环境科学  2015, Vol. 36 Issue (2): 507-515   PDF    
山东省典型工业城市土壤重金属来源、空间分布及潜在生态风险评价
戴彬1, 吕建树1,5 , 战金成2, 张祖陆3, 刘洋4 , 周汝佳1    
1. 南京大学地理与海洋科学学院海岸与海岛开发教育部重点实验室, 南京 210023;
2. 山东省地质调查院, 济南 250013;
3. 山东师范大学人口·资源与环境学院, 济南 250014;
4. 南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京 210023;
5. 贝德福德海洋研究所, 加拿大地质调查局(大西洋), 加拿大 达特茅斯 B2Y 4A2
摘要:选取山东省典型工业城市——莱芜市钢城区为研究区域,系统采集了106个表层土壤样品,测定了As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等9种重金属的含量,分别利用多元统计和地统计方法分析了重金属的来源和空间分布特征,最后对土壤重金属的潜在生态风险进行了评价. 结果表明:①研究区9种重金属元素的平均含量均超过了山东省土壤背景值,其中Cd、Hg、Pb和Zn的平均值分别是背景值的2.42、4.69、1.74和1.54倍,在表层土壤中存在明显的富集. ②Cd、Pb和Zn主要来源于工业"三废"、交通排放以及农药化肥的施用; Co、Cr和Ni为自然源因子,受到成土母质的控制; As和Hg来源于煤炭燃烧和钢铁冶炼,Cu受自然与人为因素共同影响. ③研究区总体上处于中等与高生态风险的临界水平,其中Hg为高生态风险水平,Cd为中等生态风险水平,其他元素则均为低生态风险.
关键词土壤重金属     潜在生态风险     多元统计     普通克里格     典型工业城市    
Assessment of Sources, Spatial Distribution and Ecological Risk of Heavy Metals in Soils in a Typical Industry-based City of Shandong Province, Eastern China
DAI Bin1, LÜ Jian-shu1,5 , ZHAN Jin-cheng2, ZHANG Zu-lu3, LIU Yang4 , ZHOU Ru-jia1    
1. The Key Laboratory of Coast and Island Development, Ministry of Education, Nanjing University, Nanjing 210023, China;
2. Shandong Institute of Geological Survey, Ji'nan 250013, China;
3. College of Population, Resource and Environment, Shandong Normal University, Ji'nan 250014, China;
4. State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, School of the Environment, Nanjing University, Nanjing 210023, China;
5. Geological Survey of Canada (Atlantic), Bedford Institute of Oceanography, Dartmouth B2Y 4A2, Canada
Abstract: A total of 106 samples were collected from surface soils in Gangcheng District, Laiwu city (a Typical industry-based city of Shandong Province, Eastern China), and the contents of 9 heavy metals including As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb and Zn were determined. Multivariate analysis and geostatistics were applied to examine the sources and spatial distributions of heavy metals in soils; and the assessment on ecological risk of heavy metals was carried out using Hakanson's method. The average concentrations of 9 heavy metals were higher than the background values of Shandong Province; in particular, the mean contents of Cd, Hg, Pb and Zn were 2.42, 4.69, 1.74 and 1.54 times of their respective background values, which indicated there were obvious accumulations of these heavy metals in surface soils. The results from multivariate analysis suggested that all the 9 heavy metals could be classified as 3 Principal Components (PCs). Cd, Pb and Zn, having high loads in PC1, were dominated by industrial, agricultural and traffic sources. PC2 including Co, Cr and Ni came from natural sources, and were controlled by parent materials. As and Hg with high loads in PC3, were originated from coal combustion and smelting. Cu had some loads on different PCs, and was affected by both natural and human sources. Assessment on ecological risk indicated that the study area suffered from a critical level between high and moderate risks. Hg was at the high ecological risk level, and Cd was at the moderate ecological risk level, while other metals had low ecological risk level.
Key words: soil heavy metals     potential ecological risk     multivariate analysis     ordinary kriging     typical industry-based city    

土壤作为陆地生态系统的重要组成部分,能够供应植物生长所必须的水分和养分,既是重金属的归宿,又是重金属向大气、 生物和水体传播的媒介. 重金属具有持久性和累积性[1,2],可以抑制植物与微生物的生命活动,并经过食物链不断累积,最终通过摄食进入人体,进而威胁人类健康[3]. 当前,土壤重金属污染已经成为了世界性的严重问题,引起了社会和学术界的巨大关注[4]. 因此,研究土壤中重金属来源并进行风险评价,可为土壤环境质量评价和管理提供依据.

土壤中重金属含量主要受成土母质及人类活动影响[4, 5, 6]. 成土母质是影响土壤重金属含量的内在因素,例如基性岩与超基性岩发育的土壤中的Cr和Ni含量远远高于其他母质发育的土壤[6]. 随着经济社会的不断发展,人类活动已经造成了土壤中重金属的明显富集,往往超过自然来源对重金属含量的贡献[7, 8, 9, 10, 11, 12]; 重金属的人为源主要包括煤炭燃烧、 汽车尾气、 工业“三废”、 采矿活动以及农药化肥的施用[1]. 多元统计分析(相关分析、 主成分分析)作为辨识土壤中的重金属来源的经典方法[1],已经得到了广泛的应用[13, 14, 15, 16]. 地统计方法将变异函数和克里格插值估计相结合[4],模拟土壤中重金属的空间结构和变异[17, 18, 19],可以直观地展示重金属含量的空间分布[20, 21, 22],在此基础上可以进一步追溯造成土壤重金属高值热点区的原因[15]. 将多元统计分析和地统计方法结合是辨识重金属人为、 自然来源以及空间分布的有力工具[15,23]. 土壤重金属的潜在生态风险评价是土壤环境评价的重要组成部分[9, 10, 24, 25]. 瑞典环境科学家Hakanson[26]于1980年提出了沉积物重金属潜在生态危害指数评价方法; 通过引入毒性响应系数,将重金属生态环境风险与毒理学联系起来,可以直观地展示重金属对生态环境的胁迫程度; 现在此方法已经扩展到土壤[10]、 街尘[24]等介质的重金属污染评价.

莱芜市是山东省典型的工业城市,其下辖的钢城区则是莱芜市钢铁和煤炭企业的主要聚集地,素有“钢铁煤都”之称; 众多的钢铁、 煤炭企业为钢城区经济发展做出了重要贡献,但对其生态环境也造成一定的压力. 本研究选取莱芜市钢城区为研究区,对其土壤进行系统的采样和重金属元素测试,利用多元统计方法判别土壤重金属的来源,并利用地统计方法实现土壤重金属空间分布的可视化表达,最后对土壤重金属的潜在生态风险进行了评价,以期为研究区的土壤环境风险预警、 管理和修复提供参考. 1 材料与方法 1.1 研究区概况

莱芜市钢城区位于山东省中部,东临沂源县,南接新泰市(图 1),总面积约339 km2. 研究区地质构造受鲁中纬向构造及鲁西旋转构造的控制,地貌类型以山地丘陵为主. 研究区属暖温带季风性湿润气候,四季分明; 年平均气温16~18℃,降水量约700 mm. 研究区矿产资源丰富,内有山东省著名钢铁企业——莱钢集团和众多煤矿,是山东省重要的钢铁、 煤炭生产基地.

图 1 研究区及采样点位置示意 Fig. 1 Location of the study area with sampling sites

1.2 样品采样与测试

本研究按照2 km × 2 km的规则网格进行采样点的布设[1],共106个采样点,其中耕地55个、 林地20个、 草地21个、 建设用地10个. 在采样点周围利用多点采样方式,垂直采集0~20 cm的表层土壤,等量混合后,装入干净布袋,样品原始重量大于1 kg[1]; 土壤样品经过室温自然风干、 敲碎、 过20目(0.84 mm) 尼龙筛去除杂物等初步处理后,用玛瑙无污染样品制备机具将样品研磨至粒径小于 100目 (0.25 mm) 备用. 土壤样品经过消煮后,对 As、 Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb 和 Zn 的含量进行分析测试; 其中 As、 Hg 采用原子荧光光谱方法测定,Cd、 Pb 采用石墨炉原子吸收分光光度法测定,其余元素则采用火焰原子吸收分光光度法. 分析测试所用试剂均为优级纯,分析方法的准确度和精密度采用国家一级土壤标准物质 (GBW系列) 进行检验,并按比例随机检查和异常点检查进行严格的样品质量监控,测试结果符合监控要求[1]. 1.3 数据处理与分析 1.3.1 多元统计和地统计分析

对数据进行均值、 中值、 范围、 标准差、 变异系数、 峰度和偏度等描述性统计,然后采用相关分析、 主成分分析等多元统计方法对重金属来源进行解析[15]. 以上统计分析均利用Spss 19.0软件进行. 变异函数拟合和普通克里格插值分别利用GS+7.0和ArcGIS 9.3地统计模块进行[1]. 1.3.2 潜在生态风险评价

潜在生态危害指数法是Hakanson[26]从沉积学角度,根据重金属性质及环境行为特点,建立的一套的评价重金属潜在生态危害的方法. 单个重金属潜在生态风险因子Eir的计算公式如下:

式中,Ci为重金属含量; Cin为参考值,本研究采用山东省土壤元素背景值[27]Tir为某重金属的毒性响应系数,反映重金属的毒性水平及土壤对重金属污染的敏感性. 参考相关研究[1,26],Hg、 Cd、 As、 Co、 Cu、 Pb、 Ni、 Cr和Zn的毒性响应系数分别为40、 30、 10、 5、 5、 5、 5、 2和1.

重金属的综合潜在生态危害指数RI可以表示为各个重金属的Eir之和:

2 结果与讨论 2.1 土壤重金属含量的描述性统计

表 1可以看出,研究区土壤As、 Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb和Zn 含量的平均值分别为9.5、 0.17、 14.5、 77.7、 30.6、 0.075、 35.3、 42.8和94.1 mg ·kg-1; 除Co没有国家标准的参考值之外,其他重金属元素平均值均未超过国家二级标准[28],但是最大值均已超过国家二级标准值. 研究区9种元素的平均值均超过山东省土壤背景值; 特别地,Cd、 Hg、 Pb和Zn的平均含量分别是0.17、 0.075、 42.8和94.1mg ·kg-1,分别是背景值的2.42、 4.69、 1.74、 1.54倍,这4种元素在表层土壤中存在明显的富集. 变异系数(coefficient of variation,CV)可以表征数据的离散程度,可以比较不同量纲的数据[1, 4]; Wilding[29]将变异系数分为高度变异(CV>0.36)、 中等变异(0.16[1]对日照的研究结果类似,说明Cd和Hg存在由于人为影响产生的特异值. 偏度依照大小排序依次为,Hg>Zn>Cd>Pb>As>Cr>Cu>Ni>Co,其中Hg、 Cd、 Pb和Zn的偏度较高,这4种元素可能受人类活动影响而产生较大的正偏度[5].

表 1 研究区土壤重金属描述性统计结果 /mg ·kg-1 Table 1 Descriptive statistics of heavy metals in soils of the study area/mg ·kg-1
2.2 相关分析

重金属元素之间的相关性分析有助于重金属来源的辨识[1,30]. 由表 2可以看出,重金属元素Cd-Pb、 Cd-Zn和Pb-Zn两两之间相关系数分别为0.881、 0.978和0.906,并且通过了0.01水平的显著性检验; 一般来说,Cd、 Pb和Zn之间的高相关性指示了人类活动的影响[1, 4, 15]. Co-Cr、 Co-Ni、 Cr-Ni之间的相关系数分别为0.621、 0.662、 0.925,也通过了0.01水平的检验,说明Co、 Cr和Ni元素两两之间关联性较强. Fe2O3、 MgO和CaO是成土过程中母岩风化形成的重要产物[2],通常自然来源的元素与这些元素有较强的相关性[6, 15, 31]. Co、 Cr、 Ni与Fe2O3(R为0.805、 0.414、 0.445)、 MgO(R为0.745、 0.752、 0.741)及CaO(R为0.609、 0.302、 0.260)的相关性较高,并通过0.01水平的检验,这说明Co、 Cr和Ni为自然来源. As和Hg的相关系数为0.880,并通过了0.01水平的检验,说明As和Hg可能受到人类活动的影响. Cu与Fe2O3、 MgO、 CaO的相关系数为0.646、 0.396、 0.367,Cu与As的相关系数为0.407,说明Cu可能属于混合来源.

表 2 研究区土壤重金属两两之间的相关系数 1) Table 2 Correlation coefficient of heavy metals in soils
2.3 主成分分析

土壤重金属主要来源于成土母质与人类活动,通过主成分分析可以有效判别重金属元素的污染来源[1, 13, 15]. 表 3为主成分分析的结果,前3个主成分累计贡献率达85.3%,基本可以代表数据所包含的信息.

主成分1(principle component 1,PC1)的方差贡献率为37.5%,Cd、 Pb和Zn的因子载荷分别达到了0.972、 0.953和0.978(表 3),这些元素的平均值均明显超过了各自的土壤背景值(表 1),Cd、 Pb和Zn的最大值更是分别达到了山东省土壤背景值的26.9、 16.0和16.3倍,因此这些元素主要受人类活动的影响. 尽管Cd、 Pb和Zn在同一主成分,但可能受到不同人为源的影响[1, 4, 15]. 钢城区是山东省重要的钢铁生产基地,钢铁冶炼的“三废”排放是土壤中Cd、 Pb和Zn这3种元素的重要来源[4]. Cd常常作为磷矿石中的杂质而存在于磷肥中,通过磷肥的施用而进入到土壤中,因而是化肥施用的标志元素[15]; 我国磷矿中Cd平均含量为0.98 mg ·kg-1,磷肥中Cd的平均含量为0.6 mg ·kg-1[32]. Lv等[15]和Chen等[31]的研究发现,土壤中Cd、 Cu和Zn的含量与总磷的含量呈一定程度的相关关系,并认为化肥与农药的施用是Cd、 Cu和Zn来源. Cu和Zn常作为禽畜饲料的添加剂,用来防治其疾病和促进生长[33,34],但添加的Cu和Zn并不能完全得到利用,95%以上的Cu和Zn随粪便排出体内[35],因此施用动物粪便等有机肥可以明显增加土壤中Cu和Zn的含量[15]. 姜萍等[34]的研究发现成年猪的粪便中Cu和Zn的含量分别分别为679 mg ·kg-1和1 570 mg ·kg-1,仔猪粪便中的Cu和Zn含量更是分别达到为892 mg ·kg-1和3 200 mg ·kg-1. 煤炭燃烧和汽车尾气排放是土壤中Pb的重要来源[1, 15, 36]. 研究区有多个热电厂,煤炭燃烧产生的粉煤灰中含有大量的Pb[4]; 陆晓华等[37]的研究表明粉煤灰中的Pb含量可达为139.4 mg ·kg-1; 尽管发电厂都有除尘设备,但仍然有一定比例的粉煤灰逃逸,对周围区域的土壤造成威胁[15]. 四乙基铅常常加入汽油中作为抗爆剂,尽管我国2000年已经全面禁用含铅汽油,但汽车尾气排放对土壤中Pb累积的影响仍存在于土壤中[4, 38]. Zn是汽车轮胎硬度添加剂,汽车轮胎磨损会产生含锌粉尘[4]. Lv等[4]的研究表明Cd、 Pb和Zn被分在同一主成分,在地方尺度(Local scale)上受到人类活动的影响; Cai等[39]的研究表明Cd、 Pb和Zn在第一主成分有较大载荷,为人为源元素. 因此,PC1代表了工业排放、 农业和交通污染源等人为来源.

主成分2(PC2)解释了总方差的27.8%,Co、 Cr和Ni在PC2的载荷较高,分别为0.846、 0.919和0.926(表 3). Co、 Cr和Ni的变异系数均较低,且与代表土壤性质的Fe2O3、 MgO和CaO等呈明显的正相关关系,可认为Co、 Cr和Ni为自然来源[6, 15]. 虽然研究区Co、 Cr和Ni的平均含量均超过山东省土壤背景(表 1),应该是受到研究区石灰岩和河流冲洪积物较高背景值的影响; 根据王关玉等[40]对山东省土壤元素含量与成土母质之间关系的研究,山东省石灰岩和河流冲洪积物母质的土壤的Co、 Cr和Ni含量明显高于全省水平. 一般来说,Cr和Ni是我国城市土壤污染程度最低的重金属[6, 15, 41]; Cai 等[39]对广东惠州、 Sun等[41]对吉林德惠以及Lv 等[6]对山东五莲的研究均发现土壤中Cr和Ni未受到明显的人类活动影响; Facchinelli 等[13]对意大利西北部地区的研究和吕建树等[1]对日照的研究均发现Co、 Cr和Ni这3种元素被分在一个主成分,并且来源于成土母质. 因此,PC2代表了自然来源,受到成土母质的控制.

主成分3(PC3)的方差贡献率为20.0%,As和Hg的因子载荷分别为0.966和0.947(表 3). As和Hg的平均值均高于背景值,最大值分别为山东省土壤背景值的7.8和286.2倍; 并且As和Hg与Fe2O3、 MgO和CaO的相关性较低,说明As和Hg为人为来源的元素. 煤炭燃烧和钢铁冶炼是As和Hg的主要来源[4, 42, 43],研究区内有多个钢铁厂、 电厂和焦化厂,是造成土壤中As和Hg积累的重要因素. 据统计我国火电厂动力煤燃烧每年向大气排放的As约为 195.0t 左右[44]; 蒋靖坤等[45]基于两组数据建立了我国燃煤汞排放清单,其计算结果表明我国燃煤汞排放量分别为161.6 t和219.5 t. 特别地,Hg是生态危害较大、 主要来自于人为源的元素[4],人类排放的Hg占到全球排放总量的60%~80%[46]; Hg在大气中是一种很稳定的元素,一定气压条件下可以在大气中存在0.5~2.0 a[4],主要通过大气干沉降和湿沉降进入土壤中[15]. 因此,PC3代表了钢铁冶炼和煤炭燃烧等工业活动.

表 3 研究区土壤重金属元素因子载荷 Table 3 Factors matrix of heavy metals in soils in the study area

当同一种元素在不同的主成分上均有相当的载荷时,可认为具备两种主成分的来源[1]; Cu 在多个主成分上均有相当的载荷(表 3),被认为受到自然地质背景和人类活动的共同控制[15]. 土壤中Cu的人为来源主要为钢铁冶炼[1, 47, 48]以及化肥农药的施用[15, 49, 50]. 2.4 变异函数理论模型拟合

普通克里格插值要求数据符合正态分布; Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验是分析数据是否符合正态分布的有力工具[51]. K-S检验表明Cr、 Co和Ni符合对数分布,可直接进行克里格插值[51]; 对As、 Cd、 Cu、 Hg、 Pb和Zn进行对数变化后均符合正态分布,然后进行变异函数拟合和插值. 变异函数理论模型主要包括指数、 高斯、 球状和线性等模型[1, 4, 17],主要参数包括块金常数(C0)、 基台值(C0 +C)、 变程(range)、 决定系数(R2) 和残差(RSS)等. 块金常数和基台值的比值(C0/C0+C) 代表参数的空间自相关性,可以反映自然和人为因素的作用; 若C0/(C0+C)<0.25,表明变量的空间变异以结构性变异为主,变量具有强烈的空间相关性; 当0.25≤C0/(C0+C)<0.75 时,变量为中等程度空间相关; 而C0/(C0+C)≥0.75 时,以随机变量为主,变量的空间相关性则很弱[1]. 决定系数(R2) 表示理论模型的拟合精度[15].

由变异函数理论模型拟合的结果(表 4)可知,As、 Cd、 Co、 Cr和Cu的变异函数理论模型均符合指数模型,Hg和Pb符合球状模型,而Ni和Zn符合高斯模型. 各变量的有效变程介于5 720~53 300 m之间. 除Cd、 Zn之外,所有元素的决定系数均大于 0.562,而RSS均较小,说明理论模型的选取基本符合要求. PC2(Cr、 Co和Ni)的块金值/基台值均小于0.25,这些元素的空间变异以土壤母质、 地形等结构性变异为主[1]; Cd、 Pb、 Zn、 As、 Hg和Cu的块金值/基台值介于0.25~0.75之间,具有中等的空间相关性,可能受到随机因素的影响[15].

表 4 土壤重金属含量的变异函数理论模型及相关参数 Table 4 Models and the relevant parameters for semivariograms fitting of heavy metals in soils
2.5 重金属含量空间分布特征

在变异函数拟合的基础上,对研究区土壤重金属含量进行普通克里格插值(图 2). 研究区土壤As和Hg含量呈现西北-东南向条带状分布[图 2(a)、 2(f)]; 高值区域与潘西煤矿及西岗煤矿所在的区域基本一致; 特别地,莱钢集团同处该区域,其周围还分布着如特殊钢材厂、 机械制造厂、 粉末冶金公司等工业企业; 钢铁冶炼、 煤矸石堆放和工业排放导致了该重金属含量高值区. Cd、 Pb、 Cu和Zn在研究区总体上呈中部向四周呈同心圆状含量递减[图 2(b)、 2(e)、 2(f)、 2(h)和2(i)],高值区域与工业企业位置也基本吻合; 此外,多条公路穿过高值区域,其中就有京沪高速莱芜段,工业“三废”和汽车尾气排放造成了Cd、 Pb、 Cu和Zn的高值区. Co、 Cr和Ni的空间分布与工业企业等污染源的位置没有直接对应关系,一般来说,可以认为主要受土壤母质的控制[15].

图 2 研究区重金属含量空间分布 Fig. 2 Spatial distributions of heavy metal contents in soils

2.6 重金属潜在生态风险评价

参照前人相关研究的潜在生态风险分级标准[10, 26, 51],将重金属单项和综合潜在生态风险进行分级,如表 5所示. 图 3为研究区潜在生态风险评价结果,图 4为综合生态风险指数的分布图. As、 Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb和Zn的潜在生态风险因子的平均值分别为10.70、 73.25、 5.76、 2.42、 6.86、 187.69、 7.23、 8.73和1.55,由高到低依次为Hg>Cd>As>Pb>Ni>Cu>Co>Cr>Zn; Hg整体上处于高生态风险水平,Cd处于中等生态风险水平,其余重金属元素均处于轻微生态风险水平. 研究区综合潜在生态风险指数RI的平均值为304.19,介于67.49~11 666.44之间(图 4),说明研究区整体上处于中等与高生态风险的临界水平(表 5); 其中,仅有2个样点处于极高生态风险水平,占总样点数的1.9%; 5个样点处于高生态风险水平,占总数的4.7%; 63%的样点(68个)处于中等生态风险水平; 28.4%的样点(31个)存在轻微生态风险(RI<150). 从图 4可以看出,研究区重金属综合 生态风险指数的高值区域集中在研究区中部,并呈同心圆状向四周递减,与主要污染元素含量空间分布特征相同. 在研究区东北部出现一块异常高值区域,主要是由于该处有样点的Hg积累水平极高,含量达到了4.579mg ·kg-1,为背景值近300倍,可见该区域内存在Hg元素点源污染,应该引起警惕.

表 5 重金属潜在生态风险分级 Table 5 Grading standards of potential ecological risk of heavy metals in soils

图 3 重金属潜在生态风险结果 Fig. 3 Results of potential ecological risk of heavy metals


图 4 研究区土壤重金属综合潜在生态风险指数分布 Fig. 4 Spatial distribution of potential ecological risk index of heavy metals in soils

3 结论

(1) 研究区9种土壤重金属平均值均高于山东省土壤背景值,均未超过国家二级标准(Co没有可比值),存在了一定程度的重金属积累.

(2) 研究区土壤重金属来源可分为3类:Cd、 Pb和Zn主要受工农业及交通等人类活动影响,Co、 Cr和Ni主要来源于成土母质,As和Hg来源于钢铁冶炼和煤炭燃烧,而Cu受自然与人为因素共同控制.

(3) As、 Cd、 Hg、 Cu、 Pb和Zn的含量高值区域与工业企业的位置相一致,而Co、 Cr和Ni的空间分布与工业企业的分布无关.

(4) 研究区整体上处于中度与高生态风险的临界水平. Hg处于高生态风险水平,应列为当地优先控制污染元素; Cd处于中等生态风险水平,其他元素则为轻微生态风险. 研究区内部及东北部极小部分区域是风险易发的区域,应引起警惕.

参考文献
[1] 吕建树, 张祖陆, 刘洋, 等. 日照市土壤重金属来源解析及环境风险评价[J]. 地理学报, 2012, 67 (7): 971-984.
[2] Alloway B J. Heavy metals in soils[M]. London: Chapman and Hall, 1995.
[3] Kabata-Pendias A, Pendias H. Trace elements in soils and plants[M]. (3rd ed.). London: CSC Press, 2001.
[4] Lv J S, Liu Y, Zhang Z L, et al. Factorial kriging and stepwise regression approach to identify environmental factors influencing spatial multi-scale variability of heavy metals in soils[J]. Journal of Hazardous Materials, 2013, 261: 387-397.
[5] Rodríguez Martín J A, Ramos-Miras J J, Boluda R, et al. Spatial relations of heavy metals in arable and greenhouse soils of a Mediterranean environment region (Spain)[J]. Geoderma, 2013, 200-201: 180-188.
[6] Lv J S, Liu Y, Zhang Z L, et al. Multivariate geostatistical analyses of heavy metals in soils: Spatial multi-scale variations in Wulian, Eastern China[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2014, 107: 140-147.
[7] Chen T B, Zheng Y M, Lei M, et al. Assessment of heavy metal pollution in surface soils of urban parks in Beijing, China[J]. Chemosphere, 2005, 60 (4): 542-551.
[8] 钟晓兰, 周生路, 李江涛, 等. 经济快速发展区土壤重金属累积评价[J]. 环境科学, 2010, 31 (6): 1608-1616.
[9] 刘春早, 黄益宗, 雷鸣, 等. 湘江流域土壤重金属污染及其生态环境风险评价[J]. 环境科学, 2012, 33 (1): 260-265.
[10] 郭平, 谢忠雷, 李军, 等. 长春市土壤重金属污染特征及其潜在生态风险评价[J]. 地理科学, 2005, 25 (1): 108-112.
[11] 柳云龙, 章立佳, 韩晓非, 等. 上海城市样带土壤重金属空间变异特征及污染评价[J]. 环境科学, 2012, 33 (2): 599-605.
[12] 于洋, 高宏超, 马俊花, 等. 密云县境内潮河流域土壤重金属分析评价[J]. 环境科学, 2012, 34 (9): 3572-3577.
[13] Facchinelli A, Saechi E, Mallen L. Multivariate statistical and GIS-based approach to identify heavy metal sources in soils[J]. Environmental Pollution, 2001, 114 (3): 313-324.
[14] Borůvka L, Vacek O, Jehli Dčka J. Principal component analysis as a tool to indicate the origin of potentially toxic elements in soils[J]. Geoderma, 2005, 128 (3-4): 289-300.
[15] Lv J S, Liu Y, Zhang Z L, et al. Identifying the origins and spatial distributions of heavy metals in soils of Ju country (Eastern China) using multivariate and geostatistical approach[J]. Journal of Soils and Sediments, doi: 10.1007/s11368-014-0937-x.
[16] Zhang C S, Fay D, McGrath D, et al. Statistical analyses of geochemical variables in soils of Ireland[J]. Geoderma, 2008, 146 (1-2): 378-390.
[17] Goovaerts P. Geostatistics for natural resources evaluation[M]. New York: Oxford University Press, 1997.
[18] Wackernagel H. Multivariate geostatistics[M]. Berlin: Springer Verlag, 2003.
[19] Alary C, Demougeot-Renard H. Factorial kriging analysis as a tool for explaining the complex spatial distribution of metals in sediments[J]. Environmental Science and Technology, 2010, 44 (2): 593-599.
[20] Nanos N, Rodríguez Martín J A. Multiscale analysis of heavy metal contents in soils: spatial variability in the Duero river basin (Spain) [J]. Geoderma, 2012, 189-190: 554-562.
[21] 张海珍, 唐宇力, 陆骏, 等. 西湖景区土壤典型重金属污染物的来源及空间分布特征[J]. 环境科学, 2014, 35 (4): 1516-1522.
[22] 王幼奇, 白一茹, 王建宇. 引黄灌区不同尺度农田土壤重金属空间分布及污染评价: 以银川市兴庆区为例[J]. 环境科学, 2014, 35 (7): 2714-2720.
[23] Lu A X, Wang J H, Qin X Y, et al. Multivariate and geostatistical analyses of the spatial distribution and origin of heavy metals in the agricultural soils in Shunyi, Beijing, China[J]. Science of the Total Environment, 2012, 425: 66-74.
[24] 闫慧, 陈杰, 肖军. 典型农业城市街道灰尘重金属特征及其环境风险评价: 以许昌市为例[J]. 环境科学, 2012, 34 (10): 4017-4023.
[25] 敖亮, 雷波, 王业春, 等. 三峡库区典型农村型消落带沉积物风险评价与重金属来源解析[J]. 环境科学, 2014, 35 (1): 179-185.
[26] Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach [J]. Water Research, 1980, 14 (8): 975-1001.
[27] 国家环境保护局. 中国土壤元素背景值[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 1990.
[28] GB 15618-1995. 土壤环境质量标准[S].
[29] Wilding L P. Spatial variability: its documentation, accommodation and implication to soil surveys[A]. In: Nielsen D R, Bouma J (Eds.). Soil spatial variability[M]. Wageningen: PUDOC publishers. 1985. 166-194.
[30] 蔡立梅, 马瑾, 周永章, 等. 东莞市农田土壤和蔬菜重金属的含量特征分析[J]. 地理学报, 2008, 63 (9): 994-1003.
[31] Chen T, Liu X M, Zhu M Z, et al. Identification of trace element sources and associated risk assessment in vegetable soils of the urban-rural transitional area of Hangzhou, China[J]. Environmental Pollution, 2008, 151 (1): 67-78.
[32] 鲁如坤, 时正元, 熊礼明. 我国磷矿磷肥中镉的含量及其对生态环境影响的评价[J]. 土壤学报, 1992, 29 (2): 150-157.
[33] 朱亦君, 郑袁明, 贺纪正, 等. 猪粪中铜对东北黑土的污染风险评价[J]. 应用生态学报, 2008, 19 (12): 2751-2756.
[34] 姜萍, 金盛杨, 郝秀珍, 等. 重金属在猪饲料-粪便-土壤-蔬菜中的分布特征研究[J]. 农业环境科学学报, 2010, 29 (5): 942-947.
[35] 闫秋良, 刘福柱. 通过营养调控缓解畜禽生产对环境的污染[J]. 家禽生态, 2003, 23 (3): 68-70.
[36] Chen T B, Wong J W C, Zhou H Y, et al. Assessment of trace metal distribution and contamination in surface soils of Hong Kong[J]. Environmental Pollution, 1997, 96 (1): 61-68.
[37] 陆晓华, 曾汉才, 欧阳中华, 等. 燃煤电厂排放细微灰粒中痕量元素的分布与富集规律[J]. 环境化学, 1995, 14 (6): 489-493.
[38] Chen X D, Lu X W, Yang G. Sources identification of heavy metals in urban topsoil from inside the Xi'an Second Ringroad, NW China using multivariate statistical methods[J]. Catena, 2012, 98: 73-78.
[39] Cai L M, Xu Z C, Ren M Z, et al. Source identification of eight hazardous heavy metals in agricultural soils of Huizhou, Guangdong Province, China[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2012, 78: 2-8.
[40] 王关玉, 潘懋, 刘锡大, 等. 山东省土壤中元素含量与母质的关系[J]. 北京大学学报 (自然科学版), 1992, 28 (4): 475-485.
[41] Sun C Y, Liu J S, Wang Y, et al. Multivariate and geostatistical analyses of the spatial distribution and sources of heavy metals in agricultural soil in Dehui, Northeast China[J]. Chemosphere, 2013, 92 (5): 517-523.
[42] Li Y, Wang Y B, Gou X, et al. Risk assessment of heavy metals in soils and vegetables around non-ferrous metals mining and smelting sites, Baiyin, China[J]. Journal of Environmental Sciences, 2006, 18 (6): 1124-1134.
[43] 郭伟, 赵仁鑫, 张君, 等. 内蒙古包头铁矿区土壤重金属污染特征及其评价[J]. 环境科学, 2011, 32 (10): 3099-3105.
[44] 雒昆利, 张新民, 陈昌和, 等. 我国燃煤电厂砷的大气排放量初步估算[J]. 科学通报, 2004, 49 (19): 2014-2019.
[45] 蒋靖坤, 郝吉明, 吴烨, 等. 中国燃煤汞排放清单的初步建立[J]. 环境科学, 2005, 26 (2): 34-39.
[46] Liu R H, Wang Q C, Lu X G, et al. Distribution and speciation of mercury in the peat bog of Xiaoxing'an Mountain, Northeastern China[J]. Environmental Pollution, 2003, 124 (1): 39-46.
[47] Franco-Uría A, López-Mateo C, Roca E, et al. Source identification of heavy metals in pastureland by multivariate analysis in NW Spain[J]. Journal of Hazardous Materials, 2009, 165 (1-3): 1008-1015.
[48] Micó C, Recatalá L, Peris A, et al. Assessing heavy metal sources in agricultural soils of an European Mediterranean area by multivariate analysis[J]. Chemosphere, 2006, 65 (5): 863-872.
[49] Rodríguez Martín J A, Arias M L, Corbí J M G. Heavy metals contents in agricultural topsoils in the Ebro basin (Spain). Application of the multivariate geoestatistical methods to study spatial variations[J]. Environmental Pollution, 2006, 144 (3): 1001-1012.
[50] Shomar B H. Trace elements in major solid-pesticides used in the Gaza Strip[J]. Chemosphere, 2006, 65 (5): 898-905.
[51] Lv J S, Zhang Z L, Li S, et al. Assessing spatial distribution, sources, and potential ecological risk of heavy metals in surface sediments of the Nansi Lake, Eastern China[J]. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2014, 299 (3): 1671-1681.