環(huán)境地球化學(xué)物源判斷(正版)課件

環(huán)境地球化學(xué)物源判斷

方法綜述

－－方向前沿讀書報(bào)告2006年5月環(huán)境地球化學(xué)物源判斷

方法綜述

－－方向前沿讀書報(bào)告1匯報(bào)內(nèi)容第一部分：物源判斷綜述

一、物源判斷的可能性評(píng)述二、物源判斷方法1、地球化學(xué)特征法2、參考元素法3、同位素示蹤法4、濃度梯度法5、多元統(tǒng)計(jì)法三、物源定量區(qū)分方法第二部分：研究實(shí)例（以成都平原生態(tài)調(diào)查為例）第三部分：對(duì)各物源判斷方法的評(píng)述匯報(bào)內(nèi)容第一部分：物源判斷綜述2物源判斷的意義在表生地球化學(xué)環(huán)境中，重金屬元素的含量是自然地質(zhì)作用和人類活動(dòng)疊加的總和(Nriaguetal.,1988;Loskaetal.,2004)，由人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染元素較自然成因同種元素往往具有較強(qiáng)的活動(dòng)性，常以可溶態(tài)和可交換態(tài)存在(（Wilckeetal.,1997;Karczewskaetal.,1996)，因此人為源的重金屬元素較自然成因的同種元素對(duì)人類具有更大的危害性。另外，自然背景還是環(huán)境立法的重要依據(jù)。例如，意大利的環(huán)境法規(guī)規(guī)定，如果某重金屬的含量超過(guò)干涉值，就必須要治理，但自然引起的超標(biāo)除外（Limaetal.,2003）。在不同人員對(duì)污染所下的定義中，其中有一種“絕對(duì)性”定義，即認(rèn)為由人類活動(dòng)向土壤添加有害物質(zhì)時(shí)，土壤即受到了污染(陳懷滿，1994)。按照這種定義，人為源即意味著污染。因此，有效地區(qū)分自然地質(zhì)背景與人類活動(dòng)引起的異常在環(huán)境地球化學(xué)領(lǐng)域的研究中占有非常重要的地位。物源判斷的意義在表生地球化學(xué)環(huán)境中，重金屬元素的含量是自然地3物源判斷的可能性評(píng)述1．環(huán)境中多種物源疊加的客觀存在物源的多元性是重金屬元素在環(huán)境介質(zhì)中分布的重要特征之一，即使是不存在點(diǎn)狀污染源的區(qū)域，也會(huì)受到大氣沉降的影響而產(chǎn)生多元疊加。目前在世界范圍內(nèi)已很難找到不受人類活動(dòng)影響的純自然環(huán)境(Matschullatetal.,2000)。物源判斷的可能性評(píng)述1．環(huán)境中多種物源疊加的客觀存在4物源判斷的可能性評(píng)述

從元素分布的成因上，可分為自然源和人為源兩大類。元素的自然源主要是指巖石礦物的風(fēng)化。但人為源比較復(fù)雜，主要包括：含重金屬的大氣顆粒物或氣溶膠的干、濕沉降；工業(yè)排污；污灌、污泥；農(nóng)藥、化肥及動(dòng)物肥料的應(yīng)用；采礦和冶煉活動(dòng)；燃燒產(chǎn)生的污染氣體；居民生活垃圾。物源判斷的可能性評(píng)述從元素分布的成因上，可分為自然源和人為5物源判斷的可能性評(píng)述

在以上各種人為源中，包含了各種點(diǎn)狀和非點(diǎn)狀的污染源，其中大氣沉降就占有相當(dāng)大的比例,Colin,etal.(2003）總結(jié)了歐洲部分國(guó)家的大氣沉降資料,如下表表1

歐洲部分國(guó)家重金屬大氣沉降速率（自Colin,etal.2003）物源判斷的可能性評(píng)述

在以上各種人為源中，包含了各種點(diǎn)狀和非6物源判斷的可能性評(píng)述Rawlinsetal.（2002）在英國(guó)北部的土壤調(diào)查中，根據(jù)一平方公里范圍內(nèi)的人口密度(以平均1700人為界)，將樣品分為高密度和低密度兩種類型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高密度人口將元素含量提高了11到40%。圖1高、低密度人口區(qū)域的淺層土壤中砷含量累積頻率曲線(據(jù)Rawlinsetal.,2000)Fig.1Cumulativepercentageoftotalarsenicconcentrationsintopsoilsinareasofhighandlowpopulationdensity(afterRawlinsetal.,2000)

物源判斷的可能性評(píng)述Rawlinsetal.（2002）7物源判斷的可能性評(píng)述在人類的工農(nóng)業(yè)活動(dòng)中，對(duì)環(huán)境中的重金屬元素的分布產(chǎn)生了顯著的影響，環(huán)境中元素的多源性是元素分布的重要特征。由人類活動(dòng)產(chǎn)生的微量元素疊加在了自然背景上，污染區(qū)內(nèi)的元素含量高于自然背景區(qū)，因而從含量的角度，對(duì)元素進(jìn)行物源區(qū)分在量上是可能的。物源判斷的可能性評(píng)述在人類的工農(nóng)業(yè)活動(dòng)中，對(duì)環(huán)8物源判斷的可能性評(píng)述對(duì)于非污染區(qū)的自然元素，在巖石的形成過(guò)程中不同元素之間在量上具有一定的比例關(guān)系，在各種自然地質(zhì)作用過(guò)程中，這種量上的比例關(guān)系在有限的范圍內(nèi)波動(dòng)。如Th和Zr是土壤中兩個(gè)抗風(fēng)化能力很強(qiáng)的惰性的元素(Mathieuetal.,1995)，即使經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年的風(fēng)化，Th/Zr值仍能有效地區(qū)分不同的土壤母質(zhì)。圖2土壤中Th與Zr含量散點(diǎn)圖Fig.2.ThoriumversusZrcontentsforsoils.物源判斷的可能性評(píng)述對(duì)于非污染區(qū)的自然元素，在巖石的形成過(guò)程9物源判斷的可能性評(píng)述人為源的輸入明顯改變了元素在量上較穩(wěn)定的比例關(guān)系，而出現(xiàn)顯著的變化（Zhaietal.,2003;Akira,etal.2004）。同時(shí)，不同物源的元素具有不同的地球化學(xué)行為，在元素組合、元素之間的相關(guān)性及存在形態(tài)等方面均具有明顯差異，正是這些明顯的變化構(gòu)成了對(duì)元素來(lái)源進(jìn)行判斷的前提條件，并使物源判斷在質(zhì)上成為可能。物源判斷的可能性評(píng)述人為源的輸入明顯改變了元素在量上較穩(wěn)定的10物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)

1、根據(jù)元素的相關(guān)性變化進(jìn)行判斷

由風(fēng)化而成的自然源元素，易被粘土礦物和鐵－錳氧化物等吸附，致使，重金屬元素與鋁、鐵等具有較強(qiáng)的相關(guān)性，若相關(guān)性不明顯，說(shuō)明存在有元素分布的其它影響因素（Palumboetal.,2000；Mantaetal.,2002）。Kuo-MingHuangetal.,（2002)在臺(tái)灣北部的的污染調(diào)查發(fā)現(xiàn)，Al和Fe與細(xì)粒組分具有良好的正相關(guān)關(guān)系，ｒ2分別為0.87和0.72，而Zn，Cu，Cd與粒度的關(guān)系不明顯，說(shuō)明人為源的輸入（工業(yè)園和市政污水廠產(chǎn)生的重金屬）改變了粒度效應(yīng)。地球化學(xué)性質(zhì)相近的元素在不同的地質(zhì)作用過(guò)程中往往表現(xiàn)出相似的性質(zhì)而密切伴生，如Pb和Zn，Zn和Cd。若在某一環(huán)境介質(zhì)中二者之間的相關(guān)性非常微弱，可以認(rèn)為它們具有不同的來(lái)源，其中一方或是二者可能是由人為源造成的（Zhaietal.,2003）。）物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)1、根據(jù)元素的相關(guān)性變化進(jìn)行11物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)2．根據(jù)元素的賦存狀態(tài)判斷成土過(guò)程中形成的微量元素不是存在于原生礦物中，就是存在于化學(xué)風(fēng)化的次生礦物中，以殘留態(tài)為主；而人為源元素主要以活動(dòng)態(tài)存在于土壤顆粒表面（Wilckeetal.,1997;Mantaetal.,2002）。Ma等研究發(fā)現(xiàn)，自然成因的Cu（86%）和Pb（79%）主要存在于高結(jié)晶的鐵氧化物和硅酸鹽礦物內(nèi)（殘留態(tài)），而新加入的Cu,Pb和Cd主要以活動(dòng)態(tài)（交換態(tài)和EDTA提取態(tài)）存在于土壤顆粒表面(Maetal.,1998)。大量的研究表明，在無(wú)污染的背景區(qū)，元素主要以殘留態(tài)存在，而在污染區(qū)，其可交換態(tài)顯著增加。根據(jù)元素存在形態(tài)上的變化可以分析其成因。物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)2．根據(jù)元素的賦存狀態(tài)判斷12物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)3．根據(jù)元素對(duì)比率法判斷有些元素對(duì)的比率具有地球化學(xué)示蹤意義，早在上世紀(jì)60年代，維諾格拉多夫就總結(jié)出了一些有意義的元素對(duì)比值。元素對(duì)一般選取化學(xué)性質(zhì)相近的元素，因?yàn)樗鼈兊谋戎翟谧匀蛔饔眠^(guò)程中保持一定的穩(wěn)定性，因而對(duì)外源的輸入具有敏感性，這是用元素對(duì)比值進(jìn)行判斷的重要依據(jù)。物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)3．根據(jù)元素對(duì)比率法判斷13物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)如U和Th在原生土壤中的行為相似，土壤中，二者具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，因此，土壤中U/Th比值幾乎為一常數(shù)（Akira,etal.2004）。但由于施用磷肥可使U的含量增高10–200倍，農(nóng)業(yè)土壤中U/Th值及U的含量顯著高于非農(nóng)土壤。因此，U/Th是區(qū)分U的人為源積累的有效指標(biāo)。圖2長(zhǎng)期施用肥料的土壤剖面中U/Th比率分布圖(注：－◆－背景區(qū)；－○－氮磷鉀及混合肥料施用區(qū))Fig.2VerticaldistributionsofU/Thratiointhelong-termapplicationexperimentfield.(引自Akira,etal.，2004）物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)如U和Th在原生土壤中的行為相14表310微米大氣顆粒物（PM10）中元素對(duì)比率及其示蹤（據(jù)Voutsaetal.,（2002）Table2ElementratiosinPM10元素對(duì)大氣塵?？赡艿脑幢戎党霈F(xiàn)區(qū)域比值源Pb/Br2.43-10.4UK2.57-3.93交通排放4.16-6.07LA,USA1.43-3.85Budapest4.3殼源4-5斯堪的納維亞Cu/Sb4.91.7Colone（科隆）4.6-1.2Brakelinimgs275殼源As/V0.15挪威0.078美國(guó)emissions0.015殼源V/Ni2.4燃油地區(qū)1.1波蘭emissions<2燃燒地區(qū)1.8前蘇聯(lián)emissionsZn/Pb1.7斯堪的納維亞0.5熔爐附近0.8-1.3歐洲海岸2.6伊拉克北部0.54-0.65東西歐emissions0.63土耳其5.3殼源Zn/Cd371伊拉克26-34東西歐emissions100土耳其59-100歐洲海岸350殼源Voutsaetal.,（2002）系統(tǒng)總結(jié)了大氣顆粒物PM10中有效的元素比率及其示蹤意義

物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)表310微米大氣顆粒物（PM10）中元素對(duì)比率大氣塵?？赡?5物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)4．根據(jù)元素的分布特征判斷在單一作用的地質(zhì)體中，地球化學(xué)變量服從正態(tài)分布，而在礦化或人類活動(dòng)疊加的情況下，元素分布具有較大的標(biāo)準(zhǔn)離差和偏度、峰度值，元素偏離正態(tài)分布（Rawlinsetal.2002；ReimannandFilzmoser,2000;GrunskyandSmeeb,1999；Romicetal.,2003）。因此，根據(jù)元素正態(tài)分布的Q–Q圖或Ｐ－Ｐ圖，可以判斷污染的存在。理論上，不受疊加影響元素分布的Q–Q圖和Ｐ－Ｐ圖是一條直線，而存在礦化和污染時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)。物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)4．根據(jù)元素的分布特征判斷16物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)在礦石的冶煉過(guò)程中產(chǎn)生大量的含有重金屬元素的粉塵，并通過(guò)干濕沉降輸入到地表環(huán)境中?？梢詫⒃氐姆植寂c已知區(qū)的分布進(jìn)行比較而區(qū)分物源。Boydetal.,（1997）在科拉半島選擇鎳－銅冶煉廠附近的三個(gè)匯水盆地，分析其中鉑族元素Pd,Pt,Au,Rh是自然源還是人為源。圖3表層土壤和礦石樣品中鉑族元素最小值，幾何均值，最大值對(duì)數(shù)圖（ppb）(據(jù)Boydetal.,1997）Fig.3Logarithmicplotoftheminimum,geometricmeanandmaximumvaluesoftopsoilsandorefornoblemetals.Valueareppb.(afterBoydetal.,1997）物源判斷方法(地球化學(xué)特征法)在礦石的冶煉過(guò)程中產(chǎn)生大量的含17物源判斷方法(參考元素法)選擇適當(dāng)?shù)膮⒖荚貙?duì)微量元素的含量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化在環(huán)境地球化學(xué)的研究中有著非常廣泛的應(yīng)用。參考元素的選擇應(yīng)滿足性質(zhì)穩(wěn)定、單一自然源、與微量元素間具有較密切的相關(guān)關(guān)系等三個(gè)條件。目前可用作參考元素的有：Al、Fe、Zr、Li、Ti、Sc、Ca、Cs,Rb、稀土元素、放射性同位素、總有機(jī)碳（TOC）、粒度等。其中應(yīng)用比較廣泛的是Al、Fe、Zr、Ti和稀土元素。參考元素用于物源判斷的有兩種方法：1、富集因子法2、定量計(jì)算法物源判斷方法(參考元素法)選擇適當(dāng)?shù)膮⒖荚貙?duì)微量元素的含量18物源判斷方法(參考元素法)1、富集因子法富集因子(EF)是Zolleretal.,（1974）為了研究南極上空大氣顆粒物中的化學(xué)元素是源于地殼還是海洋而首次提出來(lái)的，是用以定量評(píng)價(jià)污染程度與污染來(lái)源的重要指標(biāo)，它選擇滿足一定條件的元素作為參考元素，樣品中污染元素含量與參考元素含量的比值與背景區(qū)中二者含量比率的比值即為富集因子。

EF＝

式中，[M]和[MR]分別表示污染元素和參考元素含量，下標(biāo)s和b分別代表樣品和背景。富集因子是基于一種能反映不同地質(zhì)環(huán)境的化學(xué)元素比率方法，用參考元素平抑元素的自然差異，從而鑒別和量化人類活動(dòng)對(duì)元素含量的影響。

物源判斷方法(參考元素法)1、富集因子法19物源判斷方法(參考元素法)在研究大氣顆粒物和氣溶膠中的元素來(lái)源中，需要選擇代表陸源和海源的兩種參考元素，通常選擇Al（陸源）、Na（海源）在土壤和水系沉積物等礦質(zhì)樣品中，通常將EF＞或EF＞2作為人為源的標(biāo)志；而在大氣介質(zhì)中，將EF＞10界定為人為源。物源判斷方法(參考元素法)在研究大氣顆粒物和氣溶膠中的元素來(lái)20物源判斷方法(參考元素法)

Herutetal.,（2001)提出用下面關(guān)系式來(lái)判斷大氣混合體中人為源和自然源兩種端元組成：

EFcrust=1代表殼源，EFcrust=1＋(Tranth/Alair)(Tr/Al)crust代表人為源

式中，Tr代表微量元素，下標(biāo)crust和anth意為自然源和人為源，air表示大氣樣品。如果元素源于單一的殼源，則EFcrust對(duì)Alair的散點(diǎn)圖呈現(xiàn)為一條水平線；如果由人類污染引起，則抬升為具有一定斜率的斜線。物源判斷方法(參考元素法)Herutetal.,（21物源判斷方法(參考元素法)

圖4氣溶膠中元素Mn,Zn富集因子與Al關(guān)系圖Fig.4EFcrustvs.1/AlairplotfortraceelementsinaerosolsOdabasietal.,（2000）在土耳其的Izmir地區(qū)研究氣溶膠中的微量元素來(lái)源時(shí)，驗(yàn)證了這一規(guī)律。

物源判斷方法(參考元素法)圖4氣溶膠中元22物源判斷方法(參考元素法)

2、定量計(jì)算法

根據(jù)參考元素來(lái)分析元素的來(lái)源時(shí)，還有一種定量的計(jì)算方法，其計(jì)算公式為（Blaseretal.,2000；Lauraetal.,2003）：Ｍ巖=(Ｒ)樣×(Ｍ/Ｒ)背景①式中，Ｍ巖代表由母質(zhì)繼承的含量；(Ｒ)樣代表參考元素在某一土壤層中含量，(Ｍ/Ｒ)背景意為在背景區(qū)中該元素與參考元素的比值。實(shí)測(cè)值與此計(jì)算值之差即為元素的富集值即：Ｍ富＝Ｍ測(cè)－Ｍ巖②式中，Ｍ測(cè)是某一層面土壤中元素含量的實(shí)測(cè)值，若富余值Ｍ富>0，則表示該元素富集，反之，Ｍ富<0則表示該元素貧化。出現(xiàn)在非礦化地區(qū)的富集即意味著人為源所造成的污染。物源判斷方法(參考元素法)2、定量計(jì)算法23物源判斷方法(同位素示蹤法)

由于同位素體系比元素體系更具抗外界干擾性和保持穩(wěn)定性，使同位素示蹤技術(shù)成為追蹤污染源的一種最直接、最有效的方法。上世紀(jì)60年代，Chowetal.,（1965）等首先將同位素技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境污染源示蹤，在隨后的幾十年中，同位素示蹤和定年技術(shù)得到了快速發(fā)展，在環(huán)境地球化學(xué)領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，現(xiàn)已成為環(huán)境地球化學(xué)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題。用于示蹤的元素主要有Pb、Sr和Cs。其中，由于Pb元素在高溫加工及燃料燃燒過(guò)程中具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，工業(yè)革命以來(lái)引發(fā)了全球性大氣Pb污染，在世界范圍內(nèi)Pb是一種常見的、多來(lái)源的重要污染物，而它又有不同的同位素組成，使Pb成為環(huán)境研究中理想的示蹤元素。近年來(lái)Pb污染源示蹤技術(shù)主要應(yīng)用于：大氣污染源示蹤、水體污染源示蹤、沉積物污染源、土壤污染源示蹤等。物源判斷方法(同位素示蹤法)由于同位素體系比元素體24物源判斷方法(同位素示蹤法)

圖4EPC08剖面和SP05表層鉛同位素組成圖（(206Pb/207Pbvs206Pb/204Pb)Fig.4Leadisotopiccompositiondiagram(206Pb/207Pbvs206Pb/204Pb)forEPC08profileandSP05surfacehorizon（據(jù)Lauraetal.,2003繪制）Lauraetal.,（2003）在研究法國(guó)的森林土壤的重金屬污染時(shí)，發(fā)現(xiàn)Pb元素強(qiáng)烈富集，富集因子最高值可達(dá)到23.1。為區(qū)分Pb元素的來(lái)源，作者對(duì)不同樣點(diǎn)的Pb同位素組成進(jìn)行了分析。物源判斷方法(同位素示蹤法)圖4EPC08剖面和SP25Haacketal.(2004)等在科拉半島的生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查中，充分利用了Pb同位素示蹤技術(shù)，他們系統(tǒng)分析了研究區(qū)內(nèi)土壤C層、土壤腐殖層(o層)及陸地苔蘚中的Pb同位素組成，根據(jù)207Pb/206Pb與208Pb/206Pb比值進(jìn)行物源分析。物源判斷方法(同位素示蹤法)Haacketal.(2004)等在科拉半島的生態(tài)地球化26Gilpinet,al(2004)用Pb同位素對(duì)美國(guó)新西蘭大量使用含As殺蟲劑的農(nóng)田進(jìn)行污染物來(lái)源示蹤。物源判斷方法(同位素示蹤法)Gilpinet,al(2004)用Pb同位素對(duì)美國(guó)新西蘭27物源判斷方法(同位素示蹤法)用同位素示蹤的關(guān)鍵在于確定端元樣品的同位素組成。Monnaetal.,（1997）在法國(guó)和英國(guó)南部研究大氣顆粒物的Pb同位素組成來(lái)追蹤城市地區(qū)的污染源，建立了氣油鉛、工業(yè)廢氣和未受污染的工業(yè)化前的沉積物中的鉛同位素組成。Haacketal.，2004更是掌握了大量的同位素資料，包括北非雨水、德國(guó)中部的云滴、Mont白冰、Noril’sk礦石、工業(yè)區(qū)雪融化后的過(guò)濾物、廢棄物燃燒飛灰、德國(guó)北部的O層土壤、瑞士Jura山的thecoreofanombotrophicbog、歐洲各種汽油鉛(歐洲各國(guó)1965–1967年的汽油鉛，德國(guó)1985–1987的汽油鉛，法國(guó)1995年的汽油鉛，英國(guó)南部1994的汽油鉛，前聯(lián)邦德國(guó)1960–1994的汽油鉛，俄羅斯汽油鉛)、澳大利亞BrokenHillPb礦、墨西哥Pb礦、加拿大附生植物leachens、挪威1977,1990,和1995年的苔蘚等多達(dá)20余種端元樣品的Pb同位素組成資料。物源判斷方法(同位素示蹤法)用同位素示蹤的關(guān)鍵在于確定端元樣28物源判斷方法(濃度梯度法)

受人類活動(dòng)影響的區(qū)域，重金屬元素的含量在橫向上和縱向下明顯不同于自然背景區(qū)。如果元素源于自然母質(zhì)，則其含量在土壤垂直剖面上不會(huì)發(fā)生明顯的變動(dòng)幅度，相反，污染元素濃度在同一類型土壤中在小范圍內(nèi)劇烈變化，表明人類活動(dòng)輸入了這些元素（Chlopecka1996，?yr?s和Kashulina，2000）。因此，根據(jù)濃度梯度變化可以區(qū)分物源。1、根據(jù)橫向梯度變化人為源元素的濃度在橫向上一般具有以污染源為高值中心、向四周逐漸或迅速衰減的特征。元素含量與污染源距離之間通常具有呈線性、對(duì)數(shù)、指數(shù)等三種函數(shù)關(guān)系。物源判斷方法(濃度梯度法)受人類活動(dòng)影響的區(qū)域，重金屬元29物源判斷方法(濃度梯度法)Martleyetal，（2004）在澳大利亞PortKembla含有銅熔爐和鋼廠的工業(yè)區(qū)內(nèi)所做的土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn),0–5cm的深度內(nèi)Pb和Zn的含量接近PortKembla時(shí)非常高，但離開此污染源5km后含量迅速降低，其含量與距離服從對(duì)數(shù)分布，即：ｙ＝－ａｌｎ(ｘ)＋ｂ

物源判斷方法(濃度梯度法)Martleyetal，（2030物源判斷方法(濃度梯度法)圖7Pb和Cd元素的含量與污染源距離的關(guān)系（Н.Γ.ВыΡИН等，1980，轉(zhuǎn)引自戎秋濤等，1990）物源判斷方法(濃度梯度法)圖7Pb和Cd元素的含量與污染源31物源判斷方法(濃度梯度法)

2．根據(jù)垂向上含量變化判斷

在垂向上，由污染引起的元素含量在表層積累、向下迅速遞減的規(guī)律已被許多研究人員所證實(shí)，如Kuoetal1983年在美國(guó)華盛頓州一個(gè)Cu熔爐附近的表層土壤中發(fā)現(xiàn)，在污染地點(diǎn)Cu,Zn和Cd主要在土壤表層富集，向下含量迅速減少(Cu,Zn45cm后，Cd60cm后)，而在非污染區(qū)，這些元素在剖面上具有一致的分布。物源判斷方法(濃度梯度法)2．根據(jù)垂向上含量變化判斷32物源判斷方法(濃度梯度法)Akira,etal.（2004）通過(guò)日本全境的土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，元素在土壤的垂直剖面上具有規(guī)律性的分布，在長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，P、N、Pb、Cu、Cd等元素明顯在表層積累。物源判斷方法(濃度梯度法)Akira,etal.（20033物源判斷方法(濃度梯度法)

Abu-RukahandGhrefat(2001)定義了一個(gè)叫做“人為因子(AFs)”(theanthropogenicfactors)的概念，來(lái)表述元素在表層中的積累現(xiàn)象，即：AF＝CS/Cd

即元素在淺層、深層中的含量比值。如果該值大于1，則很可能存在人為源的輸入。

圖9部分元素在農(nóng)業(yè)土壤和非農(nóng)業(yè)土壤中的（淺層／深層）比率對(duì)比圖（**表示P<0.01）Fig.9(Surface/subsurface)ratioofsomeelementsinagriculturalsoilsandnon-agriculturalsoils.

物源判斷方法(濃度梯度法)Abu-RukahandGh34物源判斷方法(濃度梯度法)在自然背景條件下，由于受成土母質(zhì)的影響，元素在淺層中的含量與深層具有較強(qiáng)的相關(guān)性。但是，不同的物質(zhì)來(lái)源減弱了元素在剖面深淺層中的相關(guān)性?？梢杂靡环N非常直觀的方法表示這種垂向上的變化（Reimannetal.,1998)

圖10元素Al和Pb在O層和C層中的含量X–Y圖（注：圖中符號(hào)代表采樣地點(diǎn)：△－俄羅斯；○－挪威；＋－芬蘭）Fig.10X–YdiagramsshowingelementcontentsintheO-horizonversustheC-horizon.

物源判斷方法(濃度梯度法)在自然背景條件下，由于受成土母質(zhì)的35物源判斷方法(應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)方法)1、因子分析法自然地質(zhì)作用過(guò)程中，化學(xué)性質(zhì)相近的元素往往具有相近的地球化學(xué)行為，因此表現(xiàn)出較為密切的相關(guān)關(guān)系，在因子分析中進(jìn)入同一個(gè)主因子而代表一定的地質(zhì)過(guò)程。而人為源輸入的元素，與地質(zhì)作用下的成因不同，雖然化學(xué)性質(zhì)相異，但常常是主要的污染元素組合在一起。因此根據(jù)因子分析中構(gòu)成主因子的元素組合可以判定元素的來(lái)源。物源判斷方法(應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)方法)1、因子分析法36物源判斷方法(應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)方法)Romicetal.,（2003）在南斯拉夫南部調(diào)查薩格勒布城市地區(qū)表層農(nóng)業(yè)土壤時(shí)得到的因子分析結(jié)果，其主因子1由Cd、Cu、Pb、Zn、Ni元素組成，代表反映污染因素的元素組合，表示自然作用的元素組合主要為Mn、Fe，另有部分Ni和Zn，其中的污染元素組合與其研究區(qū)域內(nèi)的污染源及污染種類相吻合。物源判斷方法(應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)方法)Romicetal.,37物源判斷方法(應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)方法)2、聚類分析方法聚類分析能夠?qū)⒉煌梢虻脑亟M合在一起，因此也可以達(dá)到區(qū)源的目的如，Mantaetal.,（2002）在意大利的Palermo市的表層土壤調(diào)查時(shí)，用聚類分析方法將元素分成兩類，第一組是V,Ni,Mn,Co,Cr，Cd；第二組是Cu,Zn,Sb,Pb，Hg。第一組元素與鋁硅酸鹽相和Fe氧化物密切相關(guān)，表現(xiàn)為自然源。（引自Mantaetal.,2002物源判斷方法(應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)方法)2、聚類分析方法（引自Ma38物源定量區(qū)分方法

以上各種方法中，只是從大類上對(duì)元素的來(lái)源進(jìn)行區(qū)分，即僅僅是區(qū)分出自然源和人為源。但是，如何定量地計(jì)算不同的物源及不同的人為源對(duì)元素含量的貢獻(xiàn)是一個(gè)非常復(fù)雜的地學(xué)問(wèn)題。由于有多種途徑及物源影響的元素的分布，如大氣沉降、農(nóng)業(yè)活動(dòng)及居民生活等，這些因素的存在破壞了原有的基巖風(fēng)化質(zhì)量平衡關(guān)系，使物源的判斷變得非常復(fù)雜。但盡管如此，目前已有研究者探討物源定量區(qū)分的研究方法（Royetal.,1999;Swietlickietal.,1999;Dasetal.,2005;）。物源的定量區(qū)分需要滿足一定的條件，包括：①建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型；②各物源的元素組成已知或是通過(guò)某些方法和途徑能夠得到；③滿足模型的建立條件。物源定量計(jì)算的關(guān)鍵是在一定的理論基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)的地球化學(xué)指標(biāo)建立數(shù)學(xué)模型，這種模型必須要符合以下假設(shè)：污染物在研究介質(zhì)中的含量可以用具有固定組成的不同源的線性組合來(lái)表示。物源定量區(qū)分方法以上各種方法中，只是從大類上對(duì)元素的來(lái)源39物源定量區(qū)分方法(多端元定量模型

)

1、基于巖石風(fēng)化的多端元定量計(jì)算模型

在匯水盆地內(nèi)的巖石風(fēng)化，存在侵蝕穩(wěn)定態(tài)（steadystateerosion）規(guī)律。這一概念是地質(zhì)地球化學(xué)研究中的關(guān)鍵。穩(wěn)定態(tài)可簡(jiǎn)單表示為單位時(shí)間內(nèi)受侵蝕的基巖質(zhì)量等于匯水盆地內(nèi)進(jìn)入河流中的固體懸浮物和溶解物質(zhì)之和，并遵從下列關(guān)系（Gaillardetetal.(1995):

式中Mc是單位時(shí)間內(nèi)受侵蝕的基巖質(zhì)量，Mp是河水中懸浮物的質(zhì)量流,Mw是水流量,TDSsil是源于硅酸鹽風(fēng)化的固體物溶解總濃度(質(zhì)量／升)

物源定量區(qū)分方法(多端元定量模型)1、基于巖石風(fēng)化的多端40物源定量區(qū)分方法(多端元定量模型

)

Royetal.,（1999）在法國(guó)塞納河盆地內(nèi)建立巖石風(fēng)化模型，定量計(jì)算不同物源。河水中溶解相（dissolvedphase）的化學(xué)組成具有多個(gè)不同的物源，如果Ｘ代表總?cè)芙鉂舛?，則：

下標(biāo)riv＝河流；at＝大氣源；w＝風(fēng)化源；a＝農(nóng)業(yè)源；c＝居民生活污染源

物源定量區(qū)分方法(多端元定量模型)41物源定量區(qū)分方法(多端元定量模型

)

定量計(jì)算的關(guān)鍵在于確定不同物源的端元組成，如為了確定大氣沉降的端元組成，運(yùn)用了法國(guó)國(guó)內(nèi)和國(guó)際上的雨水資料及整個(gè)歐洲的大氣沉降數(shù)據(jù)。為了確定人為源，用Ca元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，因?yàn)樵撛刂饕从趨^(qū)內(nèi)的碳酸鹽風(fēng)化，對(duì)人為源的輸入比較敏感（Meybeck,1998)，這樣，對(duì)任一元素Ｘ，則有：

根據(jù)取樣位置特征，應(yīng)用此式可以分別確定農(nóng)業(yè)活動(dòng)或是居民生活等引起的元素輸入量。物源定量區(qū)分方法(多端元定量模型)定量計(jì)算的關(guān)鍵42物源定量區(qū)分方法(多端元定量模型

)

2、基于大氣沉降的多端元定量模型Swietlickietal.,（1999）在調(diào)查歐洲的重金屬干濕沉降輸入量時(shí)建立了兩個(gè)重金屬的源－匯模型。與其它的匯模型一樣，也都是基于這樣一種假設(shè)：污染物的含量可以用混合模型中不同源的線性組合來(lái)表示，也即有如下關(guān)系式：

式中，xij為污染物i(i=1,m)在采樣點(diǎn)j(J=1,n)測(cè)得的大氣濃度，有p個(gè)明顯的污染源（k=1,p），aik是污染物i在源k中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，fkj是源k在采樣點(diǎn)j的質(zhì)量貢獻(xiàn)。

物源定量區(qū)分方法(多端元定量模型)2、基于大氣沉降的43物源定量區(qū)分方法(兩端元定量模型

)1、基于同位素組成的二端元模型

根據(jù)同位素組成模型可以實(shí)現(xiàn)物源區(qū)分的定量化，但這需要確定區(qū)內(nèi)的各種源及各端元的同位素組成。如Laura根據(jù)區(qū)內(nèi)汽油Pb及工業(yè)前沉積物中Pb的同位素組成，利用206Pb/207Pb對(duì)206Pb/204Pb組成圖，計(jì)算出Pb含量最高值的樣品表層、中部、深層的人為源Pb貢獻(xiàn)量分別為83%、30%和11%(Lauraetal.,2003）。

物源定量區(qū)分方法(兩端元定量模型)1、基于同位素組成的二端44物源定量區(qū)分方法(兩端元定量模型)Hinrichset在德國(guó)南部Bight及其鄰近的潮間帶利用沉積物和懸浮物樣品中的Pb同位素比值來(lái)定量區(qū)分物源。根據(jù)自然源及人為源的206Pb/207Pb兩端元組成(人為源206Pb/207Pb平均比率為1.125，自然源206Pb/207Pb平均為1.21)，計(jì)算出現(xiàn)代沉積物中人為源Pb為40%，懸浮物中為58%注：HTF：Holocenetidalflatsediments(human-unaffected)；RTF：recenttidalflatsediments；MH：HelgolandIslandmudholesediments；SPM：suspendedparticulatematter物源定量區(qū)分方法(兩端元定量模型)Hinrichset在45物源定量區(qū)分方法(兩端元定量模型)2、基于地球化學(xué)指標(biāo)的兩端元模型

理論上，只要已知端元的地球化學(xué)指標(biāo)，且研究對(duì)象與這種指標(biāo)具有線性關(guān)系，即可根據(jù)這種指標(biāo)建立兩端元模型。這里有兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，一是指標(biāo)的選擇，二是指標(biāo)在不同端元中的差異要足夠明顯。

物源定量區(qū)分方法(兩端元定量模型)2、基于地球化學(xué)指標(biāo)的兩46物源定量區(qū)分方法(兩端元定量模型)Negrel在法國(guó)的Loire入?？趨^(qū)，研究河床沉積物從風(fēng)化源頭到入海口的演化過(guò)程中各物源對(duì)元素地球化學(xué)特征的影響。他利用稀土元素REE(La和Ce)與Fe之間的比率作為端元指標(biāo)，將Loire河源頭和入?？谥械膽腋×Ｗ幼鳛閮蓚€(gè)端元(見圖16)，利用兩端元混合模型公式：式中，X/Y是La/Fe或Ce/Fe比率,m代表混合模型,a和b分別為模型中的兩個(gè)端元的貢獻(xiàn)率。

物源定量區(qū)分方法(兩端元定量模型)Negrel在法國(guó)的Lo47物源定量區(qū)分方法(兩端元定量模型)按照確定的端元組成計(jì)算得出，在匯水盆地中上游，大約85–90%的粒子源于Loire河水?dāng)y帶，而在接近入海口下降到大約44%(Negrel，1996)。物源定量區(qū)分方法(兩端元定量模型)按照確定的端元組成計(jì)算得48研究實(shí)例

下面以成都經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查為例，說(shuō)明物源的判斷方法。研究區(qū)由三大地貌景觀組成，其中的成都平原區(qū)是物源判斷的重點(diǎn)區(qū)域。圖1成都經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)地貌景觀簡(jiǎn)圖研究實(shí)例下面以成都經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查為例，說(shuō)明物源49研究實(shí)例一、平原區(qū)內(nèi)元素的分布特征

Cd、Pb、Zn在平原區(qū)淺層元素正態(tài)分布的Ｐ-Ｐ圖上，Cd、Pb、Zn高值區(qū)也明顯偏離對(duì)數(shù)正態(tài)似合線，表現(xiàn)出后期疊加特征

圖3平原區(qū)深層土壤Cd、Pb、Zn正態(tài)分布的Ｐ-Ｐ圖圖4平原區(qū)淺層土壤Cd、Pb、Zn正態(tài)分布的Ｐ-Ｐ圖研究實(shí)例一、平原區(qū)內(nèi)元素的分布特征圖3平原區(qū)深層土壤50研究實(shí)例二、參考元素法

1、富集因子

以Al為參考元素，利用多目標(biāo)調(diào)查中重金屬元素在深層土壤中的中位數(shù)作為背景值，計(jì)算富集因子。Hg、Pb、Cd三個(gè)元素的富集因子直方圖如下。若以EF>2作為元素富集的判斷標(biāo)準(zhǔn)，則三元素富集的比例為Hg62.2%，Cd20.9%，Pb10.5%。

圖5重金屬元素HgPbCd富集因子(EF)分布直方圖Fig.5HistogramsofEFvalueofheavymetalsHgPbCd研究實(shí)例二、參考元素法圖5重金屬元素HgPbCd51研究實(shí)例

圖6Hg元素的富集因子等值線圖研究實(shí)例圖6Hg元素的富集因子等值線圖52研究實(shí)例

圖7Pb元素的富集因子等值線圖研究實(shí)例圖7Pb元素的富集因子等值線圖53研究實(shí)例

2、定量計(jì)算法

為了定量估算Cd、Pb、Zn元素在淺層中的富集量，用參考元素定量計(jì)算元素由母質(zhì)繼承的含量，計(jì)算公式為：Ｍ巖=(Ｒ)樣×(Ｍ/Ｒ)背景。參考元素選擇稀土元素Ce。

圖8元素Ce正態(tài)分布Ｐ-Ｐ圖(ａ-龍門山區(qū)深層，ｂ平原區(qū)淺層)

圖9Pb與Ce/Pb相關(guān)圖研究實(shí)例2、定量計(jì)算法圖8元素Ce正態(tài)分布Ｐ-Ｐ圖(54研究實(shí)例

Pb元素富集的樣品比例為60.57%，最大富集量267.7mg/kg，Zn的富集樣品比例為47.95%，最大富集范圍在0～50mg/kg之間，Cd富集的樣品比例為41.06%，最大剩余值0.50mg/kg，Cd的富集多在0～0.10mg/kg。

圖10Pb、Zn、Cd元素富余值分布直方圖研究實(shí)例Pb元素富集的樣品比例為60.57%，最大富集55研究實(shí)例三、多元統(tǒng)計(jì)法（因子分析）

用方差最大旋轉(zhuǎn)法、在因子載荷系數(shù)大于0.6的水平上得到4個(gè)主因子，累計(jì)方差貢獻(xiàn)64.60%。F1由Zn、Pb、Cu組成，方差貢獻(xiàn)達(dá)29.27%，另外，Cd只在F1上有較大的載荷。因?yàn)榈V(化)點(diǎn)及“異常源”規(guī)模很小，并且在進(jìn)行因子分析時(shí)剔除了礦化所致的離群樣品，因此，該因子代表了典型的污染元素組合，說(shuō)明各種污染源是導(dǎo)致元素富集的最重要的因素。F3由Fe、Mn、Cr、Ni組成，反映母質(zhì)的控制作用。因子分析結(jié)果表明，引起元素富集的主要因素有兩個(gè)，一是污染因素，二是自然礦化作用。這與根據(jù)富集因子的分布得出的結(jié)論相吻合。

圖12主因子1對(duì)主因子3的因子載荷圖Fig.12Factorloadingsforthefirstvs.thethirddominantfactor研究實(shí)例三、多元統(tǒng)計(jì)法（因子分析）圖12主因子156研究實(shí)例2、典型相關(guān)分析

如果元素源于不同的地質(zhì)作用，那么在元素組合特征及影響因素方面具有一定的差異。為了研究Cd、Pb、Zn元素在物源區(qū)內(nèi)及在平原區(qū)淺部與其它元素的依賴關(guān)系，分別在這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行了典型相關(guān)分析。Cd、Pb、Zn作為第一組變量，第二組變量選擇了全部的常量元素及部分重金屬元素，包括：Al、As、Ba、C、Ca、Co、Cr、Cu、F、Fe、K、Mg、Mn、N、Na、Ni、P、PH、S、Si。研究實(shí)例2、典型相關(guān)分析57研究實(shí)例在龍門山深層土壤中，第一組元素Cd、Pb、Zn的典型變量載荷系數(shù)如表3，Cd、Pb、Zn三個(gè)元素在第一個(gè)典型變量上都有很高的載荷值，且它們之間密切相關(guān)(見表4)，Zn與Cd、Pb的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.71、0.80，可以肯定，在源區(qū)的深層土壤中，Cd、Pb、Zn是密切伴生的元素。

表3龍門山區(qū)第一組元素典型變量的載荷系數(shù)元素Ｆ1Ｆ2Ｆ3Cd0.8100.250-0.530Pb0.7930.5590.242Zn0.987-0.0450.154表4龍門山區(qū)深層土壤元素相關(guān)系數(shù)表元素CdPbZnCd1.00Pb0.651.00Zn0.710.801.00研究實(shí)例在龍門山深層土壤中，第一組元素Cd、Pb、Zn的典型58研究實(shí)例第二組元素的典型變量載荷系數(shù)如表5所示，在載荷系數(shù)大于0.6的水平上第一個(gè)典型變量由Cu、S、Co組成，并且注意到，元素As、Cr、Fe、Ni、P、Si在這一典型變量上也有較大的載荷值，其中Si是負(fù)值，表明偏基性的親硫元素組合是物源深層土壤中的特征元素組合。通過(guò)χ檢驗(yàn)，兩組元素的第一個(gè)典型變量間顯著相關(guān)，典型相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.948(ｐ<0.01)，表明在物源區(qū)Cd、Pb、Zn主要以硫化物形式與其它元素共同存在于偏基性的土壤礦物組分中。表5龍門山區(qū)第二組元素典型變量的載荷系數(shù)元素Ｆ1Ｆ2Ｆ3Al0.228-0.1250.443As0.4700.397-0.141Ba0.004-0.3330.482C0.2970.537-0.255Ca0.1780.173-0.468Co0.614-0.239-0.160Cr0.462-0.310-0.127Cu0.826-0.190-0.180F0.1010.1820.216Fe0.489-0.390-0.114K-0.091-0.0990.442Mg0.255-0.058-0.374Mn0.375-0.224-0.259N0.3610.5770.035Na0.098-0.4440.169Ni0.470-0.155-0.296P0.5650.017-0.003pH-0.1280.008-0.393S0.6540.3790.226Si-0.4600.0410.344研究實(shí)例表5龍門山區(qū)第二組元Ｆ1Ｆ2Ｆ59研究實(shí)例平原區(qū)淺層樣的典型相關(guān)分析結(jié)果與物源區(qū)不同，Zn、Cd、Pb的載荷高值沒有象物源區(qū)那樣進(jìn)入同一個(gè)典型變量，而是分別進(jìn)入了不同的典型變量(表7)，Cd、Pb、Zn三者之間的相關(guān)系數(shù)也不如物源區(qū)緊密(表8)，Cd與Pb、Zn的相關(guān)系數(shù)由0.65、0.71降到0.24、0.23，雖然Pb、Zn在許多地質(zhì)作用過(guò)程中都表現(xiàn)出相似的性質(zhì)，但相關(guān)系數(shù)也由0.80降到了0.55。說(shuō)明平原區(qū)淺層中Cd、Pb、Zn元素主要是由于具有不同來(lái)源的人為因素造成的。表7平原區(qū)第一組元素典型變量的載荷系數(shù)表元素Ｆ1Ｆ2Ｆ3Cd0.3410.508-0.791Pb0.4540.7950.401Zn0.9850.0480.168表8平原區(qū)淺層土壤元素相關(guān)系數(shù)表元素CdPbZnCd1.00Pb0.241.00Zn0.230.551.00研究實(shí)例平原區(qū)淺層樣的典型相關(guān)分析結(jié)果與物源區(qū)不同，Zn、C60研究實(shí)例

第二組元素的第一個(gè)典型變量由Al、Ba、Cu、F、K、Na、P組成，而在物源區(qū)載荷系數(shù)較高的元素，如S、Co、Cr其載荷顯著下降，而Al、K、Na、Ba的載荷系數(shù)卻明顯上升，且成為第一個(gè)典型變量的主要組成元素。在平原區(qū)淺層，輸入到土壤中的Cd、Pb、Zn元素主要受鋁、鈉、鉀、鎂的氧化物影響。通過(guò)χ檢驗(yàn)，兩組元素的第一個(gè)典型變量間顯著相關(guān)，典型相關(guān)系數(shù)為0.832(ｐ<0.01)，在成都經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)淺層樣地球化學(xué)圖上，Cd、Pb、Zn與Al、Ba、Cu、F、K、Na、P元素在平原區(qū)中部的含量明顯偏高。表9平原區(qū)第二組元素典型變量的載荷系數(shù)元素Ｆ1Ｆ2Ｆ3Al0.736-0.4370.029As-0.1430.0320.833Ba0.697-0.057-0.014C0.3650.598-0.268Ca0.1520.189-0.424Co0.044-0.2090.541Cr0.200-0.122-0.274Cu0.6180.3920.269F0.6100.0080.100Fe0.409-0.0710.204K0.734-0.171-0.209Mg0.541-0.035-0.533Mn0.012-0.1140.252N0.3570.464-0.508Na0.674-0.264-0.348Ni0.552-0.223-0.196P0.6450.259-0.199pH0.0230.188-0.318S0.3740.107-0.216Si-0.7640.2710.270研究實(shí)例第二組元素的第一個(gè)典型61研究實(shí)例4、濃度梯度法

圖13Ｙ-Ｖ1剖面圖圖14Ⅱ-Ｖ2剖面圖注：為在同一坐標(biāo)軸下繪制剖面圖，將Hg和Cd的含量擴(kuò)大了100倍研究實(shí)例4、濃度梯度法圖13Ｙ-Ｖ1剖面圖62研究實(shí)例結(jié)論P(yáng)b、Zn、Cd元素的富集區(qū)出現(xiàn)在平原區(qū)中部的城鎮(zhèn)區(qū)及農(nóng)田區(qū)，這種富集主要是由人類活動(dòng)引起的。重金屬元素的人為源非常復(fù)雜，不同的工業(yè)類型及施用不同的農(nóng)用化學(xué)品可引起不同種類的重金屬積累。已有的城市調(diào)查資料顯示，城市內(nèi)及城市周邊的農(nóng)業(yè)土壤普遍富集Cd,Cu,Cr,Hg,Ni,Pb,Zn等重金屬元素(包括As)如Birkeetal.,(2000)在柏林市及德國(guó)其它城市調(diào)查發(fā)現(xiàn)，重金屬元素Cd,Cu,Cr,Hg,Ni,Pb,Zn和As在市區(qū)內(nèi)的含量是自然背景值的1.8–8.9倍，在農(nóng)業(yè)區(qū)，由于大量施肥和污灌而富集Cd,F,Cr,Hg,Ni,Zn和P。在柏林市，Pb、Zn、Cd元素的最高值達(dá)到了4710mg/kg、243mg/kg、131mg/kg。Romicetal.,(2003)在克羅地亞首都薩格靳布市及其郊外的農(nóng)業(yè)土壤調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，在元素的地球化學(xué)圖上，Cd,Cu,Fe,Mn,Ni,Pb及Zn的高值區(qū)與人類活動(dòng)場(chǎng)所，如環(huán)城路、飛機(jī)場(chǎng)、化工廠、熱力廠等，在空間上有密切的對(duì)應(yīng)關(guān)系?？梢酝茢啵谄皆瓍^(qū)內(nèi)出現(xiàn)的重金屬元素的高值異常是由人為源引起的，這是各種物源判斷方法的共同結(jié)論。事實(shí)上，成都經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)屬國(guó)家級(jí)的開發(fā)區(qū)，在國(guó)家西部大開發(fā)的政策驅(qū)使下，成都經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)得到了快速的發(fā)展。經(jīng)過(guò)10年的建設(shè)，已形成了集機(jī)械、電力、化工等為主體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局。另外，成都平原還是水稻的主產(chǎn)區(qū)。因此，在工農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)重金屬污染是難免的，也是世界范圍內(nèi)不容回避的客觀現(xiàn)實(shí)。從這個(gè)意義上說(shuō)，本實(shí)例所得結(jié)論與現(xiàn)實(shí)情況是相符的。研究實(shí)例結(jié)論63各種物源判斷方法評(píng)述

1、濃度梯度法是一種最直觀、最簡(jiǎn)潔的方法，人類活動(dòng)輸入的元素疊加在了自然背景上，使污染物的含量在污染區(qū)內(nèi)明顯高于自然背景區(qū)。離污染源越近、疊加強(qiáng)度越大，水平方向上的濃度遞減現(xiàn)象越顯著。同時(shí)，因?yàn)槿藶樵丛囟嘁钥扇軕B(tài)和可交換態(tài)存在，易被粘土礦物和有機(jī)質(zhì)吸附而積累，因此，在污染源周圍污染元素在土壤表層積累，特別是在表層富含有機(jī)質(zhì)的情況下尤為明顯。因此，根據(jù)污染元素在空間上的變化規(guī)律追蹤污染源是有效果的。但是，在酸性條件下，可溶態(tài)和可交換態(tài)存在的元素易向遷移淋失（?sterholmetal.,2002），在污染強(qiáng)度不大、淋濾強(qiáng)烈的情況下，濃度梯度法會(huì)受到限制。各種物源判斷方法評(píng)述1、濃度梯度法是一種最直觀、最簡(jiǎn)潔的方64各種物源判斷方法評(píng)述關(guān)于元素的賦存狀態(tài)方法，只能反映當(dāng)前的污染狀況，很難追蹤污染歷史，因?yàn)槿藶樵摧斎氲江h(huán)境中的重金屬元素，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化，元素在固相組分中的分配最終接近非污染土壤（Han,etal.,2003;McLarenandRitchie,1993）。在這種情況下，就不能使用相態(tài)分析方法，也就是說(shuō)，賦存狀態(tài)方法只能用于污染持續(xù)發(fā)生的情況下。各種物源判斷方法評(píng)述關(guān)于元素的賦存狀態(tài)方法，只能反映當(dāng)前的污65各種物源判斷方法評(píng)述多元統(tǒng)計(jì)方法目前仍是處理地球化學(xué)變量主要的、重要的方法。因子分析、聚類分析等方法要求地球化學(xué)變量服從正態(tài)分布，而實(shí)際上，所調(diào)查區(qū)域內(nèi)的變量常常既不服從正態(tài)分布，也不服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布（Reimannetal.,2000）,因此，在進(jìn)行具體的分析前需要