寧翠萍，李國(guó)琛，王顏紅*，李波，田莉，王世成

（1.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100049；2.中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所，沈陽(yáng) 110016）

細(xì)河流域農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)及來(lái)源解析

寧翠萍1，2，李國(guó)琛2，王顏紅2*，李波2，田莉1，2，王世成2

（1.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100049；2.中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所，沈陽(yáng) 110016）

由于長(zhǎng)期接納沈陽(yáng)市工業(yè)廢水和生活污水，細(xì)河水質(zhì)和周邊土壤污染嚴(yán)重。2015年10月采集細(xì)河流域農(nóng)田表層（0～20 cm）土壤樣品134份，分析土壤中重金屬Hg、As、Pb、Cd、Ni、Cr、Zn和Cu的含量分布特征并進(jìn)行污染評(píng)價(jià)，首次采用正定矩陣因子分析法（PMF）對(duì)該地區(qū)8種重金屬來(lái)源進(jìn)行分析，為土壤重金屬源解析方法學(xué)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。結(jié)果表明：細(xì)河流域農(nóng)田土壤中Hg、As、Pb、Cd、Ni、Cr、Zn、Cu含量范圍分別為0.04～1.85、4.80～11.70、10.80～36.70、0.09～1.50、22.30～47.40、19.60～104.00、71.40～242.00、31.20～105.00 mg·kg-1，其中Hg、Cd、Zn、Cu、Ni和Cr含量均值是沈陽(yáng)市土壤背景值的3.80、2.50、2.04、2.03、1.14倍和1.02倍，Cd、Cu和Hg的含量超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618—1995）樣點(diǎn)比例分別為48%、9%、9%。單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示Hg和Cd污染最為嚴(yán)重，污染指數(shù)均值分別為4.52和2.96；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均值為4.13，說(shuō)明研究區(qū)域總體為重度污染。PMF模型解析出重金屬污染來(lái)源有：工業(yè)污染源貢獻(xiàn)率36.5%，交通污染源和大氣沉降綜合污染源貢獻(xiàn)率23.5%，農(nóng)業(yè)污染源貢獻(xiàn)率20.8%，自然成土母質(zhì)源貢獻(xiàn)率19.2%。

細(xì)河；重金屬；污染評(píng)價(jià)；PMF；源解析

現(xiàn)代工業(yè)進(jìn)程加快、農(nóng)藥化肥大量使用以及污水灌溉的遺留問(wèn)題，導(dǎo)致農(nóng)田土壤重金屬?gòu)?fù)合污染越來(lái)越嚴(yán)重。Nguyen等[1]對(duì)越南Nhue河周?chē)r(nóng)業(yè)土壤重金屬污染進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)重金屬遠(yuǎn)超背景值，Cd含量超過(guò)越南農(nóng)業(yè)土壤重金屬標(biāo)準(zhǔn)值；Zou等[2]研究發(fā)現(xiàn)北京郊區(qū)農(nóng)田土壤重金屬Hg、As、Pb等含量均超過(guò)當(dāng)?shù)赝寥乐亟饘俦尘爸?，并且?lái)源復(fù)雜。據(jù)2014年全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公告顯示，全國(guó)耕地點(diǎn)位的超標(biāo)率達(dá)到19.4%，主要為無(wú)機(jī)污染物，以重金屬Cd和Ni污染最為嚴(yán)重。重金屬在土壤中具有持久性、不可逆性和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性[3]，可通過(guò)食物鏈傳輸?shù)街参?、人體，從而對(duì)人體健康產(chǎn)生危害[4]。因此開(kāi)展農(nóng)田土壤重金屬污染狀況及污染來(lái)源研究工作是十分必要的。

由于長(zhǎng)期接納沈陽(yáng)市工業(yè)廢水和生活污水，細(xì)河水質(zhì)和周邊土壤中多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、重金屬污染嚴(yán)重[5-7]。重金屬污染方面，韓德昌等[7]對(duì)細(xì)河沿岸農(nóng)田土壤中5種重金屬污染進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)3個(gè)土層重金屬Cd污染最為嚴(yán)重，超標(biāo)倍數(shù)達(dá)到1.02～24.62倍?！锻寥拉h(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—1995）規(guī)定了農(nóng)田土壤中Hg、As、Pb、Cd、Ni、Cr、Zn和Cu 8種重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)值，但目前未有文獻(xiàn)對(duì)細(xì)河流域農(nóng)田土壤中上述全部8種重金屬的污染狀況進(jìn)行研究。細(xì)河上游企業(yè)種類(lèi)多，如化工、冶煉、制藥等企業(yè)，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為細(xì)河周邊農(nóng)田污染主要來(lái)自上游企業(yè)排污，截止目前，尚未檢索到文獻(xiàn)探究其污染源的類(lèi)型及貢獻(xiàn)率來(lái)證明這一觀點(diǎn)。傳統(tǒng)的土壤重金屬污染源解析方法存在局限性[8]，運(yùn)用受體模型可以準(zhǔn)確、快速地解析出重金屬的污染來(lái)源。該模型最早被應(yīng)用于解析大氣顆粒污染物來(lái)源[9]，近年來(lái)用于土壤重金屬源解析[10-11]，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，可識(shí)別污染源的數(shù)量、性質(zhì)及貢獻(xiàn)率。

本研究通過(guò)對(duì)細(xì)河土壤樣品的采集，結(jié)合實(shí)際調(diào)查情況，分析細(xì)河流域農(nóng)田土壤8種重金屬的污染程度，運(yùn)用PMF模型對(duì)細(xì)河流域農(nóng)田土壤中重金屬來(lái)源進(jìn)行解析，結(jié)合重金屬空間分布和相關(guān)性分析，明確細(xì)河流域農(nóng)田土壤重金屬污染程度、分布特征及污染來(lái)源，為土壤重金屬源解析方法學(xué)評(píng)價(jià)、污染治理和修復(fù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于遼寧省沈陽(yáng)市細(xì)河流域，地處東經(jīng)122°59′48.30″～123°08′9.30″，北緯41°33′56.97″～41° 40′31.24″?？偯娣e為202.64 km2，共覆蓋12個(gè)村。屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為8.6℃，冬冷夏熱、四季分明，降水集中，日照豐富，土壤以棕壤為主，主要的作物類(lèi)型有水稻、玉米和蔬菜。該研究區(qū)雖然污水灌溉已被停止，但由于污灌歷史遺留問(wèn)題，其流域土壤仍然存在重金屬的累積，對(duì)農(nóng)作物及人體仍有一定的危害[12]。

1.2 樣品的采集與分析方法

2015年10月，從細(xì)河流域上游大潘鎮(zhèn)至彰驛鎮(zhèn)、新民屯鎮(zhèn)、四方臺(tái)鎮(zhèn)到其下游長(zhǎng)灘鎮(zhèn)呈放射狀布設(shè)采樣點(diǎn)，采集土壤樣品，采樣點(diǎn)盡量覆蓋整個(gè)灌溉種植區(qū)。共布設(shè)134個(gè)采樣點(diǎn)，采集0～20 cm表層土壤，并使用GPS記錄采樣點(diǎn)的位置。共采集土壤樣品134個(gè)，采樣點(diǎn)分布如圖1所示。

土壤樣品室內(nèi)風(fēng)干后，四分法取樣。過(guò)20目篩，依據(jù)GB 7859—1987，用pH計(jì)測(cè)定土壤樣品的pH值。過(guò)100目篩，用硝酸-高氯酸-氫氟酸體系石墨爐消解土壤樣品，通過(guò)原子吸收分光光度計(jì)（AAS）測(cè)定Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量。Cd用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測(cè)定。依據(jù)GB/T 22105.2—2008，用鹽酸與硝酸混合液（體積1∶1）體系使用水浴法消解土壤樣品，通過(guò)原子熒光光度計(jì)（AFS）測(cè)定土壤中的Hg和As。每個(gè)樣品設(shè)3個(gè)平行樣，用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品GSS-14和GSS-16進(jìn)行質(zhì)量控制。

1.3 數(shù)據(jù)與研究方法

土壤重金屬含量數(shù)據(jù)的記錄、統(tǒng)計(jì)分析分別采用Excel 2013和PASW Statistics 18，污染程度評(píng)價(jià)采用單因子污染指數(shù)法[13-14]和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[15]，重金屬空間分布圖采用ArcGIS 10.2，源解析采用EPA PMF 5.0。

PMF是基于因子分析技術(shù)的一種源解析方法，在1994年由Paatero等首次提出，運(yùn)用最小迭代二乘法進(jìn)行運(yùn)算[16]，將測(cè)定的數(shù)據(jù)矩陣X分解為分?jǐn)?shù)矩陣G和載荷矩陣F，同時(shí)定義殘差矩陣E為測(cè)量數(shù)據(jù)矩陣Xij和模型矩陣Yij之間的差值，由此得到殘差矩陣E的基本方程：

式中：Eij表示殘差矩陣；Gih表示第i個(gè)樣品在第h個(gè)源中的貢獻(xiàn)，即源分?jǐn)?shù)矩陣；Fhj表示第j個(gè)污染物在源h中貢獻(xiàn)濃度，即源載荷矩陣。

定義“目標(biāo)函數(shù)”Q為分?jǐn)?shù)矩陣G和載荷矩陣F的函數(shù)，其基本方程如下：

式中：σij為E的不確定度，當(dāng)重金屬濃度小于或等于相應(yīng)的方法檢出限（MDL）時(shí)，不確定度的計(jì)算公式為Unc=5/6×MDL，當(dāng)重金屬濃度大于相應(yīng)的方法檢出限（MDL）時(shí)，不確定度的計(jì)算公式為Unc=[（σ×c）2+（MDL）2]1/2；公式中σ為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，c為重金屬濃度。通過(guò)多次迭代運(yùn)算使目標(biāo)函數(shù)Q最小化，以確保得到的分?jǐn)?shù)矩陣G和載荷矩陣F非負(fù)化[17]，來(lái)得到最優(yōu)的源解析結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 農(nóng)田土壤重金屬含量的分布特征

對(duì)土壤中8種重金屬含量進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表1。土壤中Hg、As、Pb、Cd、Ni、Cr、Zn、Cu 8種重金屬含量范圍分別為0.04～1.85、4.8～11.7、10.8～36.7、0.09～1.50、22.3～47.4、19.6～104.0、71.4～242.0、31.2～105.0 mg·kg-1，8種重金屬含量均值大小依次為Zn＞Cr＞Cu＞Ni＞Pb＞As＞Cd＞Hg。

運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)模塊中的克里格插值對(duì)土壤中8種重金屬含量進(jìn)行空間分析。圖2顯示，高含量Hg、As、Ni主要分布在彰驛鎮(zhèn)，高含量Pb和Cd則分布在大潘鎮(zhèn)，而四方臺(tái)鎮(zhèn)內(nèi)Cr和Zn含量較高。相對(duì)于其他7種重金屬的空間分布，Cu含量的空間分布變化并不明顯。

圖2 研究區(qū)土壤重金屬的空間分布圖Figure 2 The spatial distributions of heavy metals in study area soils

2.2 土壤重金屬的污染評(píng)價(jià)

研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬含量與沈陽(yáng)市土壤背景值[18]相比，發(fā)現(xiàn)Hg含量與背景值的差別最為顯著，其含量均值是背景值的3.8倍，最高達(dá)到背景值的37倍；其次為Cd，其含量均值是背景值的2.5倍，最高達(dá)到背景值的9.4倍；Hg和Cd含量超過(guò)土壤背景值的樣點(diǎn)比例分別為98%和93%。Zn、Cu含量超過(guò)土壤背景值的樣點(diǎn)比例為100%，分別是土壤背景值的1.2～4.0和1.3～4.3倍；而Ni、Cr、Pb、As超過(guò)土壤背景值樣點(diǎn)比例分別為78%、60%、14%、7%?？梢?jiàn)，細(xì)河流域農(nóng)田土壤已表現(xiàn)出不同程度的重金屬累積現(xiàn)象。依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995），研究區(qū)農(nóng)田土壤中As、Pb、Ni、Cr、Zn的含量均低于土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而Cd、Cu和Hg的含量超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的樣點(diǎn)比例分別為48%、9%、9%。該研究區(qū)的Hg變異系數(shù)最大為136.64%，Ni的變異系數(shù)最小為14.49%。平均變異系數(shù)大小依次為Hg＞Cd＞Cr＞Pb＞Cu＞Zn＞As＞Ni。其中除Hg和Cd的變異系數(shù)較高外，其他均較小，表明樣點(diǎn)重金屬含量的空間變異程度均較小。

依據(jù)土壤污染評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表2），對(duì)農(nóng)田土壤中8種重金屬的污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，污染評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3，根據(jù)單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法得出，農(nóng)田土壤已受到重金屬污染。由表4可以看出，該研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬Hg、As、Pb、Cd、Ni、Cr、Zn、Cu的單項(xiàng)污染指數(shù)范圍分別為：0.79～37.02、0.54～1.34、0.49～1.66、0.55～9.40、0.80～1.69、0.34～1.80、1.19～4.05、1.27～4.27；單項(xiàng)污染指數(shù)均值分別為：4.52、0.81、0.86、2.96、1.08、0.97、2.03、2.14。其中Hg和Cd的單項(xiàng)污染指數(shù)均值相對(duì)最高，Hg和Cd的Pi＞1的頻率分別為98.5%和92.5%，表明Hg和Cd對(duì)土壤的污染最大。各種重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)均值大小依次為：Hg＞Cd＞Cu＞Zn＞Ni＞Cr＞Pb＞As。

由綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果看出（表3），綜合污染指數(shù)均值為4.13，研究區(qū)整體處于重度污染水平。5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均已受到不同程度的重金屬污染，其中大潘鎮(zhèn)、新民屯鎮(zhèn)、四方臺(tái)鎮(zhèn)處于重度污染水平；彰驛鎮(zhèn)和長(zhǎng)灘鎮(zhèn)處于中度污染水平。

2.3 PMF模型的源解析結(jié)果分析

運(yùn)用PMF受體模型對(duì)土壤中重金屬進(jìn)行源解析，需要輸入重金屬濃度數(shù)據(jù)和重金屬濃度不確定度數(shù)據(jù)來(lái)反映污染物的S/N，本研究中重金屬As、Pb、Cd、Ni、Cr和Zn的S/N較大被定義為“Strong”，而重金屬Hg和Cu的S/N較小定義為“Bad”被剔除，最佳解決方案是使目標(biāo)函數(shù)Q與理論值Q最為接近[19]，經(jīng)過(guò)多次調(diào)試運(yùn)算，最終得到Q為1 049.5（理論值Q= 1064），觀測(cè)濃度值與模型預(yù)測(cè)濃度值的擬合效果如圖3所示，其中As、Pb、Cr的擬合系數(shù)都達(dá)到0.90以上，其他元素的擬合系數(shù)也在0.50以上，說(shuō)明PMF模型總體擬合效果良好，滿足研究需要[20]。

相關(guān)性分析顯示（表5），Cu、Zn、Pb、Cd、As這5種重金屬之間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，Hg與Zn、Cu呈顯著正相關(guān)關(guān)系，Cr和Ni呈顯著正相關(guān)關(guān)系，其中Cd和Pb相關(guān)性最強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.736（P＜0.01），表明重金屬Cd和Pb有很強(qiáng)的同源性[21]。

PMF模型解析出的4個(gè)因子代表4種污染來(lái)源。由表6可知，因子1對(duì)Pb、Cd貢獻(xiàn)率較高，即Pb、 Cd來(lái)自于同一污染源。重金屬空間分布圖（圖2）顯示Pb、Cd空間分布趨勢(shì)相似，相關(guān)性分析（表5）也表明Pb、Cd可能來(lái)源相同，均證明模型結(jié)果準(zhǔn)確。同理，PMF模型結(jié)果顯示As來(lái)自污染源2，Zn、Ni和Cr來(lái)自于污染源3，Cr來(lái)自于污染源4，與重金屬空間分布和相關(guān)性分析結(jié)果基本一致。

因子1對(duì)Cd的貢獻(xiàn)率高達(dá)82.0%，有研究顯示Cd主要來(lái)自于工業(yè)三廢[22]，Cd的空間分布圖和單項(xiàng)污染指數(shù)值顯示大潘鎮(zhèn)Cd污染最為嚴(yán)重，實(shí)際調(diào)查顯示，大潘鎮(zhèn)地區(qū)存在的一系列工業(yè)企業(yè)會(huì)排放一定量的廢氣、廢水、廢渣，張棟[23]研究發(fā)現(xiàn)細(xì)河水中主要污染物為重金屬Cd、Cu等。雖然現(xiàn)今污灌已被停止，但由于細(xì)河污灌歷史時(shí)間長(zhǎng)，仍存在遺留問(wèn)題。因子1對(duì)Pb的貢獻(xiàn)率也較高，達(dá)到47.1%，相關(guān)性分析顯示重金屬Cd與Pb具有一定的同源性，且Pb及其化合物是重要的工業(yè)原料[24]，進(jìn)一步說(shuō)明了Cd和Pb的來(lái)源與工業(yè)活動(dòng)存在很大的關(guān)系，因此認(rèn)為因子1即源1為工業(yè)污染源。

表5 土壤重金屬相關(guān)性Table 5 Correlation coefficients of heavy metal contents in soils

表6 PMF解析出各污染物來(lái)源及貢獻(xiàn)率Table 6 Source contribution for different elements by PMF

因子2對(duì)As的貢獻(xiàn)率最高，達(dá)到54.0%。因此認(rèn)為As為因子2的標(biāo)識(shí)元素。研究區(qū)為蔬菜種植地，取樣調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物長(zhǎng)期使用以殺蟲(chóng)劑為主的農(nóng)藥及施加以磷肥為主的化肥。磷肥中As含量一般在20～50 mg·kg-1，含量高的可達(dá)每千克幾百毫克[25]。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)表明農(nóng)藥和化肥的不合理使用會(huì)導(dǎo)致As在土壤中大量的累積[26]，因此認(rèn)為因子2即源2為農(nóng)業(yè)污染源。

因子3對(duì)Zn、Ni、Cr的貢獻(xiàn)率比較高，分別為46.7%、39.5%、35.8%。從Zn的單項(xiàng)污染指數(shù)可以看出，大潘鎮(zhèn)和彰驛鎮(zhèn)Zn污染比較嚴(yán)重，這兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口居住密集（人口密度198人·km-2）、交通繁榮，Zn作為交通污染源的示蹤物質(zhì)[27]，相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)汽車(chē)輪胎磨損是土壤Zn含量增加的主要原因[28-29]。Ni和Cr污染嚴(yán)重的地方分別為彰驛鎮(zhèn)和長(zhǎng)灘鎮(zhèn)，研究區(qū)以東北風(fēng)為主，在風(fēng)力的作用下使細(xì)河上游鑄鍛、鑄造企業(yè)燃煤產(chǎn)生的Ni、Cr廢氣以及冶煉廠、電鍍廠生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的Cr粉塵向下風(fēng)向飄去，最終沉降到土壤中[30-31]。因此認(rèn)為因子3即源3為交通污染源和大氣沉降綜合污染源。

因子4對(duì)Cr的貢獻(xiàn)率最高，為50.4%。研究區(qū)土壤Cr含量的單項(xiàng)污染指數(shù)均值為0.97，小于1，Cr的變異系數(shù)為24.92%，說(shuō)明Cr含量空間變異程度很小，表明土壤中Cr并未受到人為活動(dòng)的影響。同時(shí)研究區(qū)Cr含量均值為59 mg·kg-1與沈陽(yáng)土壤背景值Cr含量57.66 mg·kg-1基本接近，所以推斷Cr的來(lái)源是受自然成土母質(zhì)影響。有研究分析顯示Cr本身來(lái)自于巖石，經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用進(jìn)入到土壤和成土母質(zhì)中[31]，因此認(rèn)為因子4即源4為成土母質(zhì)源。

以上各污染源對(duì)農(nóng)田土壤重金屬污染的貢獻(xiàn)率如表6所示，工業(yè)污染源貢獻(xiàn)率36.5%、農(nóng)業(yè)污染源貢獻(xiàn)率20.8%、交通污染源和大氣沉降綜合污染源貢獻(xiàn)率23.5%、自然成土母質(zhì)源貢獻(xiàn)率19.2%。如此源貢獻(xiàn)分配，說(shuō)明研究區(qū)人為源貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)大于自然源。

3 結(jié)論

（1）研究區(qū)Zn、Cu、Hg和Cd含量超過(guò)沈陽(yáng)市土壤背景值的樣點(diǎn)比例分別為100%、100%、98%和93%，其中Cd、Cu和Hg的含量超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618—1995）的樣點(diǎn)比例分別為48%、9%、9%，說(shuō)明這3種重金屬元素在土壤中有著顯著的富集現(xiàn)象。

（2）按單因子污染指數(shù)平均值依次排序Hg＞Cd＞Cu＞Zn＞Ni＞Cr＞Pb＞As，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)研究區(qū)整體為重度污染。

（3）運(yùn)用PMF模型解析出4個(gè)污染源，工業(yè)污染源貢獻(xiàn)率36.5%、交通污染源和大氣沉降綜合污染源貢獻(xiàn)率23.5%、農(nóng)業(yè)污染源貢獻(xiàn)率20.8%、自然成土母質(zhì)源貢獻(xiàn)率19.2%。

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Evaluation and source apportionment of heavy metal pollution in Xihe watershed farmland soil

NING Cui-ping1,2,LI Guo-chen2,WANG Yan-hong2*,LI Bo2,TIAN Li1,2,WANG Shi-cheng2
（1.College of Resource and Environmental Science,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;2.Shenyang Institute of Applied Ecology,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China）

Long-term discharging of industrial and domestic waste water into Xihe,Shenyang,decreased the quality of water as well as the surrounding soil.In October 2015,134 topsoil samples were collected from the Xihe watershed farmland soil.Distribution characteristics of heavy metals（Hg,As,Pb,Cd,Ni,Cr,Zn and Cu）in the topsoil of this area were analyzed and evaluated.The results indicate that the contents of Hg,As,Pb,Cd,Ni,Cr,Zn and Cu ranged from 0.04 to 1.85,4.80 to 11.70,10.80 to 36.70,0.09 to 1.50,22.30 to 47.40,19.60 to 104.00,71.40 to 242.00 and 31.20 to 105.00 mg·kg-1,respectively;The mean contents of Hg,Cd,Zn,Cu,Ni and Cr in topsoil were higher than background values of Shenyang soil with 3.80,2.50,2.04,2.03,1.14 and 1.02 times,respectively,which suggested there were varying degrees of enrichment of heavy metals in study soils;Compared to the National Standard for Soil Environment Quality（GB 15618—1995）,the exceeding rates of Cd,Cu and Hg were 48%,9%,9%.The mean values of single factor pollution indexes of Hg and Cd were 4.52 and 2.96,which were considered as the dominant elements causing heavy metal pollution in the soil.The average comprehensive pollution index of soil heavy metal was 4.13,suggesting severe pollution in this area.The sources of heavy metals was explored by Positive MatrixFactorization（PMF）model,which showed there were four pollution sources：industrial pollution（contribution rate 36.5%）,traffic pollution and atmospheric precipitation comprehensive pollution（contribution rate 23.5%）,agriculture pollution（contribution rate 20.8%）,and soil parent material（contribution rate 19.2%）.

Xihe;heavy metal;pollution evaluation;PMF;source apportionment

X53

A

1672-2043（2017）03-0487-09

10.11654/jaes.2016-1222

寧翠萍，李國(guó)琛，王顏紅，等.細(xì)河流域農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)及來(lái)源解析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（3）：487-495.

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2016-09-20

寧翠萍（1992—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境質(zhì)量與食品安全。E-mail：807097069@qq.com

*通信作者：王顏紅E-mail：wangyh@iae.ac.cn

國(guó)家科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0800303）；農(nóng)業(yè)部國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估項(xiàng)目（GJFP201601306）

Project supported：The National Key Research Program of China（2016YFD0800303）；The National Agricultural Product Quality Safety Risk Assessment of China（GIFP201601306）