準(zhǔn)東煤田周邊農(nóng)田土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與來源分析

李喬，王淑芬，曹有智，王衛(wèi)*，洪成林

（1.石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院/新疆兵團(tuán)綠色過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832003；2.石河子大學(xué)理學(xué)院，新疆石河子 832003）

準(zhǔn)東煤田周邊農(nóng)田土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與來源分析

李喬1，王淑芬2，曹有智1，王衛(wèi)1*，洪成林1

（1.石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院/新疆兵團(tuán)綠色過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832003；2.石河子大學(xué)理學(xué)院，新疆石河子 832003）

在新疆準(zhǔn)東煤田周邊的農(nóng)業(yè)用地共采集163份表層土壤樣品。采用重金屬富集系數(shù)和潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)對(duì)土壤重金屬（Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Hg）污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，并通過多元統(tǒng)計(jì)分析和地統(tǒng)計(jì)分析對(duì)重金屬的來源進(jìn)行了解析。富集系數(shù)顯示：重金屬Cu存在輕微的富集，Cd和Hg存在顯著的富集，其他金屬均不存在富集。潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)表明：重金屬Cd和Hg存在不同程度的污染，其他金屬均不存在污染，研究區(qū)域的綜合潛在風(fēng)險(xiǎn)很高。多元統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明：Cr、Cu、Ni和Zn為第一類，來源于自然背景；Cd和Hg分別為第二類和第三類，來源于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和旅游業(yè)。采用熵值法計(jì)算第一類金屬中Cr、Cu、Ni和Zn各自的權(quán)重，并將第一類金屬統(tǒng)一為一個(gè)新的變量，通過對(duì)3類重金屬三維空間分布圖分析得出：第一類重金屬可能來源于土壤母質(zhì)；第二類重金屬主要來源于工業(yè)污染；第三類重金屬主要來源于農(nóng)業(yè)活動(dòng)。

熵值法；重金屬；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；空間分布；多元統(tǒng)計(jì)分析

煤炭在我國(guó)能源中的比重多達(dá)67%，是我國(guó)消耗量最大的能源[1]。然而，在能源帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也引發(fā)了諸多的生態(tài)環(huán)境問題，影響人類的健康，制約礦區(qū)的發(fā)展[2]。重金屬具有分布廣、毒性強(qiáng)、不能生物降解和能夠通過食物鏈進(jìn)行生物聚集等特點(diǎn)，是諸多生態(tài)環(huán)境污染物中危害較大的一種污染物[3-4]。準(zhǔn)東煤田西起昌吉回族自治州阜康市東界，東到木壘縣的老君廟，是世界上最大的整裝煤田[5]，除了煤礦是準(zhǔn)東地區(qū)主要的經(jīng)濟(jì)來源外，農(nóng)業(yè)也是其重要的經(jīng)濟(jì)支柱。近年來關(guān)于準(zhǔn)東煤田重金屬的研究集中在礦區(qū)及其附近，而對(duì)其周邊縣市的農(nóng)田重金屬尚未有研究。研究主要集中在重金屬Cr、Cu、Ni、Zn和Hg的污染[6-9]，而對(duì)Cd的研究目前尚未見報(bào)道。Cd是一種常見的土壤重金屬污染物，張敏等[10]和王興明等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，部分煤礦周邊土壤中重金屬Cd存在一定程度的污染。本文選擇準(zhǔn)東煤田周邊農(nóng)田土壤作為研究區(qū)域，主要研究了Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Hg這6種重金屬的污染及其來源。

多元統(tǒng)計(jì)分析和地統(tǒng)計(jì)分析是常用的研究重金屬來源的方法，多元統(tǒng)計(jì)分析通過尋找不同重金屬間的聯(lián)系從而將重金屬進(jìn)行分類，地統(tǒng)計(jì)分析通過重金屬的空間分布尋找重金屬污染的來源。然而，將多元統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行分類后的結(jié)果直接量化為新的變量，然后用地統(tǒng)計(jì)分析直接分析量化后新變量的方法還鮮有學(xué)者嘗試，其中最大的問題是如何合理界定已經(jīng)分類出的重金屬間的權(quán)重。熵值法是一種廣泛應(yīng)用于綜合評(píng)價(jià)中的方法[12-13]，本文選擇熵值法來計(jì)算權(quán)重。本研究旨在為準(zhǔn)東煤田周邊農(nóng)田土壤的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)作出合理的評(píng)估，為相關(guān)部門提供一定的數(shù)據(jù)支持，通過對(duì)污染來源的解析來為治理污染提供一定的依據(jù)。提出了一種將多元統(tǒng)計(jì)和地統(tǒng)計(jì)分析直接結(jié)合來尋找污染源的簡(jiǎn)捷而方便的方法。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

準(zhǔn)東煤田西起阜康市東部，東至木壘縣的老君廟，整個(gè)煤田處于戈壁灘之中。本研究區(qū)域位于煤田南部的可耕種區(qū)域，87°46′33″～90°40′56″E，43°38′47″～44°23′50″N，北部是天山山脈，地形的總體趨勢(shì)是西北地勢(shì)較低，東南地勢(shì)較高，屬于中溫帶大陸性半荒漠干旱性氣候，干旱少雨，主要靠天山積雪融化后的水灌溉，生態(tài)環(huán)境比較脆弱，容易遭到破壞，而且一旦遭到破壞將很難修復(fù)。研究區(qū)域的主要經(jīng)濟(jì)來源為農(nóng)林畜牧業(yè)和旅游業(yè)，工廠相對(duì)較少，農(nóng)業(yè)最為發(fā)達(dá)。

1.2 樣品的采集與處理

2015年7月至9月參照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166—2004）在昌吉回族自治州的阜康市、吉木薩爾縣、奇臺(tái)縣和木壘哈薩克自治縣采集土壤樣品163份，采樣點(diǎn)分布見圖1。樣品均采自0～20 cm的表層土壤，采樣過程中用GPS定位，野外采集的土壤樣品及時(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行前處理，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)風(fēng)干，去除雜物及石子后用瑪瑙研缽研磨，過100目（0.149 mm）篩，儲(chǔ)存于塑料瓶中備用。

圖1 研究區(qū)采樣點(diǎn)分布Figure 1 Location of sample sites in studied area

1.3 樣品的重金屬含量測(cè)定

樣品中Cd、Cu、Zn、Cr、V和Ni的測(cè)定：采用硝酸-鹽酸-氫氟酸-高氯酸的混酸體系進(jìn)行消解，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy，ICP-AES）測(cè)定重金屬含量。樣品中Hg的測(cè)定：采用王水進(jìn)行消解（GB/T 22105.1—2008），利用原子熒光光譜法（Atomic Fluorescence Spectroscopy，AFS）進(jìn)行測(cè)定。為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)部分樣品進(jìn)行了平行實(shí)驗(yàn)，相對(duì)誤差在5%以內(nèi)。用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土樣GBW070008進(jìn)行回收實(shí)驗(yàn)，標(biāo)樣回收率在90%～106%之間。

1.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4.1 土壤重金屬富集系數(shù)

土壤重金屬富集系數(shù)（EF）是評(píng)價(jià)人類活動(dòng)對(duì)土壤重金屬富集程度影響的一種參數(shù)。謝志宜等[14]的研究表明，富集系數(shù)法是評(píng)價(jià)單個(gè)金屬元素污染狀況較為適用的方法。富集系數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：（Ci/Cn）sediment是土壤中金屬i與標(biāo)準(zhǔn)元素n所測(cè)定的含量的比值；（Ci/Cn）background是土壤中金屬i與標(biāo)準(zhǔn)元素n的背景含量的比值。

標(biāo)準(zhǔn)化元素通常是化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的元素，目前使用最多的有Fe、Al、Ti、Sc和V[15-18]等，本文選擇V作為標(biāo)準(zhǔn)元素。Sutherland[19]將土壤重金屬富集系數(shù)劃分為6個(gè)等級(jí)，分別為：EF≤1，無富集；1＜EF≤2，輕微富集；2＜EF≤5，中度富集；5＜EF≤20，顯著富集；20＜EF≤40，強(qiáng)烈富集；40＜EF，極度富集。

1.4.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法

根據(jù)重金屬性質(zhì)及其在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化沉積等行為特點(diǎn)，瑞典科學(xué)家Hakanson從沉積學(xué)角度提出將重金屬含量、生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和毒理學(xué)聯(lián)系在一起進(jìn)行評(píng)價(jià)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法[20]。其表達(dá)式為：

式中：Ei

r為單因子風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；RI為綜合潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Tir為重金屬i的毒性響應(yīng)系數(shù)，Cd、Cr、Cu、Ni、Zn 和Hg的毒性系數(shù)[21]分別為30、2、5、5、1和40；Cif為重金屬i相對(duì)于土壤背景值的污染系數(shù)；Cis為表層土壤重金屬i的實(shí)測(cè)含量；Cin為土壤中重金屬i的背景參考值。

1.5 熵值法

熵值法是一種客觀的賦權(quán)方法，是根據(jù)某些指標(biāo)的離散程度來計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的貢獻(xiàn)度的方法。熵值越小，則權(quán)重越大，進(jìn)而離散度越大，該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響越大。熵值法計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重的計(jì)算公式如下：

式中：wj為重金屬j在所有重金屬中所占的權(quán)重；Sj為重金屬j的熵；Dj為重金屬j與其他重金屬的一致性程度；pij為重金屬j中第i個(gè)樣品點(diǎn)數(shù)值所占的權(quán)重；xij為第i個(gè)樣本中重金屬j的濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 研究區(qū)土壤重金屬含量描述性統(tǒng)計(jì)分析

異常值的存在將影響數(shù)據(jù)總體的代表性，也不符合地統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)連續(xù)的基本要求，我們將M±3S區(qū)間外的數(shù)據(jù)視為異常值[23]（M為樣品的平均值，S為樣品的標(biāo)準(zhǔn)差），剔除異常值后的數(shù)據(jù)用于后面的分析。如表1，研究區(qū)土壤重金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Hg的平均含量分別為1.09、48.83、36.97、24.18、62.48、0.122 mg·kg-1。部分樣點(diǎn)的重金屬Cd含量超過了國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618—1995），其他金屬的含量均低于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。Cr、Ni和Zn的平均含量均與新疆土壤背景值相近，而Cd、Cu和Hg的平均含量均大于新疆背景值[24]，且Cd和Hg的含量遠(yuǎn)高于新疆背景值，重金屬Cd、Cu和Hg在研究區(qū)域的土壤中存在富集。與我國(guó)其他地方的土壤重金屬含量相比，Cr、Ni 和Zn的含量相對(duì)較低，Cd、Cu和Hg的含量處在中間水平（表2）。變異系數(shù)可以獨(dú)立地反映不同元素分布的離散程度，通常情況下，變異系數(shù)小的元素主要來源于地質(zhì)因素，變異系數(shù)大的元素主要來源于人類活動(dòng)[25]。重金屬Cr、Ni和Zn的變異系數(shù)分別為16.11%、13.83%、14.93%，小于36%，具有弱的變異性；而Cd、Cu和Hg的變異系數(shù)分別為70.62%、39.68%和70.49%，大于36%，具有強(qiáng)的變異性。這與Cd、Cu和Hg的平均含量大于新疆背景值的結(jié)果有一定的關(guān)聯(lián)，表明重金屬Cd、Cu和Hg的污染可能來源于人為因素，且重金屬Cd和Hg可能受到人為因素的影響較大。

表1 研究區(qū)土壤重金屬含量的描述性統(tǒng)計(jì)Table 1 Descriptive statistics for heavy metals in soils of the studied area

表2 不同地方的土壤重金屬含量（mg·kg-1）Table 2 The concentration of heavy metals in soils of different area（mg·kg-1）

2.2 土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

如表3，重金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Hg的平均富集系數(shù)分別為8.42、0.97、1.39、0.88、0.88和6.91。參照重金屬富集的分類標(biāo)準(zhǔn)，重金屬Cr、Ni和Zn處于無富集狀態(tài)，重金屬Cu有輕微的富集，重金屬Cd和Hg均處于顯著富集的狀態(tài)。說明準(zhǔn)東煤田周邊農(nóng)田土壤的重金屬可能部分來源于人類的活動(dòng)，而且重金屬污染是相互混雜的，屬于多種重金屬共同污染。

2.3 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

重金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Hg的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)如表4，Cr、Cu、Ni和Zn存在低的潛在風(fēng)險(xiǎn)，Hg和Cd存在較嚴(yán)重的潛在風(fēng)險(xiǎn)。Hg有1.3%處于低風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，3.9%處于中等風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，14.28%處于較高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，53.9%處于高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，26.62%處于極高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。Hg風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布比較廣，可能是由于其吸附能力較強(qiáng)，容易附著在物體表面并通過多種途徑向四周擴(kuò)散。Cd有16.23%處于中等程度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，35.72%處于較高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，48.05%處于極高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)?？傮w來說，重金屬Cd的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最大，Hg生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大，其他重金屬都不存在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。研究區(qū)有20.13%的樣點(diǎn)具有較高的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，79.87%的樣點(diǎn)具有很高的綜合潛在風(fēng)險(xiǎn)，整體上潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大。

表3 研究區(qū)土壤重金屬富集指數(shù)（EF）Table 3 EF of heavy metals in soils of studied area

2.4 土壤重金屬來源分析

2.4.1 土壤重金屬污染元素的主成分分析

運(yùn)用SPSS 19.0軟件的因子分析模塊的主成分分析方法，根據(jù)重金屬間的相似性做的主成分分析結(jié)果如圖2。重金屬Cu、Cr、Zn和Ni為第一主成分，重金屬Cd為第二主成分，重金屬Hg為第三主成分。第一主成分解釋了54.11%的信息，第二主成分解釋了22.83%的信息，第三主成分解釋了15.61%的信息，三個(gè)主成分總共解釋了92.55%的信息。

2.4.2 土壤重金屬元素的聚類分析

表4 研究區(qū)土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Table 4 Potential ecological risk indexes of heavy metals in soils of the studied area

圖2 重金屬主成分負(fù)荷圖Figure 2 Principal component loading plot of the heavy metals

根據(jù)土壤樣品間的相似性，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行聚類分析結(jié)果如圖3所示。第一類土壤樣品分布比較廣，在阜康、奇臺(tái)和木壘均有樣品點(diǎn)，僅在吉木薩爾沒有樣點(diǎn)。吉木薩爾縣以放牧為主，地廣人稀，人口密度比其他縣市小，表明聚類分析的第一類樣品點(diǎn)應(yīng)該受到了人為因素的影響。阜康是一個(gè)煤礦工業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，第一類樣點(diǎn)幾乎包含了阜康的所有采樣點(diǎn)，在其他縣市的煤礦附近也有所分布，表明受到了煤礦工業(yè)的影響。此外，第一類樣品點(diǎn)在奇臺(tái)南部的景區(qū)也很集中，受到人為的影響相對(duì)嚴(yán)重，因而聚類分析的第一類樣品點(diǎn)可能主要代表了工業(yè)和旅游業(yè)的影響。第二類樣品點(diǎn)主要集中在木壘哈薩克自治縣，各金屬元素含量幾乎都處于中等水平，但重金屬Hg和Cd的含量還是遠(yuǎn)超新疆背景值。木壘少數(shù)民族人口眾多，其中以哈薩克族最多，哈薩克族主要以放牧為主，土壤受到工業(yè)和農(nóng)藥化肥的干擾比較小，重金屬Hg 和Cd含量高可能主要是由于木壘南部旅游業(yè)發(fā)達(dá)，受到旅游業(yè)的影響。第三類樣點(diǎn)重金屬Cd的含量相對(duì)較低，但平均含量依舊高于新疆土壤背景值，重金屬Hg和Cu的含量都超過新疆土壤背景值，在吉木薩爾縣和奇臺(tái)縣尤為集中，從分布規(guī)律來看，這些樣點(diǎn)大多分布在種植區(qū)域，少數(shù)分布在養(yǎng)殖區(qū)域和景區(qū)，因此第三類樣點(diǎn)主要受到農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)的影響（表5）。

圖3 重金屬聚類分析圖Figure 3 Clustering analyses of heavy metals

表5 不同類別樣點(diǎn)重金屬含量（mg·kg-1）Table 5 The concentration of heavy metals on different clusters

2.5 土壤重金屬空間分布

主成分分析的第一類重金屬各自的權(quán)重根據(jù)熵值法[12-13]計(jì)算，結(jié)果如表6。將Cr、Cu、Ni和Zn的濃度與其對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)相乘，將乘積的加和作為主成分分析的第一個(gè)成分的值，并進(jìn)行相應(yīng)的地統(tǒng)計(jì)分析得到相應(yīng)的空間分布圖如圖4。第一類主成分（Cr、Cu、Ni和Zn）含量較高的地方主要集中在吉木薩爾，與聚類分析的第三類分布極其相似。因此，考慮聚類分析第三類的農(nóng)業(yè)和旅游污染是否會(huì)是分析主成分分析的第一類污染的可能污染源。如表1所示，研究區(qū)域重金屬Cr、Ni和Zn的平均含量與新疆的土壤背景值極其相近，重金屬Cu的平均含量稍高于背景值，可能是由于新疆土壤背景值統(tǒng)計(jì)的260個(gè)采樣點(diǎn)來自于整個(gè)新疆，而本研究的地區(qū)相對(duì)較小，導(dǎo)致數(shù)據(jù)相對(duì)偏大。主成分分析（圖2）表明，在所有樣點(diǎn)中重金屬Cu與Ni、Cr和Zn有極大的相似性和類似的分布規(guī)律，因此第一類主成分代表了自然背景。第二類主成分（Cd）含量高的地方主要集中在阜康的煤礦區(qū)和市區(qū)以及木壘的景區(qū)和市區(qū)，而含量最高的點(diǎn)卻在奇臺(tái)南部的黑溝附近，黑溝是一個(gè)放牧與旅游為主的景區(qū)。宋澤峰等[32]的研究表明重金屬Cd可通過河流遷移，通過對(duì)圖1和圖4的綜合分析，發(fā)現(xiàn)在木壘和阜康地區(qū)含Cd高的地方都連續(xù)有從海拔高的地方向海拔低的地方擴(kuò)散的趨勢(shì)。這可能是由于研究區(qū)域的煤礦大多集中在山區(qū)，在海拔高的地方造成了一定的污染，然后污染通過河流、大氣等途徑向下游擴(kuò)散。根據(jù)安靖等[33]和孫亞芳等[34]的研究，河流的污水灌溉應(yīng)該是一個(gè)主要的擴(kuò)散因素。因此，第二類主成分代表了工業(yè)和生活垃圾以及污水灌溉造成的污染，且主要來源于煤礦工業(yè)。第三類主成分（Hg）含量高的地方位于各個(gè)縣市種植和畜牧業(yè)較發(fā)達(dá)的區(qū)域，Hg是化肥中的常見成分[35]，農(nóng)業(yè)活動(dòng)可能是Hg污染的主要來源。

表6 第一主成分中各金屬的權(quán)重Table 6 The weight of different heavy metals in the first component

圖4 各類主成分空間分布Figure 4 Spatial distributions of different components

3 結(jié)論

（1）準(zhǔn)東煤田周邊農(nóng)田土壤中重金屬Cu、Hg和Cd存在富集，Cd和Hg存在嚴(yán)重的污染，整個(gè)地區(qū)重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)很高，應(yīng)該引起重點(diǎn)關(guān)注。

（2）準(zhǔn)東煤田周邊農(nóng)田土壤主要受到工業(yè)、旅游業(yè)和農(nóng)業(yè)的影響，第一類土壤可能主要受到工業(yè)和旅游業(yè)的影響，第二類土壤可能主要受到旅游業(yè)的影響，第三類土壤可能主要受到農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)的影響。

（3）準(zhǔn)東煤田周邊土壤中重金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Zn和Hg主要來源于三個(gè)不同的途徑：Cr、Ni、Cu和Zn可能來源于土壤的背景值；Cd可能主要來源于煤礦工業(yè)污染；Hg可能主要來源于復(fù)雜的農(nóng)業(yè)污染。

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Ecological risk assessment and source analysis of heavy-metal pollution in farmland soils surrounding the coal mine of East Junggar Basin,China

LI Qiao1,WANG Shu-fen2,CAO You-zhi1,WANG Wei1*,HONG Cheng-lin1
（1.School of Chemistry and Chemical Engineering/Key Laboratory for Green Process of Chemical Engineering of Xinjiang Bingtuan,Shihezi University,Shihezi 832003,China;2.College of Science,Shihezi University,Shihezi 832003,China）

Assessment of the ecological risk and analysis of the sources of heavy metals can provide scientific basis for controlling and managing soil pollution.163 soil samples were collected from the farmland surrounding the coal mine of East Junggar Basin,and the ecological risks of heavy metals were evaluated via the index of enrichment factor（EF）and the potential ecological risk index（RI）.Meanwhile,the sources of heavy metals were analyzed by using multivariate statistical analysis and geostatistical analysis.The EF results showed that Cd was slightly enriched,Cu and Hg were significantly enriched,and the other heavy metals studied were not enriched.The RI results showed that Cd and Hg had very high ecological risk,the other heavy metals studied did not have ecological risk,and the study area had extremely high ecological pollution.Principal Component Analysis（PCA）and Cluster Analysis（CA）showed that Cr,Cu,Ni,and Zn were the first components and came from the natural background;Cd was the second component;and Hg was the third component,which came from agriculture,industry,and tourism.The weights of different heavy metals were calculated by using entropy method,and the first component was unified as a new variable quantity.The three dimensional spatial distribution of different components revealed that the first kind of heavy metals mainly came from the natural contents of soils,the second kind of heavy metals mainly came from industrial pollution,and the third kind of heavy metals mainly came from agricultural activities.

entropy method;heavy metals;risk assessment;geostatistical analysis;multivariate statistical analysis

X820.3

A

1672-2043（2017）08-1537-07

10.11654/jaes.2016-1639

2016-12-21

李喬（1991—），男，碩士研究生，主要從事土壤重金屬污染物研究。E-mail：1184278911@qq.com

*通信作者：王衛(wèi)E-mail：wangwei_group@sina.com

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21267020,21467026）；石河子大學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)研究青年項(xiàng)目（400380101）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（21267020，21467026）；Applied Basic Research Youth Project of Shihezi University （400380101）

李喬，王淑芬，曹有智，等.準(zhǔn)東煤田周邊農(nóng)田土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與來源分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（8）：1537-1543.

LI Qiao,WANG Shu-fen,CAO You-zhi,et al.Ecological risk assessment and source analysis of heavy-metal pollution in farmland soils surrounding the coal mine of East Junggar Basin,China[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（8）：1537-1543.