《表5 土壤重金属主成分分析成分矩阵》

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《四川省江安县某硫铁矿区周边农田土壤重金属来源解析及污染评价》

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为探究土壤重金属的来源成因，基于相关性矩阵[20]，对8种元素进行主成分分析，结果见表5。可以提取3个特征值大于1的主成分（PC，principal component），累积解释总变量方差的68.8%，其中第一主成分（PC1）的方差贡献率为33.1%，在3类主成分中所占比例最大，表明PC1显著影响研究区域土壤重金属分布。PC1的主要成分载荷包括Cd、Cr、Cu、Ni和Zn，分别为0.619、0.796、0.731、0.915和0.501。在同一主成分上具有较高载荷的元素可能存在同源性[21]，土壤重金属来源主要有成土母质（自然因素）与人类活动等，何沛南等[10]针对江安县耕地土壤Cd含量异常高的现象研究发现，形成土壤的母岩中Cd均值低于背景值，表明成土母质并不是Cd的污染源。由于研究区的喀斯特地貌，原生矿中呈分散状态存在的Cd在后期成矿作用下会在溶洞矿中次生富集；在早期矿山开采过程中伴生的Cd硫化物转移到烟气和废渣里，烟气中的Cd经过净化处理后进入酸性废水[22]，在后续处理工艺后，最终也转移到冶炼废渣里。目前矿区关停废弃的部分厂区内仍堆放着硫铁矿原矿和废渣，矿渣淋溶水随着降水和地表径流进入周边农田土壤中，使得Cd在土壤中持续累积。综上认为研究区农田土壤Cd的主要来源是矿区内的硫铁矿原矿、矿渣及尾矿库。相关分析和主成分载荷结果均表明PC1的5种重金属可能具有相同来源，研究发现[23]不仅Cd、Cr、Cu、Ni、Zn等重金属与硫铁矿开采和冶炼过程引发的污染有关，赋存在硫铁矿矿石中伴生元素的弱酸可交换态、易还原态和可氧化态在工矿业活动过程中，也能够发生迁移转化，进入周边环境，因此将工矿业人为活动视为PC1的主要来源较为合理。