跟着东谈主口的增长和经济的发展， 我国泥土环境问题日益突显， 其中， 重金属是农田泥土的主要羞辱物。世界泥土羞辱拜谒高傲， 我国耕地泥土重金属点位超标率为19.4%， 其中镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、镍(Ni) 8种重金属元素均有不同进度的超标， 以Cd羞辱进度最重， 超标率为7.0%[1]。了解泥土重金属的羞辱开端twitter 白丝， 从而制定和采用相应的起源消减与阻控措施， 是保护农田泥土质料和农居品安全的根柢措施。然则由于泥土中的重金属开端复杂， 重金属在泥土中的移动和累积经过受到多种因素的影响， 无论是开端构成如故泥土性情都有很强的空间变异性， 因此， 濒临多羞辱开端的羞辱泥土， 如何准确地辨析出特定计划区域内主要的重金属羞辱开端是有用治理泥土重金属羞辱的要津。

泥土中重金属开端一般分为当然开端和东谈主为开端。当然开端以泥土母质为主， 东谈主为开端又不错证据东谈主类行径类型分为工业源(如采矿、冶真金不怕火、燃煤、交通等)、生存源(交通、废水、生存垃圾、燃煤等)以及农业源(肥料、农药、灌溉水等)。上述不同开端的重金属又以不同的途径进入泥土， 包括岩石风化形成的泥土母质、大气千里降、灌溉和径流、固废堆置和施用肥料与农药(图 1)。咫尺， 泥土重金属源解析的计划既包括泥土中重金属主要开端的定性判断， 即源识别(Source identification)， 也包括种种羞辱源孝敬的定量筹算， 即源解析(Source apportionment)， 往往将二者统称为源解析[2]。对泥土重金属开端解析最理思的收尾是定量给出每一种开端对泥土中累积的重金属含量的孝敬， 并指出其进入泥土的途径。

泥土羞辱物源解析法子是基于大气羞辱物源解析法子发展而来[2-3]。大气羞辱物源解析的计划法子体系不错抽象为羞辱源排放清单法、扩散模子法和受体模子法[4]。由于我国重金属排放源数据有限， 加之重金属由排放源到泥土的移动滚动经过复杂且难以准确描写其在泥土中的恒久积存经过， 以羞辱物为计划对象的受体模子法在泥土重金属的开端解析计划方面得到了平时应用， 而从开端开赴的羞辱源排放清单法和从经过开赴的扩散模子法在泥土重金属源解析计划中应用的相对较少。

针对泥土中重金属源解析的计划， 张长波等[2]和于瑞莲等[5]总结了不同源解析法子的优污点过甚在泥土重金属羞辱溯源上的应用情况。然则这两篇综述均发表在约略十年前， 而近十年是我国泥土重金属羞辱计划的岑岭期， 在这一阶段， 好多新的计划进展尚未得以总结。近期， 李娇等[3]总结了近十年用于查明我国泥土中种种羞辱源孝敬大小的受体模子过甚应用实例， 但该综述说起的计划以有机羞辱物为主。同期， 上述计划主要侧重于对源解析法子的归纳总结， 未曾试对解析出的泥土可能的重金属羞辱开端进行汇总， 而基于文件调研来反馈不同地区羞辱开端的收尾， 能够弥补单一计划的局限， 给出较大规模的泥土重金属羞辱开端的变异特征， 从而提供从起源上截至泥土重金属羞辱的有筹画基础。

因此， 为了摸清泥土中重金属羞辱源解析的计划法子近况及论断， 本文分别以“soil、heavy metal、source identification、source appointment”作为英文要津词， 以“泥土、重金属、源解析”作为华文要津词， 通过数据库ScienceDirect、Wiley、SpringerLink、ACS、CNKI、维普征集并统计了近十年(2008—2018年)的112篇主要计划效率(其中有89篇波及农田泥土)， 旨在总结常用的泥土重金属羞辱源解析法子以及对不同地区泥土重金属羞辱开端进行汇总， 给出咫尺我国泥土中重金属的羞辱近况和可能的羞辱开端， 为评定泥土质料提供有用信息， 也为不竭部门制定干系防控措施提供一定的依据。上述112篇文件均从源识别或源解析的层濒临我国泥土中的重金属进行了溯源计划， 且波及的省份涵盖了我国绝大部分地区(图 2)， 包括东北地区(黑龙江、吉林、辽宁)、华北地区(内蒙古、北京、天津、河北、山西)、华东地区(山东、江苏、安徽、上海、浙江、福建)、华中地区(河南、湖北、湖南)、华南地区(广西、广东)、西北地区(陕西、甘肃、新疆)和西南地区(四川、重庆、贵州、云南)， 其中以华东地区计划文件最多。诚然本文可能未检索出近十年间整个的泥土重金属源解析文件， 且咫尺源解析计划所遮盖的计划区域和部分地区的计划进度仍有限(如西南、西北地区)， 但作家以为所汇注的文件基本能代表近十年我国泥土重金属源解析计划的主要效率， 这对了解我国泥土重金属的羞辱近况和可能的羞辱开端具有一定的参考价值。

在线看av 1 泥土重金属羞辱源解析计划法子

如前所述， 羞辱源解析本事是针对羞辱物的开端进行定性(源识别)或定量(源解析)判断的法子。源排放清单法需要对羞辱源的排放量、排放因子等进行统计来建筑羞辱源清单数据库；受体模子则避让各羞辱源构成信息， 也不需要明确排放因子的传输经过， 可径直测定受体环境， 因此受体模子法是现时羞辱物源解析计划中最主要、也最常用的本事妙技[4， 6]。连年来， 还缓缓清爽出新的先进统计学算法用于定量区分泥土中重金属的当然开端与东谈主为开端孝敬， 如条目推断树、有限搀杂分散模子、就地丛林等[7-9]。

在泥土重金属源识别层面， 常用的源解析法子有受体模子中的因子分析法(Factor analysis， FA)、主身分分析法(Principal component analysis， PCA)、聚类分析法(Cluser analysis， CA)、富集因子法(Enrichment factor， EF)、空间分析法等；在源解析层面， 常用的源解析法子有源排放清单法(Emission inventory method)、受体模子中的化学质料均衡法(Chemical mass balance， CMB)、搀杂法子(Hybrid approach)、正定矩阵因子理会法(Positive matrix factorization， PMF)、UNMIX模子、同位素比值法以及先进统计学算法中的条目推断树(Conditional inference tree)、有限搀杂分散模子(Finite mixture distribution model， FMDM)、就地丛林(Random forest)等(表 1)。

表 1 不同的泥土重金属源解析法子相比 Table 1 Comparison of different source identification methods for heavy metals in soils 1.1 基于羞辱源重金属进入通量的解析法子——排放清单法

源排放清单法通过拜谒和统计各羞辱源的现象， 然后证据不同羞辱源的行径水谢却排放因子模子， 建筑羞辱源清单数据库， 从而对不同羞辱源的排放量进行评估， 详情主要羞辱源[4]。因此在泥土重金属源解析中， 该法子需要提前赢得不同潜在羞辱源(如大气千里降、畜禽粪便、化肥、有机肥、灌溉水等)进入到泥土中的重金属含量信息， 以此筹算各羞辱源的孝敬率。诚然该法子能最为径直地反馈不同开端的进入情况， 但汇注全面可靠的数据存在勤苦， 需要耗尽大量的时辰和元气心灵， 同期， 不同开端的重金属在泥土中的累积才气也有互异， 因此采用此法子的计划也相对有限， 在咱们汇注到的文件中占1.2%(表 1)。举例， 前东谈主汇总了我国农田中的重金属输入输出清单并分析了因地舆、时局、社会经济因素、工农业分娩等形成的不同地区间重金属输入输出清单的互异性， 指出大气千里降是世界规模内重金属输入农田的主要途径[10]；此外， 针对浙江和湖南地区进行的农田中重金属输入输出清单的计划指出， 浙江地区农田泥土中重金属的主要输入途径为大气千里降和畜禽粪便， 主要输出途径为作物收割和淋滤[11]， 且湖南监测区域内Cd羞辱的主要开端亦然大气千里降， 其次为繁衍废水， 其输出途径主要为水稻籽粒和地表排水[12]。

1.2 基于羞辱源和泥土重金属元素构成的解析法子——化学质料均衡模子

化学质料均衡模子是咫尺国表里应用最平时的受体模子， 亦然好意思国环境保护署推选使用的模子[6]。该模子的假定前提是：各羞辱源排放物的化学构成须相对贯通， 且存在彰着的互异性；各羞辱源排放物之间不发生反应， 且在运输经过中不发生变化；羞辱源的元素构成与泥土中的元素构成呈线性拟合[13]。化学质料均衡模子基于质料守恒定律， 即泥土样品中某羞辱元素的浓度等于各羞辱源中该羞辱元素的含量与各羞辱源对泥土的孝敬值乘积的线性和， 并利用有用方差最小二乘法进行求解[4]。该法子不错定量评价各羞辱源的孝敬率， 但需要时常监测计划区的源以及受体样品， 列出排放清单， 持续更新计划区的排放源身分谱[4]。利用化学质料均衡模子进行的泥土重金属源解析计划主要采用元素比值法和同位素比值法。

1.2.1 元素比值法

元素比值法证据不同开端中两种以上重金属元素之间或者重金属元素与其他元素之间含量比例的互异进行泥土中重金属的开端解析， 即如果某羞辱源和受体中某些元素的浓度比值相近， 则以为该羞辱源对受体的孝敬率较大[14]。元素比值法适用于多元素的羞辱源解析， 旨趣浅陋易懂， 且检测用度低；该法子需要较大的样本量， 同期必须明确羞辱源中两种以上元素的浓度比值， 且不同羞辱源元素浓度比值间需要存在较大互异[14]。如Liu等[15]利用重金属元素与Al之间的比值对太湖千里积物中不同期期重金属的开端变化和羞辱历史进行了计划， 指出Pb、Cu、Zn等元素的东谈主为羞辱始于20世纪70年代中末期， 而As的羞辱始于20世纪80年代中期。

1.2.2 同位素比值法

同位素比值法基于同位素的质料守恒旨趣， 利用不同羞辱源中某重金属元素不同同位素比值具有互异性的性情， 通过测定受体样品中相应同位素的构成来对羞辱物的开端及孝敬进度进行定量区分[16]。由于金属同位素受后期地质地球化学作用影响小且该法子精准度高、需要的样品量少、具有较高的鉴识才气， 咫尺已有Pb、Cd、Cu、Zn、Hg的同位素被用于泥土中重金属的溯源计划， 作为跟踪东谈主为重金属羞辱的遑急鉴别主见， 并取得了一些效率[17-21]。其中Pb同位素比值法是咫尺计划最多亦然最老到的法子。举例， Chen等[22]利用Pb同位素对江苏宜兴市太湖西部农田上层泥土中的Pb进行了羞辱源解析， 指出大气千里降对计划区农田泥土中Pb的孝敬率为57%~93%， 而灌溉水和肥料的孝敬率均在0~10%；李霞等[23]利用Cd和Hg同位素解析出天津某郊区农田泥土中Cd的羞辱开端主如果工业排除物(46%)和灌溉水(29%)， 而Hg的羞辱开端以大气降尘(37%)、有机肥(25%)及灌溉水(22%)为主。由此可见， 同位素比值法能较准确区分不同羞辱源的孝敬值， 但只可针对特定的重金属(如Pb、Cd、Cu、Zn、Hg)进行溯源， 且也需要汇注各个排放源样品的干系同位素特征值， 该法子样品处理与分析复杂、腾贵， 不适于大量样品的分析。

1.3 基于泥土重金属等元素构成的解析法子——多元统计模子 1.3.1 传统多元统计法子

传统的多元统计法子是咫尺泥土重金属羞辱源解析计划中的常用法子。这类法子通过识别具有一样分散特征的重金属来定性判定某些重金属的开端， 即假定来自于团结羞辱源的重金属之间具有干系性。传统多元统计法子不需要提前对羞辱源进行拜谒分析， 然则其筛选出的群众因子与羞辱源之间的关系常具有一定的主不雅性且难以区分出一样的羞辱源；此外， 该法子需要大量的样品且需借助统计分析软件， 对于羞辱源数量较多的体系其筹算相比繁琐[14]。

干系性分析是用于统计分析不同变量之间是否具有某种共同变化关系的法子。不同重金属元素间的干系性可用于反馈这些元素的开端及移动途径， 如果元素间莫得干系性， 则标明这些元素并不是受单一因素的影响。Pearson干系系数是泥土重金属源解析中常用的干系性分析法子。

聚类分析法(CA)是证据不同重金属元素间的一样进度找出两种或两种以上能够揣度不同元素间一样进度的变量， 然后以这些变量为分类依据， 对元素间的干系进度进行分类， 采用聚类树状图形象地反馈元素之间的遐迩关系。

因子分析法(FA)不错将一系列具有复杂关系的变量归结为少数几个综合因子twitter 白丝， 该法子将泥土中各元素的浓度值看作是各式羞辱源孝敬的线性组合， 然后证据受体样品(n)各化学身分(i)之间的干系关系， 从n×i个数据辘集中归纳出公因子(又称主因子)， 然后由此筹算出各个因子载荷， 逢迎因子载荷情况和羞辱源的特征元素定性推断出各因子可能代表的羞辱源类型[2， 14]。

主身分分析法(PCA)与FA既存在接洽， 又不完全疏通。它是将动手因子载荷矩阵通过正交旋转机换进行“降维”， 再证据各变量载荷情况逢迎源特征元素来识别主因子， 赢得其主因子得分[13]。这种传统的PCA法不行定量解析羞辱源的孝敬， 改进后的主身分分析/透顶主身分得分(PCA/APCS)受体模子在PCA的基础上， 得到归一化的重金属浓度的因子分数APCS， 再用重金属浓度数据对APCS作念多元线性回来得到相应的回来系数， 该回来系数可将APCS滚动为每个羞辱源对每个样本的浓度孝敬[24-25]。改进后的PCA/APCS不需要事前了解羞辱源的个数过甚性情， 不但不错定量详情每个变量对每个源的载荷， 还不错定量详情羞辱源对其重金属的平均孝敬量和在每个采样点的孝敬量。如瞿明凯等[24]利用PCA/APCS模子计划了武汉市东湖高新本事开拓区内上层泥土中Cd源的孝敬量， 按大小秩序为电子工业源(67%)、泥土母质(16%)、其他源(9%)和城市大气千里降源(主要为汽车尾气， 8%)。

1.3.2 搀杂法子

如前所述， PCA和FA等传统多元统计法子只可定性臆想潜在的羞辱开端， 若将PCA、FA归纳得出的主身分因子对泥土中重金属的含量进行多元线性回来(MLR)， 即PCA/MLR和FA/MLR， 便可估算主要羞辱源对泥土中重金属含量的孝敬率[2]。而APCS/MLR则是在PCA/MLR的基础上， 证据主身分得分求得APCS， 继而进行多元线性回来[26-27]。PCA/MLR、FA/ MLR以及APCS/MLR作为应用最广的搀杂法子， 最早用于回顾大气颗粒物中金属元素的羞辱开端， 连年来也被生遵循于泥土中重金属元素的源解析[28-31]。如Yang等[32]通过PCA得出工农业以及交通是2010— 2014年湖北武汉青山区某菜地中重金属的主要开端， MLR则定量解析出工农业孝敬了82.5%， 其余的17.5%则开端于交通。

此外， PCA、FA等还可与化学质料均衡模子中的同位素比值法逢迎， 利用多元统计分析得到羞辱源的类型和数量， 同位素比值规则用来定量羞辱源的孝敬率并对多元分析的收尾进行磨练。如Luo等[31]选取厦门市6个公园上层泥土作为计划对象， 综合专揽PCA、APCS/MLR和Pb同位素法子， 指出上层泥土中Pb的主要东谈主为开端为燃煤， 且其中Pb的孝敬率为泥土母质(49%)、燃煤(45%) ≥交通排放(6%)；孙境蔚等[33]利用FA分析出泉州市某林地垂直剖面泥土中Sr、Ni、Fe、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn的主要开端为交通源、当然源和农业分娩行径， Pb同位素则进一步得出泥土母质对Pb的孝敬率为85.14%， 汽车尾气尘的孝敬率为14.86%。

1.3.3 正定矩阵因子理会法

正定矩阵因子理会法(PMF)是由芬兰科学家Paatero和Tapper在FA的基础上发展起来的， 亦然好意思国环境保护局推选的源解析法子之一。该法子不依赖于羞辱源的化学身分谱分析， 而是将多个(泥土)样品、多种重金属元素的数据集看成念是一个矩阵， 然后将矩阵理会为源的孝敬率矩阵和源身分谱矩阵， 通过非背信束因子分析， 利用最小二乘法迭代筹算， 使方向函数最小化， 以责罚所测量的重金属浓度和羞辱源之间的化学质料均衡(CMB) [3， 34-35]。魏迎辉等[35]以湖南水口山铅锌矿临近农田泥土为例， 探究了特别值剔除和地壳元素引入对PMF模子源解析收尾的影响， 逢迎元素浓度空间分散图， 最终详情：Pb、Zn、Cd和Sb主要来自铅锌矿的采选及冶真金不怕火等工业行径源(26.81%)；As和Hg主要来自浑水灌溉和农药化肥施用等农业行径源(14.68%)；Cr、Ni、Co和Mo主要来自泥土母质源(24.41%)。

1.3.4 UNMIX模子

UNMIX是好意思国环境保护部开拓的源解析模子， 是一种基于PCA的多元受体模子；它通过自主建模弧线分辨本事的转机方法来确保源解析收尾的可靠性[36]。该模子的假定前提是：未知羞辱源对受体的源孝敬是各个源组分的线性组合；羞辱源中各个组分对受体点的孝敬均是正好；样品中有一些源孝敬很少或是莫得孝敬， 故可利用被遴荐羞辱源在该受体点的数据， 进而估算源的数量、构成和孝敬率等[37]。其筹算公式的线路面孔与PMF法一样。艾建超级[37]利用该法子解析出松花江上游夹皮沟地区上层泥土的4个金属源：采矿选矿、公路交通、住户垃圾堆放等东谈主类行径的孝敬率为39.31%， 泥土母质、施用化肥、燃煤等综合营用的孝敬率为23.93%， 铁矿石开采和运载的孝敬率为22.89%， 岩石风化和生物作用等当然作用的孝敬率为13.87%， 并利用空间分析法考据了UNMIX模子解析的收尾， 且与计划区内的地盘利用和东谈主类行径基本吻合。

1.4 基于泥土重金属元素构成和其他变量的解析法子——先进统计学算法

连年来， 跟着其他学科和本事的发展， 新的法子持续应用于泥土重金属源解析的计划， 如基于概率和统计分析的就地模子、基于非监督分类本事的有限搀杂分散模子、基于机器学习和数据挖掘数学法子的条目推断树等。这类算法也属于受体模子的规模， 筹算速率较快， 在处理大量数据时具有上风， 不错更好地讲解注解传王人备计学法子不行讲解注解的复杂空间关系[38]。举例， Hu等[8]利用条目推断树和有限搀杂分散模子对珠三角地区的泥土重金属羞辱进行源解析， 有用地克服了区域要领下泥土布景及东谈主为孝敬的空间变异性带来的不祥情味， 并对自然开端和东谈主为开端的孝敬进行定量解析， 生效识别了珠三角地区影响上层泥土中重金属含量的主要因素和作用机制。同期， Zhong等[9]也将上述算法用于识别广西西北部上层泥土中重金属的开端及明确当然源和东谈主为源对上层泥土中累积的重金属的孝敬。宋志廷等[7]则利用就地丛林构建了天津武清地区上层泥土重金属源-汇量化关系。

1.4.1 条目推断树

条目推断树通过条目推断框架中二元递归分裂来分离并瞻望自变量和重金属浓度之间的回来关系[39]。该法子证据统计磨练来详情自变量和分裂点的遴荐， 即先假定整个自变量与因变量均孤独， 再对它们进行卡方孤独磨练， 磨练P值小于阈值的自变量加入模子， 干系性最强的自变量作为第一次分裂的自变量；自变量遴荐好后， 用置换磨练来遴荐分裂点， 当显贵性磨练发现自变量对重金属含量不再显贵影响时， 分裂即会自动罢手， 幸免出现过拟合[8]。泥土重金属源解析中， 影响泥土中重金属含量的因素即为自变量， 如泥土类型、地盘利用类型、东谈主口密度、泥土有机质、谈路交通现象等；泥土中重金属含量的分散概率即是上述自变量的条目分散函数。

1.4.2 有限搀杂分散模子

有限搀杂分散模子用于赢得布景区域和羞辱区域中泥土重金属浓度搀杂不雅测值的概率密度函数， 它是将一个大群体的概率分散模子理会为多少个子群体的概率分散模子[8]。建筑该模子的前提是要详情子群体的数量、权重过甚概率密度函数的遴荐和参数设定， 况兼该模子假定所不雅测的泥土重金属含量数据可就地地从由多个子群体概率密度函数代表的搀杂分散模子中产生[8]。

1.4.3 就地丛林

就地丛林不错被看作是一个包含了多个条目推断树的分类器， 是由Breiman基于统计学表面开拓的一种数据挖掘法子， 它的建议是基于有筹画树分类器的和会算法[40]。该算法利用bootstrap重抽样法子从原始样本中抽取多个样本， 对每个bootstrap样本构建有筹画树， 然后将整个有筹画树瞻望平均值作为最终瞻望收尾[7]。就地丛林在不显贵提高运算量的前提下提高了瞻望精度， 可用于估算各环境变量的遑急性系数， 从而进一步识别影响重金属含量的主要因素。

1.5 基于泥土重金属元素构成和空间关系的解析法子——空间分析法

空间分析法基于地舆信息系统， 利用地统计收尾和采样点之间的空间关系， 从有限样本对泥土重金属含量的空间分散进行数字制图， 从而瞻望未采样点的数据；该法子不仅不错使瞻望的误差方差达到最小值， 同期也减少了调研采样的职责量[24]。当计划区受到彰着的东谈主为影响时， 泥土中某些重金属特别高值的分散往往会与工业、城镇、农业等的分散出现较好的干系性。因此， 重金属在空间上的变异要领可作为判断各重金属开端的遑急依据：当然因素作用形成的空间变异要领较大， 而东谈主为的孝敬主要体咫尺中小空间的要领上[41]。该法子波及的插值法有反距离加权插值法(IDW)、克里格插值法(Kriging)、当然邻点插值法(Natural Neighbor)等， 在空间分析经过中需要证据内容情况合理遴荐和专揽插值法， 其中以克里格插值法最为常见。空间分析法常与传统的多元统计法子、PCA/APCS等源解析法子联用， 尤其是在羞辱源未知的情况下， 可直不雅赢得羞辱源对重金属孝敬率的空间分散。如陈图画等[25]先利用干系性分析和PCA/APCS定量解析了广州市内上层泥土中羞辱较重的Cd和Hg的开端， 然后利用空间分析法进展了Cd和Hg开端孝敬率的空间分散特征， 指出Cd主要开端于泥土母质(46.1%)和交通排放(42.8%)， 其中42.3%的点位Cd以当然源为主并主要分散在计划区域南部， 57.7%的点位Cd以交通源为主并主要分散在计划区域中部及北部， 而Hg主要开端于工业行径(45.4%)和交通排放(36.1%)， 其中43.8%的点位Hg以工业源为主且主要分散在计划区域的西南部地区， 42.8%的点位Hg以交通源为主且主要分散在中部和北部区域。

1.6 不同泥土重金属源解析法子的相比

为给泥土重金属源解析计划中源解析法子的遴荐提供参考， 本计划系统汇总了咫尺常用的源解析法子的优污点、适用规模过甚在泥土重金属源解析中的应用情况(表 1)。总体来看， 传统多元统计法子中的干系性分析是基础， 不错完善和支握PCA、FA或CA的分析收尾；PCA和FA能有用地识别重金属开端， CA则能进一步对不同开端的参数和变量进行分类组合， 是PCA和FA的有劲补充[27]。由于上述法子只可对羞辱源进行分类， 无法径直给出各羞辱源的孝敬率， 因此常配合空间分析法子、PMF、UNMIX受体模子、同位素比值法等定量解析出羞辱源的孝敬率。对于不同源解析法子在112篇文件中的使用率， 本计划采用各源解析法子的使用次数(若团结计划采用多种源解析法子， 各源解析法子分别计数)除以整个法子的计数总数来筹算。从表 1不错看出， 咫尺的计划主要以定性的泥土重金属源解析收尾为主[3]， 且传统的多元统计法子(如PCA、干系分析、CA、FA)是咫尺最常用的定性源解析法子， 占64.4%， 其次为空间分析法， 占10.7%；而波及定量筹算重金属羞辱开端孝敬率的计划还十分有限， 仅占17.9%， 其中源清单法占悉数划的1.2%， 同位素比值法占3.6%， 定量的多元统计法子占10.2%， 先进统计模子算法占2.8%。另外还有定性解析的EF法和定量解析的Cubist、MCR - WALS、就地梯度训诲、渐渐回来模子未纳入到表 1中， 分别占拜谒悉数划的5.5%和1.6%。

如前所述， 各源解析法子都存在一定的局限性， 如传统的多元统计法子和空间分析法只可定性识别主要羞辱物， 源排放清单法需要赢得不同潜在羞辱源进入信息， PMF、UNMIX等要求样品数据量大且不行识别有一样孝敬的源， 同位素比值法必应知谈羞辱源的同位素比值信息等。跟着上述法子的渐渐老到， 将多种法子王人集使用或专揽多种模子对团结双象进行源解析来对比分析收尾以责罚专揽单一模子的局限性将成为将开端解析计划的势必趋势。

2 近十年我国泥土中重金属羞辱主要开端的计划收尾

从本文汇注到的文件来看， 现阶段我国泥土中重金属的溯源职责东要原宥某一特定地区， 针对世界规模的泥土重金属源解析计划很少。对农田泥土来讲， 针对世界规模的计划主如果从重金属输入的角度， 通过输入清单法进行拜谒和筹算。前东谈主通过统计数据发现， 1999—2006年， 大气千里降和畜禽粪等于重金属进入农田泥土的主要开端， 其中大气千里降对我国农田泥土中As、Cr、Hg、Ni和Pb的孝敬率为43%~85%；畜禽粪便对Cu、Cd、Zn的孝敬率约莫为69%、55%和51%；磷肥、污灌等虽不是主要开端， 但在部分施用过量地区其孝敬也较大[42]。2006—2015年， 大气千里降依然我国农田泥土中大部分重金属元素(除Cu之外)的主要开端， 孝敬率占54.8%~94.5%， Cu主要受畜禽粪便影响(63.4%)， Zn则同期受控于大气千里降(54.9%)和畜禽粪便(43.8%) [43]。最新的计划收尾也标明， 近十年我国农田泥土中的重金属(除Cu外)主要来自于大气千里降的孝敬(50%~93%) [44]。这些计划高傲， 在世界要领上， 大气千里降和畜禽粪等于咫尺我国农田泥土中重金属元素的主要输入源， 其中以Cd的羞辱风险最高， 需要加以更多的怜爱。此外， 各个地区时局、泥土、东谈主口密度、经济发展、地盘利用类型等方面的互异也会形成泥土重金属主要羞辱开端的变异。从表 2不错看到， 从定量解析羞辱源的角度来看， 不同计划区之间的主要羞辱源如实存在互异性。如北京潮河沿岸与顺义区农田泥土中， 泥土母质和采矿行径分别是这两个计划区泥土中累积重金属的主要开端；福建省厦门市公园和泉州市林地泥土中的重金属分别以燃煤和泥土母质为主要开端。然则某些地区的主要羞辱源相比一致， 如江苏省的主要羞辱开端以工业行径和/或大气千里降为主， 孝敬率基本占50%以上；湖南省泥土中累积的重金属则主要来自于采矿、冶真金不怕火等行径形成的工业排放、大气千里降、交通运载等；广东省则以泥土母质和工业行径为主。总体来看， 诚然不同的定量源解析法子给出的羞辱源孝敬率存在互异性， 但基本能得出较一致的主要羞辱源；此外， 先进统计学算法还能进一步给出基础地舆条目(如监测点距主要谈路、住户地位置、主要河流等的距离)、泥土基础条目(如泥土类型、耕大地积等)、社会经济发展条目(如东谈主口数量、工业分娩总值、食粮平均单产等)等对泥土中累积重金属的孝敬。由于定量的源解析计划有限， 为了更好地统计及进展近十年我国泥土中重金属羞辱的主要开端问题， 底下将汇总定性和定量的源解析计划， 将我国分离为7个区域(东北地区、华北地区、华东地区、华中地区、华南地区、西北地区、西南地区)分别进行盘考， 具体见表 3。

表 2 近十年定量源解析法子应用汇总 Table 2 Application of source apportionment in soils in recent ten years 表 3 近十年我国泥土重金属源解析统计收尾 Table 3 Statistical results of source apportionment of heavy metals in soils in China in recent ten years 2.1 东北地区

该地区近十年泥土重金属源解析的文件共汇注15篇， 涵盖了分散于黑龙江、吉林和辽宁3省的不同地区， 波及1338个上层泥土样品， 所采用的定性源解析法子主要为PCA、干系性分析、空间分析等， 定量源解析法子有PMF、同位素比值法等(表 3)。总体来看， 东北地区泥土羞辱的主要重金属元素为Cd， 其次也出现Pb、Cu、Zn、Hg等的富集。农田泥土中， Cd、Cu、Zn主要的羞辱开端为有机肥、化肥、农药施用等农业行径， 部分地区泥土母质成为Cu和Zn的主要开端， 但在围聚城区或者工业区隔壁， 交通排放、采矿行径则占据主导地位；As和Hg受工业排放及煤烧毁的影响较大， 同期农业行径对As也有孝敬；Pb的开端量比复杂， 主要开端于工业(冶真金不怕火、燃煤等)、交通排放和住户的生存垃圾；Cr和Ni则主要受泥土母质截至， 部分地区也有农业行径影响；对于非农田泥土， 重金属的开端则与当地的环境关联， 如辽宁省作为我国遑急的重工业基地， 该地区城市泥土中的重金属元素基本都与工业及交通源关联， 诚然Cr和Ni主要与泥土母质关联， 但Cr仍受到工业的影响。

2.2 华北地区

对于华北地区泥土重金属源解析的近期著述共发现了13篇， 波及北京、天津、河北、山西和内蒙古地区的2831个上层泥土样品， 所采用的定性源解析法子主要为PCA、干系性分析、空间分析等， 定量源解析法子有PMF、PCA-MLR、同位素比值法等(表 3)。总体上， 华北地区农田泥土中的主要羞辱重金属元素是Cd， 其次有Cu、Hg、Zn、Pb等。该地区农田泥土中的As、Cr、Ni主要受泥土母质的截至， 个别场所的As还有采矿行径和大气千里降的孝敬；除此之外， 其余重金属元素都受到一定进度的外源羞辱。Cd、Cu和Zn的羞辱开端仍以农业行径(肥料、农药、灌溉水)为主， 部分地区Cd还受到工业行径的影响。对于Pb的开端， 泥土母质、采矿行径、大气千里降、浑水灌溉等都有一定进度的孝敬。Hg主要受大气千里降和灌溉水截至， 局部地区有工业行径的影响。对于工业区临近的非农田泥土来说， 重金属的累积彰着与工业行径、燃煤、交通排放细巧干系。

2.3 华东地区

华东地区的泥土重金属源解析职责计划进度相比高， 汇注到的干系文件有40篇， 区域主要辘集在浙江、江苏和山东， 波及6071个上层泥土样品， 所采用的定性源解析法子主要为PCA、干系分析、CA、空间分析等， 定量源解析法子有PMF、同位素比值法及搀杂法子等(表 3)。该地区泥土中的主要羞辱元素仍为Cd， 其次为Cu、Hg等。山东寿光地区的大棚土中， Cd、Cu、Zn、Hg受控于施用肥料和农药等农业行径， As、Pb、Cr、Ni则主要开端于泥土母质， 后三者还有工业行径的孝敬。而南京地区农田泥土中的Cd则主要开端于泥土母质和肥料等农业进入品这两者的孝敬；Cu和Zn的开端一致， 以农业进入品(如肥料)为主， 其次还有大气千里降(交通、工业行径)的孝敬；Hg的开端复杂， 受泥土母质、工业排放(如燃煤)、交通、农业(如高Hg农药)等多因素影响；As则主要受控于泥土母质及交通和工业行径引起的大气千里降；Pb开端于大气千里降(交通、工业行径)的孝敬；Cr和Ni除了受工业行径的影响， 部分地区使用的肥料对Cr也有孝敬。总体来看， 工业行径的孝敬在南京地区相对较高， 与定量解析收尾基本一致(表 2)。对于浙江地区， 其泥土中各重金属元素的羞辱开端基本与南京地区一致， 但Cd和Cu以及Pb和As还分别加多了工业(如铅电板厂、电子废物等)以及农业行径(如肥料施用)的孝敬。总体来看， 泥土母质， 东谈主为羞辱源中大气千里降(工业和交通)、农业行径以及工业行径是南京和浙江地区农田泥土中Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn的主要羞辱开端， 与安徽、上海、福建地区的羞辱源类型基本一致。对于华东地区非农业地盘利用类型的泥土来说， 尤其是工业区隔壁， 除部分元素(如As、Cu、Cr、Ni)主要受控于泥土母质外， 主如果工业行径形成了泥土中其他重金属元素的累积。

2.4 华中地区

对于华中地区的泥土源解析文件有16篇， 主要辘集在湖北、湖南、河南地区， 波及7819个上层泥土样品， 所采用的定性源解析法子主要为PCA、干系分析、空间分析等， 定量源解析法子有搀杂法子、PMF、同位素比值法等(表 3)。总体来看， Cd为主要的羞辱元素， 其次有Pb、Cu、Zn等。湖北地区的工业行径是农田泥土中8种重金属元素(尤其是Cd、Cu、Zn)的主要羞辱开端， 同期泥土母质也影响着大部分重金属元素(如Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni)的累积；除此之外， Pb还受到交通的影响， Cd、Cu和Zn还受到农业行径的影响。对湖南来说， 其计划区域主要辘集在矿区隔壁， 尽管地盘利用类型不同， 东谈主为羞辱源中工业行径(冶真金不怕火、燃煤)过甚产生的大气千里降依然该地区泥土中重金属累积的主要开端， 与定量源解析计划收尾一致(表 2)， 而肥料的施用只在部分农田泥土中对Cd、As、Cu、Zn有一定的孝敬。

2.5 华南地区

华南地区的泥土源解析文件共汇注了11篇， 主要针对广东， 仅2篇波及广西， 共汇注3041个上层泥土样品， 所采用的定性源解析法子主要为PCA、干系分析、CA、空间分析等， 定量源解析法子有条目推断树、有限搀杂分散模子、就地丛林等(表 3)。该区主要的羞辱重金属元素为Cd和Hg。广东地区泥土中重金属的主要羞辱开端与华中地区一样， 即工业行径(主要针对Cd、As、Pb、Hg)和泥土母质(主要针对Cu、Zn、Cr、Ni)， 基本与定量源解析计划收尾一致(表 2)；施用化肥等农业行径(如Cd、As、Cu、Zn等)和交通排放(如Cd、As、Pb、Hg、Zn等)对某些重金属元素也有孝敬。

2.6 西北地区

对于西北地区的干系文件共汇注了11篇， 辘集在甘肃、陕西和新疆， 波及1463个上层泥土样品， 所采用的定性源解析法子主要为PCA、干系分析、EF等， 定量源解析法子有PMF及搀杂法子等(表 3)。收尾高傲， 该地区泥土主要的羞辱元素为Hg、Pb、Cu、Zn， 其次为Cd等。农田泥土中的Hg主要开端于工业行径和污灌；Cd、Pb、Cu、Zn主要受到了农业行径(如肥料、农药、污灌等)、工业行径(降尘)以及交通排放的影响；As、Cr、Ni主要受泥土母质截至， 局部地区As受工业及污灌的影响。对于城市泥土而言， 除了泥土母质的孝敬之外， 交通排放和工业行径(如燃煤)对Pb、Cu、Zn、Cr的孝敬也较大。由此可见， 农业行径和工业行径共同影响该地区泥土中的重金属累积。

2.7 西南地区

西南地区的计划进度相对较低， 共汇注到6篇文件， 计划区域分散在四川、云南和贵州省， 波及6071个上层泥土样品， 所采用的定性源解析法子主要为PCA、干系分析、CA等， 定量源解析法子为搀杂法子(表 3)。总体来看， 该地区的主要羞辱元素为Cd和Hg， 其次是Pb、Zn等。工业排放、燃煤与农业行径(肥料和农药)这3种羞辱源对该地区农田泥土中8种重金属累积的孝敬都很大， 与针对重庆和云南地区的定量源解析法子得出的收尾一致。除此之外， 交通排放对As、Pb、Cu和Zn也有一定的孝敬。

2.8 世界重金属羞辱特征与羞辱开端

由于泥土羞辱开端众多、变异性大， 因此计划者在针对特定计划区域开展泥土源解析职责时常采用多种法子以提高源解析收尾的实在度。总体来看， 上述计划利用不同源解析法子得到的源解析收尾基本一致， 能够相互印证、相互支握。

本计划的统计收尾高傲， Cd是世界规模内泥土中的主要羞辱重金属， 同期也存在Cu、Zn、Pb、Hg的羞辱。Niu等[137]通过分析采自世界31个省、市、自治区的131个农田上层泥土指出， Pb、Cd、Zn、Cu的平均含量彰着高于泥土布景值(分别为23.5、0.079、68.0、20.7 mg·kg-1) [138]；此外， Cd的羞辱指数最高， 是最主要的羞辱重金属元素， 主要论断与本文一致。

综合上述近十年我国不同地区泥土中的重金属羞辱特征及源解析计划， 总体来看， 泥土中的Cd在东北、华北、华东和西北地区以农业进入为较遑急的开端， 而在采矿业相比发达的华中、华南和西南地区则受到更多工业行径的影响。Cd在泥土中的布景浓度仅为0.074 mg·kg-1[138]， 而通过不同途径进入到泥土中的总量则相对较高， 以每年0.004 mg·kg-1的速率加多[44]， 导致了泥土中的Cd含量在东谈主为影响下快速高潮， 翻倍约略仅需要近20年， 也因此讲解注解了绝大部分计划发现东谈主为开端是泥土Cd的主要开端。

泥土中Cu和Zn的世界平均布景值为20.0 mg· kg-1和67.0 mg·kg-1[138]， 而外源进入每年带来的加多量为0.281 mg·kg-1和0.967 mg·kg-1[44]， 经过约略70年泥土中Cu和Zn的含量即不错翻倍， 因此Cu和Zn是继Cd之后具有快速增长风险的重金属元素。与Cd雷同， Cu和Zn羞辱在东北、华北、华东和西北地区主要开端于施肥等农业行径， 而在华中、华南和西南地区则受到更多的工业行径的影响， 以致以工业行径为主。

泥土中Hg和Pb的世界平均布景值为0.04 mg· kg-1和24 mg·kg-1[138]， 而外源进入每年带来的加多量为0.000 4 mg·kg-1和0.156 mg·kg-1[44]， 按此筹算， 分别经过约略100年和150年泥土中Hg和Pb的含量不错翻倍， 可见Hg对外界羞辱也很明锐。本文汇总的收尾高傲， Hg主要受工业行径过甚产生的大气千里降影响， 局部地区受施用高Hg农药影响；Pb一方面开端于交通运载[139]， 汽车尾气产生的Pb会跟着降尘进入上层土， 此外冶真金不怕火厂的含Pb灰尘也容易进入泥土。总体来看， Pb的开端量比复杂， 受到工业行径、交通和大气千里降等开端的共同影响。

泥土中As、Cr、Ni的世界平均布景值为9.2、54、23 mg·kg-1[138]， 而外源进入每年带来的加多为0.027、0.128、0.054 mg·kg-1[44]， 按此筹算经过约略340、420、430年泥土中As、Cr、Ni的含量不错翻倍， 对外界羞辱相对不解锐， 这与汇总的收尾相一致。汇总收尾高傲As、Cr、Ni的东谈主为源孝敬较小， 主要受泥土母质的截至， 少数地区受工业和农业行径的影响。As元素常伴生于硫化物矿中， 且各式煤中的As含量在3~45 mg·kg-1之间， 故可作为金属冶真金不怕火和燃煤的璀璨元素[140]。泥土中的Cr和Ni往往高度干系[139]， 且泥土母质和点源羞辱(如微型工场)均会形成泥土中Ni和Cr的累积， 局部地区点源羞辱的孝敬更大[92]。

3 论断

(1) 近十年我国泥土中的主要重金属羞辱元素为Cd， 同期还存在Cu、Zn、Pb、Hg的羞辱。泥土中Cd、Cu、Zn的主要东谈主为羞辱源来自于施肥等农业行径， 部分地区还开端于工业行径， 以致以工业行径为主；Hg主要开端于工业行径过甚产生的大气千里降， 局部地区重叠高Hg农药的孝敬；Pb的开端量比复杂种种；As、Cr、Ni的东谈主为羞辱源孝敬较小， 主要受泥土母质的截至， 少数重叠工业和农业行径的孝敬。总体来说， 诚然不同的定量源解析法子给出的羞辱源孝敬率存在互异性， 但基本能得出较一致的主要羞辱源信息。

(2) 针对泥土环境介质的重金属羞辱源解析计划职责起步较晚， 咫尺我国所开展的泥土重金属羞辱源解析仍以定性的源识别为主， 采用的源解析法子主要有PCA、干系分析、空间分析等。由于泥土羞辱问题的复杂性和多变性， 单一或者定性的源解析法子不行平静现存对羞辱源孝敬定量解析的要求。因此， 对某个区域进行泥土源解析职责时， 在商量当地内容情况的前提下， 应证实不同源解析法子的特长， 王人集应用多种法子(尤其是定量法子， 如清单法与统计分析、搀杂法子与空间分析法、就地模子与空间分析法、PMF与同位素法子等)是将来泥土重金属羞辱源解析本事的发展趋势；同期要瞩目建筑区域上不同重金属羞辱源谱数据库， 尽可能通过遴荐符合的羞辱谱来提高源解析收尾的准确性， 减少源解析误差。

(3) 输入输出清单法具有旨趣浅陋、适用要领平时的优点， 且可用于筹算泥土重金属的动态变化趋势。近几年， 利用这一法子， 欧洲学者对欧洲过甚某些国度的泥土Cd羞辱开端和将来可能的变化进行了分析和预演[141-142]twitter 白丝， 其收尾对环境保护计策的制定有教导作用。近些年， 我国对羞辱进入和羞辱现象数据的汇注取得了较猛进展， 为输入输出清单法的应用提供了数据基础。然则， 依然要瞩目建筑不同重金属输入输出通量数据的汇注、汇总与分享。泥土重金属淋滤数据， 由于汇注较为勤苦， 咫尺还相称费劲。从大要领来说， 大气千里降是好多种重金属的主要开端， 因此， 需要进一步计划大气千里降中重金属的领先排放开端， 从而为减少大气千里降重金属提供科学复古。

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