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我国农田土壤存在严重的重金属污染问题,威胁到农产品的安全。土壤重金属污染不可逆、难修复,解决该问题的根本方法是从源头切断重金属输出。土壤重金属污染往往是多种来源共同造成的,所以进行重金属污染的源头控制时首先需要确定源的数量,类型和贡献率。 本文以辽宁省葫芦岛锌厂周边农田土壤和玉米为研究对象,以锌厂为中心在15km范围内采集土壤和玉米籽实,测定和分析土壤样品成分谱(成分谱项目包括:pH、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Ni、Pb、Zn、Cd、Hg和As,共14种),检测玉米籽实中8种重金属元素(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Hg和As)含量,并对土壤和玉米进行重金属含量特征分析和污染状况评价。运用空间分析、相关性和FA分析对农田土壤进行源识别,运用PMF和UNMIX模型进行污染源解析。本文得出了以下主要结论: (1)研究区农田土壤重金属中,Cr、Ni、As的均值与辽宁省背景值相差不大,未达到污染;Cu、 Pb、Zn和Hg的均值与背景值相比含量较高,未达到污染或为轻度污染;而Cd的均值远高于背景值,为重度污染。从整体来看,该区域处于重度污染等级。对玉米中重金属进行分析,发现Cr超标最为严重,Pb和Cd为中等程度的超标,土壤与玉米中重金属间的相关性整体较差,但玉米Cd含量与土壤Cd含量之间呈现显著的正相关关系。 (2)研究区域土壤重金属的分布多以锌厂为中心,距锌厂越远,浓度越小,可见锌厂是导致农田土壤污染的主要原因。土壤多种元素间均存在显著的相关性,其中,Ca、Fe、Mg和Ni两两之间的相关性最好,同源性强。 (3)FA法得出三个因子,因子1的方差贡献率为36.3%,代表土壤母质源,主要引起土壤Ni和Cr含量的增高;因子2的方差贡献率为26.8%,代表以工业生产为主的人为活动,主要引起土壤Zn、As、Cd、Cu、Pb、和Hg含量的增高;因子3的方差贡献率为7.8%,代表农业源。 (4) PMF模型最终确定4个因子数,因子1贡献率为30%,代表以工业生产为主的人为活动源,对Cu、Pb、Zn、Cd和As的贡献率分别为44.2%、53.7%、65.5%、64.9%和55%;因子2贡献率为29%,代表土壤母质源,对Cr和Ni的贡献率分别为52.6%和45.9%;因子3贡献率为11%,代表农业源;因子4贡献率为30%,代表其它源。 (5) UNMIX解析出重金属的来源分为三类,因子1贡献率为24%,代表该区域的工业活动源,对Hg的贡献率为91%;因子2贡献率为27%,代表交通和工业活动源,对Pb的贡献率为57.6%;因子3贡献率为49%,代表工、农业活动和土壤母质的混合源,对Cu、Zn、Cd和As的贡献率分别为57.0%、41.0%、54.2%和53%。 综上所述,该研究区域农田土壤重金属达到重度污染等级,以锌厂为代表的工业源是主要污染来源。