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土壤是地球环境的重要组成部分,也是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要物质基础。人类社会发展相当长的一段时间内,由于经济利益驱使,忽略了社会经济发展对环境造成的危害,导致许多有毒有害物质(如重金属)进入到土壤系统,续而危害生态系统和食品安全,再经由食物链的生物富集作用,致使位于食物链顶端的人类遭受非常严重的健康安全威胁。定性识别源类并量化各源类对于土壤重金属的贡献,是土壤重金属污染防治的前提。本文以新疆乌市东北部米东工业区周边农田土壤为主要研究对象,经过采集表层土壤样品,应用土壤污染指数法和地累积指数法,全面摸清了研究区内重金属污染及玷污特征,并运用潜在生态风险指数法,定量评价了区内土壤的潜在生态危害程度。运用相关系数法、反距离权重内插法及主成分分析,定性识别了域内主要的潜在污染源类。在此基础上,进一步使用PMF受体模型,定量解析出区内表层土壤重金属潜在源类成分谱及贡献率。主要结果如下:(1)米东工业区周边农田土壤中重金属呈现不同程度的累积或污染。土壤镉(Cd)污染较为突出,土壤表层(0-20cm)Cd含量平均值0.46mg/kg,与国家土壤环境质量二级标准相比,Cd存在11个超标点位,占总样本12.09%,1级以上Cd地累积指数,占92.31%,表明Cd累积超标率高且污染严重。应用有限混合模型对表层土壤Cd含量数据进行分析,得出当地Cd背景值为0.171mg/kg。镍(Ni)和锌(Zn)浓度均值分别为47.90mg/kg和131.14mg/kg,点位超标率分别为4.40%与3.30%,1级以上地累积指数分别占50.55%、86.81%,说明镍和锌累积超标率较高但是污染超标率低。汞(Hg)、铅(Pb)、铜(Cu)、砷(As)在研究区内污染并不严重,算数平均值分别为0.12mg/kg、14.49mg/kg、33.94mg/kg、12.33mg/kg,其中,Hg、Pb、Cu均未超过国家二级标准,但是Hg累积超标严重,As部分点位超标。(2)土壤内梅罗污染指数分析表明,Nemero指数平均值为0.74,属于尚清洁等级,最大值为1.63,处于轻度污染水平。清洁水平以上的土壤样品占49.55%,表明重金属对研究区内土壤具有污染危害的可能性,有必要对土壤作进一步调研。通过潜在生态风险指数分析可知,土壤Hg有28.57%的样点达到中度(2级)危害程度,35.17%的样点达到中度危害程度以上,表明Hg生态危害性严重。土壤Cd中度危害程度的样点有32.97%,中度危害程度以上的样品占59.34%,表明Cd的生态危害性也很严重。综合潜在生态风险均值为213.14,属于中度危害,65.93%的样点属于中度危害程度,8.79%样点属于较强危害程度,2.20%样点属于强危害等级,表明有必要对土壤进行综合治理。结合内梅罗指数与综合生态风险指数数据盒须图的离群值和两个污染点,可知各潜在污染样点遵循相近相似原理。(3)空间分析结果表明,土壤Zn含量高值区主要分布于研究区域北部及西南部,且与镀锌钢管大棚、机械制造、彩钢制造厂及交通线路较吻合。土壤Ni和Cr存在极显著强正向相关性关系,二者的空间分布规律较为相似,三道坝中路途径Ni、Cr北部高值区,长山子南路路径西部Ni、Cr高值区,吐乌大高速途径Cr南部及西南部高值点。土壤Cd高值区主要集中于研究区东部,此区域靠近工业园区。土壤Pb在古牧地镇西部和三道坝镇南部出现两处高值区。使用PCA分析共提取4个主成分,分别解释为与农业活动、工业活动和交通运输等有关的混合污染源、污水灌溉源、土壤母质源和燃煤排放源。(4)基于正定矩阵因子分解(PMF)模型的重金属源解析结果表明,土壤As、Hg、Zn及Pb拟合结果非常理想,预测值与实测值线性相关度(r~2)均接近1;土壤Cu、Ni和Cr拟合效果较好,r~2介于0.7到0.8之间;土壤Cd拟合效果较差(r~2=0.65),由此可知PMF模型总体拟合效果较好,基本满足分析要求。PMF分解所得4个源类因子,由因子1的成分谱可知Zn、Ni和Cr在该因子上较其余因子有较高浓度值,与前文源识别所得混合污染源组分一致,故将因子1识别为混合污染源;因子2贡献率从大到小分别为As(72.16%)、Cu(45.06%)、Cr(38.95%)和Ni(34.51),均大于30%。对比Varimax旋转载荷阵中主成分3与PMF贡献率矩阵,发现Ni、Cr既来自因子1(混合污染源),又来自因子2,仅在因子2中贡献率占比较小。因子2与前期源识别PC3较相似,因此,因子2可识别为土壤母质源。因子3、因子4分别对Hg(74.59%)和Cd(56.70%)、Pb(46.70%)有较大贡献率,使得Hg和Cd、Pb分别为因子3与因子4的标识性元素。因而,因子3可解释为燃煤污染源,因子4为污水灌溉源。(5)由PMF模型所得因子2(土壤母质源)对于Cd、Pb平均贡献值分别为0.087 mg/kg和0.090mg/kg,与Cd(0.16mg/kg)和Pb(11.20mg/kg)区域背景值相比,显然PMF所得土壤母质源贡献值小于背景值。表明模型会低估土壤母质源的贡献,模型解析结果可靠性须进一步研究。