山東新泰廢棄石灰巖礦區土壤重金屬污染特征及來源解析

摘要：土壤中重金屬的富集是自然過程和人為活動共同作用的結果，土壤重金屬來源解析及生態風險評價是開展土壤重金屬污染防治的必要手段。為查明新泰市廢棄石灰巖礦區土壤中重金屬來源及其生態風險特征，系統的采集分析了新泰市15座典型廢棄礦山65組表層土壤樣品，對其pH和8種重金屬含量進行統計分析。綜合運用內梅羅污染指數（NPI）、地累積指數（Igeo）和潛在生態風險指數（Er）對研究區土壤重金屬污染狀況進行評價，利用相關性分析、聚類分析和主成分分析探究土壤重金屬來源，采用絕對主成分得分多元線性回歸（APCSMLR）受體模型定量計算各個污染源貢獻率。結果顯示，Cd、Hg、Cu、Zn、Ni的含量均值均超出當地土壤背景值；根據內梅羅污染指數可知，Cd、Hg、Cu、Zn為中度污染，As、Pb、Cr、Ni為輕度污染；根據地累積指數分析，土壤中Hg和Cd元素污染相對嚴重，為污染主要貢獻因子；根據綜合生態風險指數計算，處于中等生態風險點位占72%；相關性分析及主成分分析結果顯示，As、Cr、Ni主要來源于母巖風化自然源，Cu、Zn主要來源于農用化肥、農藥使用的農業源，Cd、Hg、Pb主要來源于汽車尾氣、煤礦開采、燃煤等交通—工業混合源；APCSMLR模型揭示自然源、農業源、交通—工業混合源和未知源對研究區土壤重金屬的貢獻率依次為：28.77%、26.54%、28.33%和16.46%。

關鍵詞：土壤重金屬；廢棄礦山；APCSMLR；山東新泰

中圖分類號：X825文獻標識碼：Adoi：10.12128/j.issn.16726979.2025.03.001

0引言

我國礦產資源總量豐富且礦種齊全，2024年已發現礦產173種［1］。礦產資源是人類社會經濟發展的重要物質基礎，由于礦產資源的長期開采，導致部分礦山資源已經枯竭。據不完全統計，我國現有廢棄礦山約9.9萬座，呈現出“露天開采礦山比例高、非金屬礦山占比大、小規模礦山居多”的特點［23］。這些礦山在服務期間對國民經濟的推動作用顯著，帶來社會經濟效益的同時，也帶來了諸多環境問題，包括水土流失、土地壓占和破壞、次生地質災害、礦山廢水以及重金屬污染等［48］。相較于地表水體、空氣等污染，土壤重金屬污染具有隱蔽性、持續性、高遷移性、高毒性、積蓄性等特點，一旦進入土壤便難以降解，對周圍的生態環境及人類健康形成長期威脅［9］。

近年來，相關學者對礦山土壤重金屬污染評價、來源解析等開展了大量研究，如張浙等［4］對長江經濟帶礦山土壤重金屬污染健康風險進行了評價，發現錫礦、鉛鋅礦土壤污染較為嚴重，且致癌風險指數處于不可接受范圍內；林曼利［10］運用富集因子法、地累積指數法、潛在生態風險指數法等對安徽銅陵典型礦區周邊土壤污染狀況進行了評價，并利用相關性分析、聚類分析和主成分分析探索了土壤重金屬來源；吳燦萍等［11］運用PMF模型定量計算了云南某銅選冶廠周邊農田土壤重金屬來源；JIANG等［12］在對普定縣土壤重金屬調查分析的基礎上，結合APCSMLR和健康風險評估模型對其重金屬進行了風險評價，認為煤、鐵的開采和冶煉是主要的污染源。盡管以上研究綜合利用多種技術手段對礦山土壤重金屬來源進行了分析評價，但均以在產礦山研究為主，針對廢棄石灰巖礦山周邊土壤重金屬污染成因、污染類型及其源解析的研究仍然較為欠缺。

山東省新泰市是典型的資源型城市，在省內承擔著重要能源基地的職責。新泰石灰巖礦產資源豐富，前期由于缺乏系統的開發利用規劃，礦山開采導致地形地貌嚴重損壞、山體植被大量破壞，大面積水土流失，嚴重破壞了當地的生態環境。已有研究結果表明，新泰市土壤中Cd、Zn、Cu等重金屬均有不同程度的富集［13］，但廢棄礦山對土壤的重金屬污染機制尚不清楚。因此針對廢棄礦山土壤重金屬污染現狀開展調查研究，系統評估重金屬污染水平，并結合多元統計分析方法對土壤中重金屬進行源解析，以期為后續礦山土壤污染防治工作提供科學依據。

1材料與方法

1.1研究區概況

研究區位于山東省新泰市東部，地處泰山山脈南麓，屬暖溫帶半濕潤季風區大陸性氣候，多年平均氣溫為12.6℃，多年平均降水量為719.9 mm；柴汶河為區內主要的地表水系；地勢自東向西傾斜，南北東三面環山，中部和西部為平原，地貌形態有山地、丘陵和山間平原3種類型，土壤類型以棕壤和褐土為主；新泰市為黃河流域下游重要的資源型城市之一，礦產資源較為豐富，截至2020年底，全市已發現各類礦產40種，已經開發利用的礦產資源為煤、鐵、長石、石灰巖、砂巖、花崗巖、礦泉水等8種，采礦活動在當地經濟中占據了重要位置。自20世紀以來，礦產資源開發為新泰市經濟社會快速發展提供了重要的資源保障。然而，由于常年開采，部分資源已接近枯竭，形成了大量的廢棄礦山，對土壤和水環境形成了長期的生態威脅［1415］。

1.2樣品采集

2023年10月對新泰市15處典型的廢棄石灰巖礦山進行土壤取樣，按照1 km×1 km網格布設點位，共布設65個采樣點（圖1）。采樣時，以布設點位為中心，采用雙對角線法5點采樣，用GPS記錄采樣點實際坐標［16］。采樣過程中，去除根茬、落葉、礫石等雜物，用木鏟采集0～20 cm表層土壤，將樣品充分混合后裝入塑料袋內密封保存，取樣重量約1 kg［17］。

1.3樣品測試

本研究樣品分析測試主要依據《土壤質量鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法》（GB/T 17141—1997）和《土壤質量汞、砷、鉛、鉻、鎘的測定》（HJ 491—2009）進行樣品前處理與分析，其中鎘（Cd）和鉛（Pb）由電感耦合等離子體質譜儀（ICP—MS 7850，美國安捷倫）測定；鉻（Cr）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）由電感耦合等離子體發射光譜儀（ICAP6300，美國賽默飛世爾）測定；砷（As）和汞（Hg）由原子熒光分光光度計（AFS—8230，北京吉天）測定。測試過程中采用國家一級標準物質（GBW 系列）進行質量保證和控制，所有樣品分析誤差均小于10%。以上樣品測試均由山東省第五地質礦產勘查院實驗室完成。

1.4研究方法

利用內梅羅污染指數、地累積指數和潛在生態風險指數對研究區土壤重金屬進行評價，揭示研究區礦山周邊土壤中重金屬的累積和污染程度（表1）。

1.4.1內梅羅污染指數法

1.4.2地累積指數法

地累積指數法（Igeo）是由德國學者Muller于1969年提出的一種用于評估土壤或沉積物中重金屬污染程度的方法［4，20］。計算方法如公式（2）：Igeo=log2［Cik×Bi］（2）式中：Igeo為重金屬的地累積指數；k為表征巖石沉積特征等影響土壤背景值自然波動的系數，一般取1.5。

1.4.3潛在生態風險指數法

1.4.4APCSMLR模型

1.5數據統計與處理

采用ArcGIS 10.2軟件繪制采樣點分布圖；采用SPSS 22.0軟件進行土壤重金屬含量統計、相關性分析以及主成分分析；其他圖件繪制采樣Origin 2021軟件繪制完成。

2結果與討論

2.1重金屬含量特征

研究區65件土壤重金屬、pH含量統計分析結果見表2。土壤pH在4.68～8.84之間，平均值為7.21，為中性土壤。重金屬平均含量由大到小依次為：Zn（83.29 mg·kg1）gt;Cr（67.59 mg·kg1）gt;Ni（31.69mg·kg1）gt;Cu（28.83 mg·kg1）gt;Pb（26.07 mg·kg1）gt;As（9.32 mg·kg1）gt;Cd（0.13 mg·kg1）gt;Hg（0.03 mg·kg1）。根據《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618—2018），所有重金屬平均值均未超過風險篩選值；與山東省土壤元素背景值［20］對比，均存在不同程度超標，背景值依次為1.60、1.58、1.01、1.01、1.02、1.20、1.31和1.23，各種重金屬超標率由大到小依次為：Cd（89.23%）＞Zn（81.54%）＞Ni（76.92%）＞Cu（73.85%）＞Hg（64.62%）＞Cr（61.54%）＞As（53.85%）＞Pb（36.92%），可見該區域Cd、Zn存在明顯富集，可能存在污染風險，需要進一步明確其來源。

變異系數（CV）在一定程度上能夠反映人類活動對土壤重金屬的影響程度，是重金屬污染評價的重要參數［26］。變異系數越大，表明元素在土壤中的分布越不均勻，受人類活動影響的可能性就越大。由表2可知，研究區土壤重金屬變異系數由大到小依次為As（0.43）gt;Pb（0.39）gt;Cu（0.38）gt;Hg（0.33）gt;Ni（0.32）gt;Cd（0.31）gt;Zn（0.29）gt;Cr（0.27），均為中等變異（0.2≤CV＜0.5），說明區內重金屬整體上分布較為均勻。

2.2重金屬污染評價結果

2.2.1內梅羅污染指數

研究區8種重金屬單因子污染指數評價結果如圖2所示。土壤重金屬單因子污染指數（Pi）均值大小依次為：Cd（1.51）＞Hg（1.33）＞Zn（1.31）＞Ni（1.23）＞Cu（1.20）＞Cr（1.02）＞Pb（1.01）＞As（1.00）。由此可知研究區土壤中8種重金屬均為輕度污染狀態。其中Cd無污染樣品數占比10.77%，輕污染占比76.92%，中污染占比12.31%；Hg無污染占比38.46%，輕污染占比40.08%，中污染占比21.46%；As無污染占比47.69%，輕污染占比52.31%；Pb無污染占比63.08%，輕污染占比30.77%，中污染占比6.15%；Cr無污染占比38.46%，輕污染占比61.54%；Cu無污染占比26.15%，輕污染占比67.69%，中污染占比6.15%；Zn無污染占比18.46%，輕污染占比75.38%，中污染占比6.15%；Ni無污染占比20.08%，輕污染占比73.85%，中污染3.07%。可見重金屬污染來源主要來自于Cd、Zn，與2.1節分析結果相一致。

由表3可知研究區土壤重金屬內梅羅污染指數（NPI）在1.32～2.22之間，均值為1.93，整體上處于輕度污染水平，其中Cd、Hg、Cu、Zn為中度污染，As、Pb、Cr、Ni為輕度污染。

2.2.2地累積指數

研究區表層土壤重金屬地累積指數Igeo評價結果如圖3所示。該區域土壤重金屬Igeo均值由高到低依次是：Cd（0.05）gt;Zn（0.24）gt;Hg（0.37）gt;Ni（0.38）gt;Cu（0.41）gt;Cr（0.63）gt;Pb（0.65）gt;As（0.75）均為未污染。從圖3可以看出，土壤中8種重金屬污染程度都具有多樣性，Hg、As、Pb離散性較強，與2.1節分析的結果一致。Cd元素污染最為嚴重，污染樣點占比49.33%；其次是Hg元素，污染樣點占40.00%，再次之為Zn污染樣點占比21.33%，其余指標污染樣點占比均在20%以下。總體來說，研究區表層土壤中Hg和Cd元素污染相對嚴重，Pb、As、Ni、Zn、Cu和Cr元素呈現局部污染，可能存在點源污染。

研究區土壤重金屬潛在生態風險等級指數見表4。從中可知，研究區8種重金屬潛在生態風險指數平均值依次為：Hggt;Cdgt;Asgt;Nigt;Cugt;Pbgt;Crgt;Zn。除Hg和Cd外其余6種重金屬Er平均值小于40，屬于低生態風險；Cd和Hg的Er平均值大于40，屬于中等生態風險。從各種金屬Er具體分布來看，As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni均處于低生態風險，Cd和Hg分別有60.08%和40.08%點位屬于中生態風險，Hg有18.46%為較高生態風險。Cd和Hg中等生態風險以上點位存在占比分別為60.08%和58.54%，且對重金屬綜合潛在生態風險指數（RI）貢獻率分別為35.15%、41.17%，進一步說明了土壤中Hg和Cd污染范圍較廣，同地累積指數評價分析一致。

重金屬綜合潛在生態風險指數（RI）計算結果見表5。8種重金屬RI范圍為50.11～207.11，平均值為129.12，說明研究區土壤重金屬整體處于輕微風險水平，其中處于輕微、中等生態風險的土壤數量占比分別為69.23%、30.77%，中等生態風險點主要分布在東都鎮、谷里鎮、小協鎮、新甫街道等鄉鎮，新汶煤田主要分布在以上街道，初步推斷中等生態風險點與煤礦開采、燃煤等有關。

2.3重金屬的來源

2.3.1相關性分析

相關性分析用于定量評價土壤重金屬之間內在聯系的強弱程度，具有高度正相關的土壤重金屬可能擁有共同或相似的污染源［27］。由表6可知Cr與Ni之間呈顯著性正相關（P≤0.01），相關系數為0.852；Cu與Zn之間呈顯著性正相關（P≤0.01），相關系數為0.639；Cu與Ni之間呈顯著性正相關（P≤0.01），相關系數為0.599；As與Cr之間呈顯著性正相關（P≤0.01），相關系數為0.519；由此判斷Cr、Ni、As可能具有相同的來源，Cu、Zn、Ni可能具有共同的來源。Cd與Hg、As、Cu、Zn、Ni，As與Ni，Cr與Cu具有一定的相關性，但相關程度較弱。

聚類分析結果如圖4所示。在距離為17～20時，聚類分析結果可將所測元素歸為3類：Ⅰ類是CrNiAsCuZn，Ⅰ類又可以進一步劃分為2類，I1（CrNiAs）、I2（CuZn）；Ⅱ類是CdHg，Ⅲ類是Pb；當距離為12～17時，聚類分析結果分為4類，Ⅰ類是CrNiAs，Ⅱ類是CuZn，Ⅲ類是CdHg，Ⅳ類是Pb。聚類分析結果與相關性分析結果基本一致。

本研究主成分分析結果見表7。KMO檢驗值為0.625（gt;0.50），而巴特利特球形度檢驗的近似卡方值為219.39，其中顯著性為0.000（lt;0.05），說明各元素數據間存在相關性且相關程度無大差異，可進行主成分分析［2829］。提取了特征值大于1的3個主成分因子，旋轉后主成分對各因子的方差貢獻率分別為31.15%、21.42%和19.84%，累計方差貢獻率達72.41%。

主成分載荷矩陣結果顯示，Z1載荷較高的重金屬有As、Cr、Ni，由表2可知，As、Cr和Ni的含量平均值與當地土壤背景值相近，變異系數也相對較小，其內梅羅污染指數、地累積指數、潛在生態風險指數均較小，說明受人為活動影響較小。在相關性分析中As、Cr、Ni呈顯著正相關關系，表明三者具有相同的來源。相關研究表明，As、Cr和Ni主要受自然來源的影響，如地質背景和成土母質的控制［30］。因此推測本區第一成分（PC1）中的As、Cr、Ni來源主要為自然源。

Z2載荷較高的有Cu、Zn，均超出當地土壤背景值，在相關性分析中Cu和Zn呈顯著正相關關系，表明兩者具有相同的來源。相關研究表明，Cu和Zn主要受有機肥、殺蟲劑、農藥等影響［10，18，31］。根據2023年泰安市統計年鑒，新泰市2022年農用化肥施用量為27 997 t，農藥使用量為1 107 t，顯然大量的農用化肥、農藥使用導致土壤中重金屬的富集。推測本區第二成分（PC2）中的Cu、Zn來源主要為農業源。

Z3載荷較高的重金屬有Cd、Hg、Pb，Cd、Hg平均含量超出背景值1.55倍、1.58倍，雖然Pb平均值未超出當地背景值，但是有64%點位含量超出了背景值，主要分布在新汶街道、東都鎮、小協鎮等鄉鎮，相關研究表明機動車尾氣排放中含有大量Pb［24］，同時化石燃料、汽車制動裝置的使用，也會導致Pb的排放，礦山在生產期間有大量的開采、運輸設備，且以上區域主要分布在新泰市城區附近，因此推斷Pb主要來源于交通源；Cd、Hg生態風險較高，說明受人類活動影響較大，前人研究表明，工礦企業和工業“三廢”排放會增加Cd、Hg的富集［32］，上述鄉鎮分布大量的煤礦開采、冶煉、焦化等企業，因此可以推斷Cd、Hg主要來源與工業活動有關。推測本區第二成分（PC2）中的Cd、Hg和Pb來源主要為交通-工業混合源。

2.3.3APCSMLR計算重金屬來源貢獻率

將主成分分析獲取的因子得分轉換為絕對主因子得分后作為自變量，以土壤重金屬元素實測含量值為因變量，通過多元線性回歸進行擬合方程。各元素擬合方程可決系數R2在0.5～0.9，且顯著性均小于0.05，擬合效果整體較好，說明了APCSMLR模型的適用性。

采用APCSMLR模型的貢獻率計算結果表明（圖5），新泰市廢棄礦山土壤中As、Cr、和Ni等重金屬元素的來源主要為母巖風化的自然來源，其貢獻率分別為43.20%、57.34%和66.34%，Cu、Zn主要來自農用化肥、農藥使用等農業源，其貢獻率分別為62.08%和69.50%。Cd、Hg和Pb這3種重金屬主要來源煤礦開采、燃煤及汽車尾氣等交通—工業混合源，其貢獻率分別為66.02%、63.29%和53.44%。綜上各個重金屬來源平均貢獻率依次為：母巖風化自然源（28.67%）、農業源（26.54%）、交通—工業混合源（28.33%）和其他未知源（16.46%）。

3結論

（1）研究區土壤以中性土壤為主，除As、Pb和Cr外，Cd、Hg、Cu、Zn、Ni的含量均值均超出當地土壤背景值，Hg、Cd超過背景值倍數較高，超標率分別為1.58、1.55，為研究區的主要污染特征因子。

（2）重金屬污染評價顯示，重金屬的內梅羅污染指數（NPI）在1.32～2.22之間，均值為1.93，整體上處于輕度污染水平，其中Cd、Hg、Cu、Zn為中度污染；地累積指數顯示Cd、Hg污染最為嚴重，污染樣點占比依次為49.33%、40.00%；潛在生態風險等級指數顯示Cd和Hg中等生態風險以上，點位存在占比分別為60.08%和58.54%。

（3）主成分分析識別出研究區重金屬3個污染來源，即自然來源、農業源和工業源，其中As、Cr和Ni主要來源于母巖風化自然源，Cu和Zn主要來源于農用化肥、農藥使用的農業源，Cd、Hg和Pb主要來源于汽車尾氣、煤礦開采、燃煤等交通源—工業源混合源。APCSMLR模型揭示自然源、農業源、交通—工業混合源和未知源對研究區土壤重金屬的貢獻率依次為28.67%、26.54%、28.33%和16.46%。

參考文獻：

［1］馬超，趙康，馮印成，等.我國歷史遺留礦山環境污染綜合整治技術與路徑探索［J］.環境工程學報，2024（11）：31023113.

［2］張進德，郗富瑞.我國廢棄礦山生態修復研究［J］.生態學報，2020，40（21）：79217930.

［3］王世虎.生態文明建設背景下歷史遺留礦山環境問題與對策［J］.礦業安全與環保，2018，45（6）：8891.

［4］張浙，盧然，伍思揚，等.長江經濟帶礦山土壤重金屬污染及健康風險評價［J］.環境科學，2022，43（7）：37633772.

［5］李曉波，趙新卓，郄亮，等.基于GIS空間分析的地質環境承載能力評價：以泰安市高新區為例［J］.山東國土資源，2020，36（11）：4854.

［6］馮地寬，田合利，陳沖，等.貴州省廢棄閉坑煤礦酸性廢水治理新方法探討［J］.中國礦業，2024，33（1）：98104.

［7］謝武平，何益君，曾蔚，等.露天煤礦礦山地質環境因子提取與環境恢復治理分區綜合評價研究［J］.中國礦業，2024，33（8）：8591.

［8］王志亮，尹亞軍，張方龍，等.山東省唐口礦區采煤塌陷地復墾土壤重金屬潛在生態風險評價［J］.山東國土資源，2024，40（7）：3238.

［9］萬佳俊，夏銀楓，邵勇，等.長江沿線廢棄露天礦山生態修復模式研究［J］.高校地質學報，2024，30（1）：110117.

［10］林曼利，胡振琪，彭位華，等.安徽銅陵典型礦區周邊土壤重金屬污染評價及來源解析［J］.環境科學，2024，45（9）：54945505.

［11］吳燦萍，周罕，付俊，等.銅選冶廠周邊農田土壤重金屬污染特征及來源解析［J］.環境化學，2024，43（1）：311322.

［12］JIANG Z J，YANG S Z，LUO S.Source analysis and health risk assessment of heavy metals in agricultural land of multi-mineral mining and smelting area in the karst region – a case study of Jichangpo town， southwest China［J］.Heliyon，2023，9（7）：17246.

［13］李瑞平，姜詠棟，李光德，等.基于GIS的農田土壤重金屬空間分布研究：以山東省泰安市為例［J］.山東農業大學學報（自然科學版），2012，43（2）：232238.

［14］李曉波，李靜.大汶河流域中下游淺層地下水水化學特征及其影響因素［J］.環境科學研究，2024，37（5）：10151026.

［15］馮建國，魯統民，高宗軍，等.新泰市地下水水化學特征及成因探討［J］.山東科技大學學報（自然科學版），2020，39（1）：1120.

［16］張永帥，榮玉偉，李付全，等.山東省臨沭縣北部農用地土壤重金屬分布特征及生態風險評價［J］.山東國土資源，2023，39（12）：4956.

［17］徐祖奔，伍艷，趙越，等.黃河下游典型灘區土壤重金屬污染特征及來源解析［J］.農業工程學報，2023，39（15）：200207.

［18］賴涓涓，楊德鈺，劉亮，等.銀川市淺層表土重金屬污染特征及源解析［J］.中國環境科學，2024，44（8）：44964506.

［19］戴文婷，張暉，吳霞，等.黃河流域山東段近河道煤礦區土壤重金屬污染特征及源解析［J］.環境科學，2024，45（5）：29522961.

［20］鞠鐵男，雷梅.地累積指數法評價多金屬環境質量的方法優化探索：以農業發達地區為例［J］.環境科學，2022，43（2）：957964.

［21］趙莉源，孔令號，趙志剛，等.膠東半島某金礦周邊土壤重金屬的污染特征、來源分析及風險評價［J］.中國地質，2024，51（5）：14851500.

［22］劉春英，曹依，李嘉薇，等.基于APCSMLR模型的城市綠地土壤重金屬污染源解析研究［J］.干旱區資源與環境，2024，38（7）：146154.

［23］沈智杰，李杰芹，李彩霞，等.基于APCSMLR和PMF模型的赤泥堆場周邊耕地土壤重金屬污染源解析［J］.環境科學，2024，45（2）：10581068.

［24］彭聰，梁建宏，任坤，等.基于PCAAPCSMLR模型的滇池流域地下水質量影響因素定量識別［J］.環境科學研究，2024，37（5）：11161126.

［25］畢永順，朱勇兵，劉祖文，等.基于APCSMLR受體模型的彈藥銷毀場土壤重金屬源解析［J］.環境化學，2024，43（7）：23132324.

［26］劉小莉，高文華，魏婷，等.青藏高原地表土壤重金屬元素組成分布特征及其影響因素研究［J］.中國環境科學，2024，44（4）：21982207.

［27］張沁瑞，李歡，鄧宇飛，等.北京東南郊土壤重金屬元素分布及其在表層土壤中的富集特征［J］.物探與化探，2022，46（2）：490501.

［28］孫建財，白紅桃，熊增連，等.瑪曲高寒退化草甸土壤重金屬污染風險評價［J］.生態科學，2024，43（1）：177185.

［29］趙霏，李紅芳，彭英湘，等.典型涉污企業周邊土壤重金屬污染特征及潛在生態風險評價［J］.中國環境監測，2022，38（3）：126136.

［30］周旭，呂建樹.山東省廣饒縣土壤重金屬來源、分布及生態風險［J］.地理研究，2019，38（2）：414426.

［31］吳凱章，劉明，羅中華，等.大寶山礦區周邊大氣重金屬來源與風險評估［J］.中國環境科學，2023，43（12）：62706280.

［32］楊燁宇，李程，楊忠芳，等.廣西賀州市典型礦區周邊耕層土壤Cd通量特征［J］.環境科學，2024，45（3）：17391748.

Pollution Characteristics and Source Apportionment of Heavy Metals

in Soil of Abandoned Mines in Xintai City in Shandong Province

LIAN Dejun MA Lei SU Ying LI Hang LIU Yunhuan ZHAO Xilei SUN Pengchao JIANG Yunyun ZHANG Baoxing QIU Zhiqiang

（1.No.5 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources， Shandong Tai'an 271000，China；2.Key Laboratory of Mountains Rivers Forests Farmlands Lakes Grasslands of Shandong Provinicial Bureau of Geological and Mineral Resources， Shandong Tai'an 271000， China；3.Tai'an Ecological Environment Protection and Control Center， Shandong Tai'an 271000，China）

Abstract：The enrichment of heavy metals in soil is the result of the interaction of natural processes and human activities. The source analysis and ecological risk assessment of heavy metals in soil are necessary means to carry out the prevention and control of heavy metal pollution in soil. In order to find out the sources and ecological risk characteristics of heavy metals in the soil of abandoned limestone mining areas in Xintai city， 65 groups of surface soil samples from 15 typical abandoned mines in Xintai city have been systematically collected and analyzed， and their pH values and contents of 8 heavy metals have been statistically analyzed. The Nemero comprehensive pollution index （ NPI ）， geoaccumulation index （ Igeo ） and potential ecological risk index （Er） are used to evaluate the pollution status of soil heavy metals in the study area. Correlation analysis， cluster analysis and principal component analysis are used to explore the sources of soil heavy metals. The absolute principal component score-multiple linear regression （ APCS-MLR ） receptor model is used to quantitatively calculate the contribution rate of each pollution source. It is showed that the average contents of Cd， Hg， Cu， Zn and Ni can exceed the local soil background values. According to the Nemero comprehensive pollution index， Cd， Hg， Cu and Zn are moderately polluted， while As， Pb， Cr and Ni are lightly polluted. According to cumulative index analysis， the pollution of Hg and Cd in soil is relatively serious， which is the main contribution factor of pollution. According to comprehensive ecological risk index， the moderate ecological risk points can account for 72%. As showed by the results of correlation analysis and principal component analysis， As， Cr and Ni are mainly derived from the natural source of parent rock weathering， Cu and Zn are mainly derived from agricultural sources of agricultural fertilizer and pesticide use， Cd， Hg and Pb are mainly derived from traffic-industrial mixed sources， such as automobile exhaust， coal mining and coal combustion. According to APCS-MLR model， it is revealed that the contribution rates of natural sources， agricultural sources， traffic-industrial mixed sources and unknown sources to soil heavy metals in the study area are 28.77%， 26.54%， 28.33% and 16.46% respectively.

Key words：Heavy metals in soil；abandoned deposits；APCS-MLR; Xintai city in Shandong province