1、第3 0卷 第4期2 0 2 3年7月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s(C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s(B e i j i n g);P e k i n g U n i v e r s i t y)V o l.3 0 N o.4J u l.2 0 2 3h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4
2、)收稿日期:2 0 2 2 0 7 1 2;修回日期:2 0 2 3 0 2 0 7基金项目:国家自然科学基金面上项目(2 1 8 7 6 0 1 4)作者简介:宁文婧(1 9 9 7),女,硕士研究生,地球化学专业。E-m a i l:n i n g w e n j i n g 0 6 1 6 o u t l o o k.c o m*通信作者简介:严丽萍(1 9 7 9),女,博士,副教授,主要从事环境保护研究工作。E-m a i l:y a n l i p i n g y a n g t z e u.e d u.c nD O I:1 0.1 3 7 4 5/j.e s f.s f.2 0
3、2 3.2.4 6清远市清城区土壤中重金属的空间分布、来源解析和健康评价:基于P C A和PMF模型的对比宁文婧1,谢先明2,严丽萍1,*1.长江大学 油气地球化学与环境湖北省重点实验,湖北 武汉 4 3 0 1 0 02.广东省水文地质大队,广东 广州 5 1 0 5 1 0N I N G W e nji ng1,X I E X i a n m i ng2,YA N L ipi ng1,*1.H u b e i K e y L a b o r a t o r y o f P e t r o l e u m G e o c h e m i s t r y a n d E n v i r o n
4、 m e n t,Y a n g t z e U n i v e r s i t y,W u h a n 4 3 0 1 0 0,C h i n a2.G u a n g d o n g H y d r o g e o l o g y B a t t a l i o n,G u a n g z h o u 5 1 0 5 1 0,C h i n aN I N G W e n j i n g,X I E X i a n m i n g,Y A N L i p i n g.S p a t i a l d i s t r i b u t i o n,s o u r c e s a n d h e a
5、 l t h r i s k s o f h e a v y m e t a l s i n s o i l i n Q i n g c h e n g D i s t r i c t,Q i n g y u a n C i t y:C o m p a r i s o n o f P C A a n d P M F m o d e l r e s u l t s.E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s,2 0 2 3,3 0(4):4 7 0-4 8 4A b s t r a c t:I n t h i s s t u dy w e c o l l
6、e c t e d 1 2 2 s o i l s a mpl e s f r o m a ty pi c a l,r api d ly t r a n s f o r m i ng i n d u s t r i a l u r b a n a r e a i n s o u t h e a s t e r n C h i n a t o e v a l u a t e po l l u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f 9 h e a vy m e t a l s(A s,C o,C r,C u,Hg,N i,P b,T i,a n d Z
7、 n)i n s o i l u s i ng e n r i c h m e n t f a c t o r(E F),ge o l ogi c a l a c c u m u l a t i o n i n d e x(Ige o),Spe a r m a n c o r r e l a t i o n a n a lys i s,po t e n t i a l e c o l ogi c a l r i s k c o mpr e h e n s i v e i n d e x(R I),a n d h u m a n h e a l t h r i s k m o d e l(HH
8、R);c o m b i n e d w i t h pr i n c ipa l c o mpo n e n t a n a lys i s(P C A),po s i t i v e m a t r i x f a c t o r i z a t i o n(P M F)m o d e l a n d ge o s t a t i s t i c a l a n a lys i s,t h e s o u r c e o f h e a vy m e t a l s w a s i n v e s t iga t e d.T h e r e s u l t s s h o w e d t
9、h a t A s,C u,Hg,P b,a n d Z n w e r e o b v i o u s ly e n r i c h e d i n s o i l,b u t t h e s t u dy a r e a a s a w h o l e i s c l e a n f r o m h e a vy m e t a l po l l u t i o n.H i e r a r c h i c a l c l u s t e r i ng a n d gr o upi ng r e s u l t s o f h e a vy m e t a l s by P C A a n
10、d P MF m o d e l s i d e n t i f i e d 2 a n d 3 s o u r c e a r e a s r e spe c t i v e ly,w h i c h h e lpe d t o i mpr o v e t h e a c c u r a cy o f s o u r c e a n a lys i s.A c c o r d i ng t o e c o l ogi c a l r i s k a s s e s s m e n t t h e s t u dy a r e a a s a w h o l e i s a t s l igh
11、 t e c o l ogi c a l r i s k,a n d Hg po s e s t h e h igh e s t e c o l ogi c a l r i s k a m o ng a l l e l e m e n t s.By h u m a n h e a l t h r i s k a s s e s s m e n t n e i t h e r a d u l t s n o r c h i l d r e n i n t h e s t u dy a r e a a r e a t h e a l t h r i s k s f r o m h e a vy m
12、 e t a l po l l u t i o n,i n c l u d i ng n o n-c a r c i n oge n i c a n d c a r c i n oge n i c r i s k s,b u t w e f o u n d t h a t h e a vy m e t a l po l l u t i o n po s e s gr e a t e r h e a l t h r i s k s t o c h i l d r e n a n d s h o u l d b e t a k e n s e r i o u s ly.K e y w o r d
13、s:s o i l h e a vy m e t a l s;s o u r c e a n a lys i s;pr i n c ipa l c o mpo n e n t a n a lys i s(P C A);po s i t i v e m a t r i x f a c t o r i-z a t i o n m o d e l(P M F);h e a l t h a s s e s s m e n t摘 要:本研究在中国东南部一个典型的快速转型工业城区采集了1 2 2个土壤样品。我们采用富集因子(E F)、地质累积指数法(Ig e o)、斯皮尔曼相关性分析、潜在生态风险综合指数
14、(R I)和人体健康风险模型(HH R)多种分析方法对研究区 9种重金属(A s、C o、C r、C u、H g、N i、P b、T i和Z n)的污染特征进行评估,并结合主成分分析(P C A)、正矩阵分解(P M F)模型和地统计学法对研究区土壤进行来源解析。结果表明,土壤中A s、C u、H g、P b、Z n存在明显富集,但研究区整体处于清洁状态。由于P C A和P M F模型对重金属聚类分组的结果并不完全一致,故分别将9种重金属元素划分为两个来源和3个来源,以便互相验证元素划分的准确宁文婧,谢先明,严丽萍/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t
15、i e r s)2 0 2 3,3 0(4)4 7 1 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)性。在潜在生态风险评价中,研究区整体处于轻微生态风险水平;值得注意的是,H g元素带来的生态风险是所有元素中最高的。对于人体健康风险评价,在该研究区中,成人和儿童均不存在非致癌风险和致癌风险,但是我们发现儿童比成人在面对重金属带来的健康风险时表现得更敏感,应当引起重视。关键词:土壤重金属;来源解析;主成分分析(P C A);正定矩阵模型(P M F);健康评价中图分
16、类号:P 6 6;X 5 3;X 8 2 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-2 3 2 1(2 0 2 3)0 4-0 4 7 0-0 0 1 50 引言重金属污染常指密度大于4或5 g/c m3的金属或其化合物所造成的环境污染,土壤重金属污染在全球范围内不断增加,近年来已成为关注的焦点1-2。随着我国经济的快速发展,环境问题也逐渐成为我国生态发展中不可忽视的问题。我国国土资源部在2 0 1 4年开展的第一次全国土壤污染调查显示,8 2.8%的土壤样品中重金属含量超标3。重金属通常具有较高的毒性,它们的浓度阈值低,停留时间长,并且具有持久的生物利用率4-6。由于它们的普遍性、有毒性和持久性,它们对人类健康和生态系统会产生严重危害7-8,所以对于重金属污染状况和污染来源的调查尤为重要,可为后续的修复治理提供理论基础。由于工业和经济活动常集中在城市区域,目前大多数研究面向发展程度较高的一线城市9-1 0,但随着城市化的不断推进,临近的县城或乡村地区的土地利用发生转变,逐步从农业用地向工商业用地或居民区转变,并伴随相应城市服务设施的建设。密集的农业和工业活动给这些正在快速发展的城市边
