土壤中重金属污染源解析研究进展(老师推荐)

土壤中重金属污染源解析研究进展

于瑞莲1

, 胡恭任1, 2

( 11 华侨大学环境科学与工程系,福建泉州362021;

21 东华理工大学核资源与环境教育部重点实验室,南昌330013)

摘要:根据近年来国内外对土壤重金属污染研究的相关报道, 概述国内外土壤重金属污染源解析的常用方法及其特点, 重

点阐述铅、锶同位素、放射性核素示踪技术在重金属污染溯源研究中的应用, 指出采用Pb、Sr、Zn 等同位素示踪, 空间分析与多元

统计相结合的方法, 追踪重金属污染源和评价污染程度是今后土壤中重金属污染源解析研究的重点。

关键词:环境工程;污染源解析;综述;重金属污染;铅锶同位素示踪;土壤

中图分类号: X53; X833 文献标识码: A 文章编号: 1001- 0211( 2008) 04- 0158- 08

收稿日期: 2006- 03- 17

基金项目:国家自然科学基金资助项目( 40673061 ) ;泉州市科技计

划资助项目( 2007Z43 ) ;东华理工大学核资源与环境教

育部重点实验室开放基金资助项目( 070714)

作者简介:于瑞莲( 1970- ) , 女, 山东高密县人, 副教授, 博士生, 主

要从事环境污染化学等方面的研究;

联系人: 胡恭任( 1966- ) , 男, 江西赣县人, 研究员, 博士后, 主要

从事环境地球化学等方面的研究与教学工作。

环境污染研究中特别关注的重金属主要是生物

毒性显著的Hg, Cd, Pb, Cr 以及类金属As, 还包括

具有毒性的重金属Cu 和Zn 等。含重金属的污染

物通过各种途径进入土壤, 造成土壤中相应重金属

元素的富集。食物链中重金属来源主要是植物通过

被动从土壤中吸收,对人类社会健康可持续发展严

重危害。因此, 查明土壤中重金属污染物质来源, 并

从源头上加以控制,对实施污染治理具有十分重要

的意义[1- 3] 。遗憾的是, 以往的工作大多局限于污

染程度方面的研究,对土壤中重金属污染的研究大

都局限于重金属的分布、赋存形态和生态环境危害

与修复等内容, 而对土壤重金属污染来源的解析方

面较少,概述了近几年来国内外土壤重金属污染源

解析的常用方法及其研究方法中的一些特点, 重点

阐述了铅、锶同位素、放射性核素示踪技术在重金属

污染溯源研究中的应用, 针对以往研究工作的不足

和存在的问题, 指出了今后土壤中重金属污染源解

析研究中的重点。

1 多元统计分析方法在土壤中重金属

污染源解析中的应用

环境科学中污染物来源的数学模型总体上分两

种,一种是以污染源为对象的扩散模型( diffusion

model ) , 另一种是以污染区域为对象的受体模型

( receptor model )

[4]

。20 世纪70 年代起, Lantzy

[5]

等人开始由排放源转移到受体, 进行大气颗

粒物源

解析。近年来提出化学质量平衡法(CMB)、因子分

析法( FA)、目标变换因子分析法( TTFA)和正态矩

阵因子化( PMF) 法、主因子分析法[主成分分析

( FCA)法]、IDNN 模型法、FA/MLR 法、聚类分析、

富集因子分析法(富集系数法)、相关分析等方法,形

成受体模型的研究体系, 为源解析奠定了基础[ 6- 7]

。

运用多元统计分析方法研究元素的组合特征及

分布规律,有助于异常成因的解释推断,区分人为污

染和自然污染源。乔胜英等[ 8]

通过土壤中重金属

元素与主元素间的相关分析、聚类分析,表明Hg 相

对于其他元素表现较独立, S对Hg 有一定的捕获能

力,As, Cr 和Ni 是受控于成土母质的元素组合, Cd

和Pb 是受人为污染影响较强的元素, Cu 来源于地

质成因的比例较大, Zn 受控于土壤中锰氧化物粘

粒。

王学松等[9]

通过因子分析法( FA)和聚类分析

大致识别了徐州城市表层土壤21 个样品中重金属

元素的来源,研究区表层土壤样品中30 种元素可分

成4 个类别: / 自然因子0类别元素( Ti, Ca, V, Co,

Mn, Be和Pt ) ; / 交通因子0类别元素(Ag, Se, Sc, Pb,

Cu, Zn, Cd, Br, S, Mo 和Au) ; / 燃煤因子0类别元素

(Bi , Cr, Hg, As, Sb 和Pd)和混合源类别元素( Sn 和

Ba)。

史贵涛等[10]

通过Pearson 相关分析和主成分分

第60卷第4 期

2 0 0 8 年1 1 月

有色金属Nonferrous Metals

V ol 1 60, No1 4

November 2 0 0 8析,推测人类活动造成了公园土壤和灰尘中重金属

的积累,其中最主要的污染源为工业和交通污染。

翟航[11]

运用因子分析方法探讨了长春市表层

土壤重金属污染的可能来源: 交通污染源;燃煤污染

源,居民采暖用煤和工业用煤以及燃烧方式落后为

长春市表层土壤燃煤污染的主要原因; 工业污染源,

因子得分高值区分布在铁北一二道工业区, 主要来

源于工业废水的排放;冶金污染源,污染区主要分布

在长春市区北部天林冶炼厂、西部火烧李附近的蓝

舟冶炼厂和中部钢厂附近。

Blaser 等[ 12]

按土壤发生层次采集了瑞士森林

的不同土壤,通过计算元素富集指数来区别土壤表

层元素含量异常是人为污染还是自然来源, 并指出

元素富集指数由于考虑了土壤元素含量的剖面分布

和自然变异,因而要优于仅仅通过表层元素是否超

过最大允许浓度来判断土壤是否污染的方法。

2 计算机成图法在土壤中重金属污染

源解析中的应用

应用GIS 技术分析异常空间分布与污染源的