摘要：為分析我國典型有色金屬冶煉區(qū)重金屬污染特征，全面了解其潛在生態(tài)風(fēng)險和重金屬污染來源，以云南省會澤縣者海鎮(zhèn)典型有色金屬冶煉區(qū)為例，通過野外實地采樣和室內(nèi)重金屬含量檢測分析，運用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法、水質(zhì)指數(shù)評價法、相關(guān)性和主成分分析法，對土壤、河道底泥和河道水質(zhì)中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn 8種重金屬元素進(jìn)行污染特征和潛在生態(tài)風(fēng)險評價，并解析其來源。結(jié)果表明：研究區(qū)土壤和底泥的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)（PN）平均值分別為84.1和215.5，均處于重度污染水平，重金屬綜合潛在生態(tài)危害風(fēng)險指數(shù)（RI）平均值分別為3 562.3和8 907.0，均處于極高風(fēng)險水平。研究區(qū)土壤和底泥中所有重金屬元素含量均存在超過云南省土壤背景值的情況，并顯著高于國家農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值。其中，Cd是污染最嚴(yán)重的元素，土壤和底泥中Cd含量分別是國家農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管制值的8.2倍和15.8倍，其對土壤和底泥的RI貢獻(xiàn)率分別達(dá)到94.34％和96.78％，應(yīng)重點關(guān)注。研究區(qū)河道水質(zhì)等級處于良好至很差水平，分別有56.25％和6.25％的采樣點水體中Ni和Zn超過Ⅲ類水限值，其他重金屬元素均未超標(biāo)。研究區(qū)土壤以及底泥中Cd、Hg、As、Pb、Cu和Zn主要來源于當(dāng)?shù)氐V業(yè)污染，Cr和Ni主要來源于燃料燃燒。總體來看，研究區(qū)Cd污染嚴(yán)重，存在極高的潛在風(fēng)險，應(yīng)采取安全利用和修復(fù)等措施降低其風(fēng)險水平。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)；重金屬；污染評價；生態(tài)風(fēng)險；源解析

中圖分類號：X53；X52；X826 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1672-2043（2024）02-0308-15 doi：10.11654/jaes.2023-0169

隨著城市和工業(yè)化的快速發(fā)展，重金屬污染已成為嚴(yán)重的環(huán)境問題，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署已將Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn這8種重金屬列為優(yōu)先控制污染物。重金屬通過地表徑流、大氣沉降等方式進(jìn)入環(huán)境中，并通過生物富集或食物鏈放大對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接或潛在的風(fēng)險，最終威脅人類健康。因此，從環(huán)境管理和重金屬污染防治角度，摸清重金屬空間分布特征，掌握重金屬污染狀況和潛在生態(tài)風(fēng)險水平都具有十分重要的意義。

土壤是保障人類生存和發(fā)展的重要資源，由于我國人均耕地面積較少，大部分受重金屬污染的土壤仍用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，我國西南地區(qū)受重金屬污染耕地面積達(dá)219.5萬hm2，占全國污染耕地總面積的28.9％。相關(guān)研究表明，土壤中的重金屬會發(fā)生環(huán)境遷移并造成嚴(yán)重的生態(tài)風(fēng)險，礦區(qū)或污灌區(qū)周邊的農(nóng)田土壤重金屬污染會導(dǎo)致農(nóng)作物存在不同程度的重金屬超標(biāo)現(xiàn)象。底泥是河道污染物的重要載體，能吸附河道水體中的重金屬，當(dāng)?shù)啄嗪退w的理化條件改變時，底泥中的重金屬會再次釋放，造成二次污染，嚴(yán)重影響河道水質(zhì)。陸志華等對太湖6個沿岸湖區(qū)淺層底泥中8種重金屬含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明太湖沿岸區(qū)淺層底泥中重金屬分布具有明顯的空間異質(zhì)性，其主要來源為工業(yè)污染和農(nóng)業(yè)污染。礦業(yè)被認(rèn)為是重金屬污染的最重要因素之一。劉曉宇等以鉛鋅礦附近土壤重金屬污染特征為例，探討其潛在生態(tài)風(fēng)險；李榮華等通過對冶煉廠周邊土壤重金屬污染狀況進(jìn)行分析，提出了重金屬污染土壤修復(fù)的治理措施；蘇耀明等通過檢測礦區(qū)土壤重金屬總量及有效態(tài)含量，分析了重金屬的遷移特征；白冬銳等通過對蘇州古城20個斷面中8種重金屬進(jìn)行分析，評價了重金屬的污染程度以及來源。串麗敏等綜合分析了目前國內(nèi)外重金屬污染修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展，并提出了重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域未來的發(fā)展方向。綜上所述，當(dāng)前已圍繞重金屬污染的調(diào)查分析、污染評價、生態(tài)風(fēng)險評估、修復(fù)技術(shù)方法等開展了研究工作，但針對有色金屬冶煉區(qū)內(nèi)不同環(huán)境介質(zhì)重金屬污染風(fēng)險的系統(tǒng)研究鮮有報道。

本研究以云南省重要的有色金屬冶煉工業(yè)基地——會澤縣者海鎮(zhèn)為例，解析典型有色金屬冶煉區(qū)內(nèi)重金屬分布特征，系統(tǒng)評價典型有色金屬冶煉區(qū)內(nèi)耕地土壤、河道底泥和水體重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險，并通過相關(guān)性和主成分分析探究不同環(huán)境要素間重金屬來源，以期為有色金屬冶煉區(qū)重金屬污染控制修復(fù)以及安全利用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

者海鎮(zhèn)位于云南省曲靖市會澤縣東南部（26°33′21″N，103°37′24″E），總面積365 km2，平均海拔2 099m，年均氣溫12.6℃，該地區(qū)曾是云南省重要的有色金屬采選冶煉工業(yè)基地之一，鉛鋅冶煉歷史悠久。由于有色金屬冶煉加工等涉重工業(yè)企業(yè)的長期生產(chǎn)，者海鎮(zhèn)累積形成了較為嚴(yán)重的重金屬污染問題。全鎮(zhèn)地質(zhì)具有云貴高原巖溶地貌的特征，土質(zhì)以紅壤為主。者海鎮(zhèn)屬于牛欄江流域，金沙江上游，境內(nèi)主要河流為鋼鐵河、大海河和者海河，鋼鐵河在者海濕地處匯人大海河，大海河為牛欄江右岸一級支流，主要河段流經(jīng)者海鎮(zhèn)境內(nèi)。鋼鐵河因受重金屬污染，灌溉功能已經(jīng)喪失，大海河由于上游有箐口塘水庫，清潔水匯入且長期有水，主要承擔(dān)者海河流經(jīng)村莊的灌溉及排洪排澇任務(wù)。

1.2樣品采集與處理

如圖1所示，研究區(qū)面積為16.4 km2，結(jié)合調(diào)查區(qū)域的地形地貌，于2022年9月（平水期），根據(jù)污染源（工礦業(yè)）選取會澤縣者海鎮(zhèn)鋼鐵河、大海河、者海河（全長9 425 m）及河道附近耕地為采樣點，分別采集河道底泥、河道水質(zhì)以及河道附近耕地土壤。采用五點取樣法，在河道附近耕地使用木鏟采集0-20 cm表層土壤樣本13個。河道底泥深度約為40 cm，使用活塞式柱狀取樣器，采集河道底泥最底層30-40 cm深度底泥樣本25個，采樣時使用雙對角線五點采樣法，現(xiàn)場將5點樣品混勻為1個樣品后裝入聚乙烯自封袋密封保存。根據(jù)河道水文實際情況，在底泥采樣點中選取16個對應(yīng)水體采樣點，使用采水器采集表層水體樣品，并裝入聚乙烯瓶中低溫保存。土壤樣品和底泥樣品經(jīng)室溫避光風(fēng)干后去除碎石和動植物殘體等異物，用研缽研磨后過100目篩，裝袋待測；水樣過濾后，每10 mL中加入1-2滴濃硝酸并搖勻（pH 1-2），在冰箱內(nèi)4℃密封保存，以供檢測。

1.3檢測指標(biāo)與方法

土壤及河道底泥中各指標(biāo)測定方法：pH值采用《土壤pH的測定》（NYIT 1377-2007），總Cd、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量采用《土壤質(zhì)量重金屬測定王水回流消解原子吸收法》（NY/T 1613-2008），總Hg和As含量采用《土壤質(zhì)量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法》（GB/T 22105-2008），有效態(tài)Cd、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn采用《土壤8種有效態(tài)元素的測定二乙烯三胺五乙酸浸提一電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》（HJ804-2016），有效態(tài)Hg.As采用《酸性土壤中有效砷、有效汞的測定原子熒光法》（DB35/T 1459-2014）。水樣中各指標(biāo)測定方法：pH值采用《水質(zhì)pH的測定電極法》（HJ 1147-2020），Cd、Pb、Cu、Zn濃度采用《水質(zhì)銅、鋅、鉛、鎘的測定原子吸收分光光度法》（GBIT 7475-1987），Hg、As濃度采用《水質(zhì)汞、砷、硒、鉍和銻的測定原子熒光法》（HJ 694-2014），Cr濃度采用《水質(zhì)鉻的測定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 757-2015），Ni濃度采用《水質(zhì)鎳的測定火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 11912-1989）。為保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精度，對樣品進(jìn)行了重復(fù)分析（重復(fù)率為20％）和標(biāo)樣分析（加標(biāo)回收率在90％-110％之間），所有樣品測試結(jié)果的相對偏差均小于20％。

1.4評價方法

采用單因子污染指數(shù)法（式1）和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法（式2）對研究區(qū)土壤、底泥中重金屬污染狀況進(jìn)行評價。評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

采用潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)評價法（ Potential ecological risk index，PERI）解析研究區(qū)土壤、底泥潛在風(fēng)險，評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。計算公式為：

參考水質(zhì)指數(shù)（Water quality index，WQI）評價研究區(qū)河道水質(zhì)狀況，其計算公式為：

1.5數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，使用ArcGIS軟件完成研究區(qū)域統(tǒng)計分析，使用Origin和派森諾基因云數(shù)據(jù)分析平臺（https：//www.genescloud.cn）繪圖。

2結(jié)果與討論

2.1土壤重金屬污染特征

2.1.1土壤重金屬分布特征

研究區(qū)土壤重金屬含量分布如圖2所示。研究區(qū)土壤pH值介于6.07-8.16之間，平均值為7.36，屬于偏中性土壤；Cd含量介于2.7-59.4 mg·kg-1之間，平均值為24.6 mg·kg-1；Hg含量介于0.059-0.326 mg·kg-1之間，平均值為0.183 mg·kg-1；As含量介于3.3-49.5 mg·kg-1之間，平均值為21.5 mg·kg-1；Pb含量介于79.4-541.5 mg·kg-1之間，平均值為247.3 mg·kg-1；Cr含量介于91.3-137.6 mg·kg-1之間，平均值為109.3mg·kg-1；Cu含量介于115.8-201.9 mg·kg-1之間，平均值為161.6 mg·kg-1；Ni含量介于46.0-67.1 mg·kg-1之間，平均值為55.1 mg·kg-1；Zn含量介于162.6-617.8mg·kg-1之間，平均值為456.0 mg·kg-1。研究區(qū)土壤中除了As有53.8％的點位高于云南省土壤元素背景值外，其余重金屬的所有點位均高于云南省土壤元素背景值；與《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）規(guī)定的土壤污染風(fēng)險篩選值相比，Cd和Cu的點位超標(biāo)率為100％，Zn點位超標(biāo)率為92.3％，Pb點位超標(biāo)率為69.2％，As點位超標(biāo)率為30.8％，Hg、Cr和Ni無超標(biāo)點位。其中污染程度最嚴(yán)重的是Cd，平均含量達(dá)到了24.6 mg·kg-1，是《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）規(guī)定的土壤污染風(fēng)險管制值（3.0 mg`kg-1）的8.2倍，應(yīng)重點關(guān)注。

2.1.2土壤環(huán)境質(zhì)量評價

研究區(qū)土壤只和PN的計算結(jié)果如圖3所示。PCd、PHg、PAg、Ppb、PCr、Pcu、PNi、Pzn和PN的范圍分別為12.5-269.8、1.0-5.6、0.2-2.7、2.0-13.3、1.4-2.1、2.7-4.6、1.1-1.6、1.8-6.9和9.4-202.4，平均值分別為112.0、3.1、1.2、6.1、1.7、3.7、1.3、5.1和84.1。通過Pi得出，土壤受8種重金屬平均污染程度從小到大依次為As

2.1.3土壤潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)評價

研究區(qū)土壤的潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)評價結(jié)果如圖4所示。Ecd、EHg、EAg、EPb、Ecr、Ecu、ENi、Ezn和RI的范圍分別為374.3-8 093.2、40.7-224.8、1.8-26.9、9.8-66.7、2.8-4.2、13.3-23.2、5.4-7.9、1.8-6.9和455.0-8 431.7，均值分別為3 360.8、125.8、11.7、30.5、3.4、18.5、6.5、5.1和3 562.3。通過Ei得出，8種重金屬元素的平均潛在生態(tài)危害指數(shù)從小到大依次為Cr

研究區(qū)土壤各采樣點中重金屬的Ei值如圖5所示。通過圖5可以更清晰地看出研究區(qū)耕地土壤中各采樣點重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險水平，研究區(qū)整體耕地土壤中Cd和Hg以及S1、S2、S4、S7和S11采樣點附近的Pb都需要重點關(guān)注。

2.2河道底泥重金屬污染特征

2.2.1河道底泥重金屬含量評價

研究區(qū)河道底泥pH值以及8種重金屬元素含量統(tǒng)計結(jié)果詳見表4。全部采樣點的底泥中重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn的平均含量分別為63.2、0.263、42.2、417.2、111.4、173.1、51.7 mg·kg-1和613.7mg·kg-1。研究區(qū)河道底泥中As和Ni分別有96％和80％的點位含量高于云南省土壤元素背景值，其余重金屬的所有點位均高于云南省土壤元素背景值；與土壤污染風(fēng)險篩選值相比，Cd、Pb、Cu和Zn的點位超標(biāo)率為100％，As點位超標(biāo)率為84％，Hg、Cr和Ni無超標(biāo)點位。其中污染程度最嚴(yán)重的是Cd，平均含量達(dá)到了土壤污染風(fēng)險管制值（4.0 mg·kg-1）的15.8倍，應(yīng)重點關(guān)注。

變異系數(shù)（CV）可以反映出河道底泥重金屬污染與人類活動之間的關(guān)系，可分為低度變異（CVlt;15％）、中度變異（15％≤CV≤36％）、高度變異（CVgt;36％）。一般來說，變異系數(shù)越大，數(shù)據(jù)離散程度越大，元素在土壤中的含量分布越不平均，說明其受自然條件和人類活動的影響越大。由表4可知，研究區(qū)河道底泥中Cu、Zn和pH值屬于低度變異，數(shù)據(jù)離散程度不大，說明受人類活動影響較低；Hg、Cr和Ni屬于中度變異，在空間分布上存在一定差異性，說明受到一定的人類活動影響；Cd、As和Pb屬于高度變異，不均勻性最高，說明受人類活動影響最大。

2.2.2河道底泥環(huán)境質(zhì)量評價

河道底泥Pi和PN計算結(jié)果如圖6所示。PCd、PHg、PAg、PPb、Pcr、Pcu、PNi、Pzn和PN的范圍分別為99.8-485.5、2.5-5.5、0.9-7.2、5.7-22.5、1.1-2.2、2.8-4.8、0.7-1.6、5.6-7.7和74.9-364.1，平均值分別為287.3、4.5、2.3、10.3、1.7、4.0、1.2、6.8和215.5。通過Pi得出，研究區(qū)河道底泥受8種重金屬平均污染的程度為Ni

2.2.3河道底泥潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)評價

研究區(qū)河道底泥的潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)評價結(jié)果如圖7所示。Ecd、EHg、EAg、Epb、Ecr、Ecu、ENi、Ezn和R1的范圍分別為2 992.5-14 565.0、100.7-221.7、8.7-71.7、28.7-112.7、2.1-4.4、14.1-23.9、3.7-7.8、1.4-2.3和3 261.2-14 887.5，平均值分別為8 620.0、181.5、22.9、51.4、3.4、19.9、6.1、1.9和8 907.0。通過Ei得出，8種重金屬元素的平均潛在生態(tài)危害指數(shù)從小到大依次為Zn

研究區(qū)河道底泥中各重金屬Ei值如圖8所示，通過圖8可以更清晰地看出研究區(qū)河道底泥中各采樣點重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險水平。Ecd、EAg和ENi表現(xiàn)為鋼鐵河lt;者海河lt;大海河；EHg、Ecr、Ecu和Ezn表現(xiàn)為鋼鐵河lt;大海河lt;者海河；Epb表現(xiàn)為者海河lt;鋼鐵河lt;大海河。研究區(qū)河道底泥主要受Cd、Hg和Pb的潛在生態(tài)風(fēng)險影響。根據(jù)RI得出河道底泥綜合表現(xiàn)為鋼鐵河lt;者海河lt;大海河，大海河的潛在生態(tài)風(fēng)險最高，部分點位還受As的潛在生態(tài)風(fēng)險影響。因此，研究區(qū)整體河道底泥中的Cd、Hg和Pb以及大海河M23和M24點位附近底泥中的As都需要重點關(guān)注。

2.3水質(zhì)重金屬污染特征

2.3.1河道水質(zhì)重金屬濃度評價

研究區(qū)河道水體pH值以及8種重金屬元素濃度統(tǒng)計結(jié)果詳見表5。Cd、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn的平均濃度分別為0.008、0.042、0.397、10.4、26.8、538.3 ug·L-1，Hg和As濃度低于檢出限（Hglt;0.05 ug·L-1，Aslt;0.1ug·L-1），Ni和Zn超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類水限值的采樣點比例分別為56.25％和6.25％，其他重金屬元素均未超標(biāo)。

2.3.2河道水體重金屬污染程度評價

研究區(qū)河道水質(zhì)指數(shù)如圖9所示。河道水質(zhì)WQI介于0.70-2.86之間，平均值為1.95，水質(zhì)等級整體處于良好至很差水平，WQI表現(xiàn)為鋼鐵河lt;者海河lt;大海河。水體中主要污染物是Ni和Zn，其對WQI的貢獻(xiàn)率分別達(dá)到了68.7％和27.6％，需重點關(guān)注。

2.4研究區(qū)重金屬來源分析

2.4.1重金屬相關(guān)性分析

土壤重金屬元素在來源及遷移轉(zhuǎn)化過程中常具有相似性，通過重金屬元素間含量相關(guān)性分析能了解元素之間的空間變化趨勢，該分析能一定程度上反映元素來源、存在形式和污染狀況等。本研究分別對土壤、底泥以及水體一底泥的重金屬含量進(jìn)行了Pearson相關(guān)性分析。研究區(qū)土壤重金屬全量以及有效態(tài)含量間相關(guān)性如圖10所示?？偭緾d、Hg、As、Pb、Zn兩兩之間顯著正相關(guān)，總量Cu分別與總量Cd、Hg、As顯著正相關(guān)，總量Cr和總量Ni顯著正相關(guān)；有效態(tài)Hg、As、Pb兩兩之間顯著正相關(guān)，有效態(tài)Cd分別與有效態(tài)As、Zn顯著正相關(guān)，有效態(tài)Pb和有效態(tài)Zn顯著正相關(guān)，有效態(tài)Cr和有效態(tài)Cu顯著負(fù)相關(guān)；Cd、Cr和Zn的總量分別與其有效態(tài)含量之間顯著正相關(guān)。pH值分別與總量Hg、總量Zn、有效態(tài)Hg、有效態(tài)As和有效態(tài)Pb含量顯著正相關(guān)。在自然環(huán)境中，重金屬通常以離子形式存在，這些離子的活性和毒性受pH值的影響很大。例如，當(dāng)土壤或水中的pH值降低時，溶解在其中的重金屬離子會更容易與其他物質(zhì)結(jié)合，形成更穩(wěn)定的化合物，這會導(dǎo)致重金屬的有效態(tài)含量降低。相反，當(dāng)pH值升高時，重金屬離子的活性增加，它們更容易被生物體吸收和富集，從而導(dǎo)致重金屬的有效態(tài)含量升高。

研究區(qū)河道底泥重金屬全量以及有效態(tài)含量相關(guān)性如圖11所示。Cd分別與其他7種重金屬總量顯著正相關(guān)，總量As、Cr分別與Pb、Cu、Ni、Zn顯著正相關(guān)，總量Ni分別與總量Hg、Cu顯著正相關(guān)，總量Zn分別與總量Pb、Cu顯著正相關(guān)；有效態(tài)Hg、Pb、Cu兩兩之間顯著正相關(guān)，有效態(tài)Ni分別與有效態(tài)Cd、As顯著正相關(guān)，有效態(tài)Cd與有效態(tài)Zn顯著正相關(guān)，有效態(tài)Zn分別與有效態(tài)Hg、As、Pb、Cu顯著負(fù)相關(guān)，有效態(tài)Cd分別與有效態(tài)Hg、Pb顯著負(fù)相關(guān)；Cd、Ni和Zn的總量分別與其有效態(tài)含量之間顯著正相關(guān)，Cu的總量和有效態(tài)含量之間顯著負(fù)相關(guān)；pH值分別與有效態(tài)Pb和有效態(tài)Cu含量顯著正相關(guān)，分別與總量Cu、總量Ni和有效態(tài)Ni含量顯著負(fù)相關(guān)。

河道水體和底泥重金屬相關(guān)性如圖12所示。底泥Cd、Cu、Ni含量與水體pH值及Cr、Cu、Ni濃度顯著正相關(guān)，與水體Zn濃度顯著負(fù)相關(guān)；底泥Hg含量與水體pH值及Cr、Cu濃度顯著正相關(guān)；底泥As含量與水體Cu濃度顯著正相關(guān)，與水體Zn濃度顯著負(fù)相關(guān)；底泥Zn含量與水體Zn濃度顯著負(fù)相關(guān)；底泥pH值與水體Zn濃度顯著正相關(guān)，與水體pH值及Cr、Cu、Ni濃度顯著負(fù)相關(guān)。

2.4.2重金屬主成分分析

為進(jìn)一步分析研究區(qū)重金屬元素的污染來源，分別對耕地土壤和河道底泥中重金屬進(jìn)行主成分分析法解析。研究區(qū)耕地土壤提取出的前2個主成分（表6）解釋了總方差的84.43％，表明這2個主成分完全可以代表8種重金屬元素的絕大部分信息。第一主成分的貢獻(xiàn)率為62.46％，特征表現(xiàn)為Cd、Hg、As、Pb、Cu和Zn有較高的載荷，分別為0.43、0.43、0.42、0.43、0.24和0.40，表明這些元素可能具有相同的來源；第二主成分的貢獻(xiàn)率為21.97％，特征表現(xiàn)為Cr和Ni有較高的載荷，分別為0.70和0.62。主成分分析結(jié)果與相關(guān)性分析一致，即Cr和Ni都表現(xiàn)出相對的獨立性，表明耕地土壤中8種重金屬可能存在2種不同來源。圖13為前2個主成分載荷的二維圖，其中各金屬元素間的離散程度較直觀地反映了研究區(qū)耕地土壤重金屬的來源。

研究區(qū)河道底泥提取出的前3個主成分解釋了總方差的83.58％（表7），可以解釋8種重金屬元素的大部分信息。第一主成分的貢獻(xiàn)率為49.72％，特征表現(xiàn)為Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn有較高的載荷，分別為4.11、4.89、4.18、4.50、4.68、3.97和4.29，表明這些元素可能具有相同的來源；第二主成分的貢獻(xiàn)率為19.28％，沒有元素表現(xiàn)出有較高的載荷，但Ni相對最高，為1.99；第三主成分的貢獻(xiàn)率為14.58％，特征表現(xiàn)為Hg有較高的載荷，為3.17，Cd僅次于Hg，為1.88。根據(jù)主成分分析發(fā)現(xiàn)Hg具有相對的獨立性，但又與Cd和Ni接近，再結(jié)合相關(guān)性分析可知，部分Hg可能與Cd和Ni存在相似來源，表明河道底泥中8種重金屬可能存在2種不同的來源。圖14為前3個主成分載荷的三維圖，其中各重金屬元素間的離散程度較直觀地反映了研究區(qū)耕地土壤重金屬的來源。

Cd一方面主要來自于工礦企業(yè)和工業(yè)排放，本研究區(qū)內(nèi)工礦業(yè)發(fā)達(dá)，眾多工礦企業(yè)活動不可避免會排放大量的Cd；另一方面，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施用化肥也會導(dǎo)致大量Cd累積在土壤和底泥中。As與Cd相似，均是有色金屬冶煉的特征污染物，且As還受到地?zé)峄顒佑绊憽b的主要來源是汽車燃料的不完全燃燒，且還與長距離傳輸造成的大氣污染有關(guān)，Pb半衰期長，導(dǎo)致其大量積累在土壤和底泥中。本研究區(qū)內(nèi)的Cd、As和Pb的最主要來源都是工礦企業(yè)，大量重金屬通過大氣和污水排放到耕地以及河道中，通過大氣排放的重金屬甚至能擴(kuò)散到100km以外。Cu和Zn作為優(yōu)化和改善機(jī)動車性能的添加成分被廣泛用于輪胎和制動系統(tǒng)中，車輛磨損、尾氣排放及火車制動摩擦等都可以導(dǎo)致Cu、Zn在周邊土壤中的局部富集。研究區(qū)鉛鋅礦資源豐富，礦場眾多，開采運輸需要頻繁的交通運輸，大型貨車出入頻繁，都會對研究區(qū)造成嚴(yán)重污染。有研究表明，Cd、As、Pb、Cu和Zn主要來源于采礦冶煉和金屬加工等工業(yè)活動，雖然目前所有礦場已經(jīng)停工，但仍有大量重金屬積累在土壤和河道底泥中。土壤和底泥中的Hg主要來源于有色金屬冶煉、煤炭燃燒、煤電和煤化工業(yè)等，而且煤炭在堆積的過程中也會使其中的重金屬轉(zhuǎn)移到土壤和河道內(nèi)。Cr和Ni的來源與成土母質(zhì)或成土過程以及燃料燃燒有關(guān)。由于石油中含有Ni，并且煤炭中也含有微量Ni，而者海鎮(zhèn)又是一座以礦山開采、有色金屬冶煉等為主的重工業(yè)村鎮(zhèn)，能源消耗量巨大，因此Ni通過燃燒釋放到大氣中最終轉(zhuǎn)移到土壤和河道中。

3結(jié)論

（1）研究區(qū)土壤、河道底泥和水體整體pH偏中性。土壤和底泥中所有重金屬元素含量均存在超過云南省土壤背景值的情況，其中Cd、Pb、Cu和Zn含量都高于云南省土壤背景值數(shù)倍，并顯著高于國家農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值；水體中分別有56.25％和6.25％的采樣點Ni和Zn濃度超過Ⅲ類水限值，其他重金屬元素均未超標(biāo)。研究區(qū)土壤和底泥中Cd含量分別是管制值的8.2倍和15.8倍，是最嚴(yán)重的污染元素，應(yīng)重點關(guān)注。

（2）研究區(qū)土壤和底泥中重金屬的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)平均值分別為84.1和215.5，整體處于重度污染水平。土壤和底泥重金屬污染程度大小分別為As

Ni

（3）研究區(qū)土壤和底泥中重金屬綜合潛在生態(tài)危害風(fēng)險指數(shù)平均值分別為3 562.3和8 907.0，整體處于極高風(fēng)險水平。土壤和底泥重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)大小分別為Cr

（4）相關(guān)性和主成分分析結(jié)果表明，研究區(qū)重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cu和Zn主要來源于當(dāng)?shù)氐V業(yè)污染，Cr和Ni主要來源于燃料燃燒。