基于受体模型的县域土壤重金属污染源解析研究-以长兴县为例

土壤重金属污染已成为全球普遍关注的环境热点问题，在我国以经济发达的长三角地区尤为突出。本项目以长三角杭嘉湖平原浙北长兴县为研究区域，针对该县已存在的土壤Cd、Hg等重金属污染问题，结合已积累的历史数据，开展长兴县域尺度内土壤重金属的污染源解析研究，明确重点地区土壤重金属污染的时空变化特征，识别土壤中重金属污染源的各种环境影响因素，建立土壤重金属污染的源成分谱和受体成分谱数据库，并基于受体模型建立适合于县域尺度的土壤重金属污染源解析方法，准确判断土壤重金属的污染源，最终实现各污染源贡献值和分担率的定量解析。预期成果不仅是对大量现有土壤重金属污染源解析定性研究的补充和完善，其推广运用还可为长三角地区土壤可持续利用、管理与保护提供理论依据和技术支撑。

本项目以长兴县受铅蓄电池企业影响的典型污染场地周边农田土壤为研究对象，采集104个表层土样及环境样品，分析测定了10种重金属元素。以当地土壤背景值和国家土壤环境质量标准为依据，利用富集因子法研究了土壤重金属在表层的富集特征，并借助Hakanson潜在生态危害指数法评价重金属污染程度及环境风险。其中40个土样使用GB/T25282-2010方法进行了重金属Cd和Pb形态分布特征分析，结合地统计学方法明确土壤重金属污染的空间变化特征，进一步运用受体模型正定矩阵因子法准确判断土壤重金属的污染源，最终实现各污染源贡献值和分担率的定量解析等方面的研究工作，获得了以下主要结论：. 研究区普遍存在重金属累积现象，受到不同程度的人类活动干扰。其中土壤Cd的累积尤为突出；通过对土壤重金属形态分析表明，从各形态的平均含量来看，Cd的赋存形态以弱酸提取态为主，这种分布特征与铅蓄电池厂Cd的排放有关。土壤Pb的形态含量表现出与Cd不同的分布特征，Pb的赋存形态以可还原态为主，这与工厂含铅废水的排放、铅粉的逸散有关。根据土壤重金属潜在生态危害系数的分析结果表明土壤Cd的生态危害严重。因此该区域在农业生产重金属防治中，应当优先加强对环境风险较高的土壤Cd的控制。运用地统计学得到土壤重金属含量空间分布图，土壤Cd、Pb含量呈现明显的由中心向四周递减的空间分布规律，这充分反映了含量分布趋势与铅蓄电池厂的密切关系。利用正定矩阵因子分析法并结合前面的分析研究，最终得到3个重金属污染源，分别是土壤母质源、农业生产活动源、铅蓄电池企业源及其贡献率。研究成果可为发展土壤污染源解析方面提供理论和技术支撑。. 通过本项目的研究，已发表基金标注的SCI论文4篇，国内核心期刊论文1篇，学术会议论文2篇；培养了研究生3名，其中已毕业获得学位的博士1名，硕士1名。同时，在本基金项目的资助下，课题组成员6人次参加了学术会议。项目主持人获得主持浙江省自然科学基金、浙江省创新团队项目子课题等后续基金资助项目2项。本项目原计划发表论文6篇以上，其中SCI论文3-4篇。从研究内容、预期目标、发表论文等方面来看，保质保量完成了预定任务。