质量浓度及其化学组分(无机元素、含碳组分和水溶性离子)进行测定.结果显示,采样期间沈阳市PM_(2.5)平均质量浓度为69μ... 详细信息

为了解沈阳市空气细颗粒物的污染特征及主要来源,于2015年2月、5月、8月和10月在沈阳市采集PM_(2.5)样品,对PM_(2.5)质量浓度及其化学组分(无机元素、含碳组分和水溶性离子)进行测定.结果显示,采样期间沈阳市PM_(2.5)平均质量浓度为69μg/m3,是《环境空气质量标准》(GB3095-2012)年均二级标准限值(35μg/m^3)的2.0.水溶性离子在PM_(2.5)中的含量最高,其次为碳组分、无机元素.富集因子结果表明:沈阳市富集因子值最高的元素来自于燃煤、交通污染、工业排放等污染源.正交矩阵因子分析(PMF)结果表明:PM_(2.5)结果中燃煤源、二次源、工业源、扬尘源和交通源的贡献比分别为33.4%、27.2%、16.7%、11.5%、11.2%.

关键词： PM2.5 水溶性离子碳组分无机元素源解析沈阳

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我国地下水硝酸盐污染及源解析研究进展

环境科学 2024年第6期45卷 3129-3141页

作者：涂春霖陈庆松尹林虎李强和成忠刘振南中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心昆明650100 自然资源部自然生态系统碳汇工程技术创新中心昆明650100 西南山地生态地质演化与保护修复创新基地昆明650100 中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083

我国地下水中硝酸盐污染问题严峻,尤其农业产区地下水硝酸盐污染日益突出,严重影响了地下饮用水安全,急需引起重视.通过综述发现,我国地下水中硝酸盐的主要来源为大气沉降、土壤氮、农业施肥和粪便污水等,其中粪便污水和农业施肥是地下... 详细信息

我国地下水中硝酸盐污染问题严峻,尤其农业产区地下水硝酸盐污染日益突出,严重影响了地下饮用水安全,急需引起重视.通过综述发现,我国地下水中硝酸盐的主要来源为大气沉降、土壤氮、农业施肥和粪便污水等,其中粪便污水和农业施肥是地下水硝酸盐超标的主要原因.总结了水化学分析法、多元统计分析法、稳定同位素示踪法和微生物源追踪等技术在地下水硝酸盐溯源中的应用.各种溯源方法均有一定的局限性,建议采用多种方法联合识别地下水中硝酸盐来源,并通过多元统计分析和同位素定量解析模型计算不同污染来源贡献率.硝酸盐污染溯源经历了从定性到定量的研究过程,目前基于δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)解析硝酸盐来源的SIAR和Mix SIAR模型已经相当成熟,但由于不同输入端元同位素特征值范围相互重叠,不同时空变化等条件下δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)值具有一定差异,以及氮迁移转化过程中的同位素分馏等的影响,导致模型计算得出的结果还存在不确定性,需要进一步优化模型的解析方法,以更精准地获取硝酸盐污染来源及其贡献率,服务于地下水资源的科学管理.

关键词：地下水硝酸盐污染源解析多元统计分析稳定同位素

PIXE和XRF用于北京新镇地区PM2.5源解析研究

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原子能科学技术 2014年第7期48卷 1325-1330页

作者：金象春张贵英肖才锦黄东辉袁国军姚永刚王兴华华龙王平生倪邦发中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413 环境保护部核与辐射安全中心北京100082 成都理工大学核技术与自动化工程学院四川成都610059

大气颗粒物(APM)对人体健康和环境的影响越来越受重视,我国增设了PM2.5标准,同时提出了大气污染的专项治理措施。本文采用GENT二级取样器在北京郊区新镇进行连续取样,并用质子激发X射线荧光分析和能量色散X射线荧光分析对北京新镇地区... 详细信息

大气颗粒物(APM)对人体健康和环境的影响越来越受重视,我国增设了PM2.5标准,同时提出了大气污染的专项治理措施。本文采用GENT二级取样器在北京郊区新镇进行连续取样,并用质子激发X射线荧光分析和能量色散X射线荧光分析对北京新镇地区收集到的140个大气颗粒物样品进行了多元素分析,对测量数据进行了可靠性评价和数据重组,结合取样、气象等参数建立了新镇地区大气颗粒物污染成分数据库,利用正矩阵因子模型进行污染源解析研究。初步认定了5个主要污染源,即燃煤源(29.2%)、汽车尾气和垃圾焚烧源(26.2%)、建筑工业源(23.3%)、土壤源(15.4%)以及含氯工业源(5.9%)。并结合气象数据进行了污染源来源研究,根据条件概率函数和潜在源贡献函数的计算结果作出了污染源来源分布图,发现污染来源与周围环境基本符合。

关键词：大气颗粒物源解析贡献率