강 침대는 강이 마르지 않는 한 일반적으로 인간의 발에 손대지 않습니다. 그러나 강 침대의 중금속은 도시화, 산업화 및 농업과 같은 다양한 인간 활동의 발자국을 가지고 있습니다. 이러한 활동에서 생성 된 중금속이 강으로 배출 된 후에는 정지 된 문제에 의해 흡착 된 다음, 중금속을 운반하는 중단 된 문제는 결국 강 퇴적물로 가라 앉을 것입니다.
.강 퇴적물의 중금속은 수생 식물과 동물에 의해 채취되어 축적 된 다음 궁극적으로 먹이 사슬을 통해 인체에 들어가 건강 문제로 이어질 수 있습니다. 따라서 강 퇴적물에서 오염 수준과 중금속 공급원에 대한 포괄적 인 분석은 강 생태계에 대한 인간 활동의 영향을 이해하는 효과적인 방법이며 유역 관리, 오염 통제 및 인간 건강 보호에 중요합니다.
.과학자들이 강 퇴적물에서 인간 활동의 발자국을 추적하는 방법
과학자들은 강 퇴적물의 전계 샘플링, 퇴적물의 중금속의 실험실 화학 분석, 중금속 농도의 통계 및 공간 분석을 통해 강바닥에 대한 인간 활동의 영향을 평가합니다. 강 퇴적물의 중금속은 인위적 (예 :농업, 주거 및 산업 활동)과 천연 공급원 (예 :암석 및 토양의 모재)에 의해 기여되며, 농도의 변화는 일반적으로 변화하는 인위적 활동에 의해 영향을받습니다. 중금속의 농도 및 공급원은 인위적 활동의 강도 및 유형 및 지역 지역의 오염 제어 정책과 관련이 있습니다. 따라서, 특정 지역의 강 퇴적물의 중금속 오염을 이해하고 통제하기 위해서는 해당 지역의 오염 수준과 중금속 공급원을 이해해야합니다.
전 세계의 광범위한 연구에 따르면 강 퇴적물의 중금속의 오염 수준을 분석하고 그 출처를 확인했습니다. 그러나 이전 연구의 대부분은 자연적 또는 인위적 공급원을 확인했지만 다른 중금속을 담당 할 수있는 특정 인위적 활동 (예 :산업, 주거 및 농업)을 결정하지 않았습니다. 효과적인 오염 제어를 위해서는 다른 중금속에 대한 특정 활동을 구별하는 것이 필요합니다.
또한, 이러한 연구에 의해 확인 된 출처는 중금속 및 문헌 검토의 화학적 및 물리적 특성에 대한 일반적인 지식을 바탕으로 연구원들이 가정하는 잠재적 인 출처 일뿐입니다. 일반적으로 잠재적 인 출처는 지역 지역의 실제 오염원과 비교하여 검증되지 않았으며, 이는 결과의 신뢰성을 줄일 수 있습니다.
.강 퇴적물에서 인간 활동의 발판을보다 정확하고 정확하게 추적하기 위해, 우리는 최근 오염 수준을 평가하고 134 개의 샘플링 사이트에서 강 퇴적물의 중금속 공급원을 동부 샘플링, 실험실 화학 분석 및 SPATICALES를 사용하여 동부 중국의 강 네트워크를 따라 분포 된 134 개의 샘플링 부위의 중금속 공급원을 식별하기위한 포괄적 인 연구를 수행했습니다.
중금속의 오염 수준은 서술 통계, 지리 축적 지수 (IGEO) 및 생태 위험 지수 (RI)를 사용하여 평가되었으며, 중금속의 잠재적 인 공급원은 주요 성분 분석 (PCA) 및 클러스터 분석 (CA)을 사용하여 확인되었습니다. GIS (Geographic Information System)-기반 공간 분석을 사용하여 공간 분포와 실제 로컬 소스의 위치를 비교하여 잠재적 인 출처를 추가로 검증했습니다.
왜이 분야에서 연구를 수행합니까?
Nantong은 중국 동부의 Yangtze River Delta에 위치하고 있습니다 (그림 1). 지난 40 년 동안 세계 대부분의 지역보다 더 빠른 산업화와 도시화를 경험 해 왔습니다. 이 지역은 또한 중국에서 가장 인구가 많은 지역 중 하나이며 중요한 농업 지역입니다. 도시화와 산업화로 인한 인구 증가와 인구 증가와 관련된 청정 수요와 식품에 대한 수요 증가와 농지 손실 및 수질 오염 사이의 갈등은이 분야에서 시급한 문제가되었습니다.
Nantong은 수많은 Crisscross 강이있는 전형적인 일반 강 네트워크 지역으로, 도시 및 농촌 지역뿐만 아니라 농지의 관개 (또는 배수) 시스템을 편리하게 연결합니다. 이러한 종류의 강 네트워크를 사용하면 산업 및 가정 폐기물 배출의 중금속이 강 생태계로 이송 될 가능성이 높으며 유해합니다. 따라서이 지역의 강 퇴적물에서 농도, 오염 수준 및 다양한 금속의 공급원에 대한 귀중한 정보를 얻어야합니다.
.강 퇴적물의 중금속 오염은 얼마나 심각한가
설명 통계 및 위험 평가의 결과는 중금속의 오염 수준이 PB ＞ Zn ＞ CD ＞의 순서에 있으며 ＞ cu ＞ cr ＞ hg ＞ ni와 같이 순서입니다. 강 퇴적물은 많은 섬유 식물과 와이어 로프 기업이 위치한 도시에 인접한 PB와 ZN으로 오염됩니다. 지리 축적 지수 (IGEO)는 전 세계 표준 셰일 값과 비교하여 퇴적물의 금속 농도를 나타냅니다. PB, Zn, HG 및 CD에 대한 IGEO에 의해 반영된 오염 수준의 공간 패턴은 그림 2에 설명되어 있습니다.
PB와 Zn의 보통에서 무거운 오염 수준은 연구 지역의 남쪽에 있습니다. 주로 남쪽 부분에있는 몇 개의 지점은 또한 CD에 대한 중등도에서 무거운 오염을 보여줍니다. 연구 영역의 대부분에서 실질적으로 오염되지 않았거나 오염되지 않은 HG에 대해 중간 오염되지 않은 상태로 오염되지 않습니다.
연구 지역의 중금속 오염은 생태 위험 지수 (RI) 값으로 검증되며, 이는 다중 중금속으로 인한 생태 위험을 고려합니다. 저 위험 수준은 북쪽의 작은 부분에서만 관찰됩니다. 중간 정도의 위험 수준은 주로 북쪽에 위치한 연구 지역의 거의 절반을 차지합니다. 중부 및 남부 지역의 대부분은 상당한 위험 또는 심각한 위험 수준으로 덮여 있습니다 (그림 3)
중금속이 오는 곳
PCA (Principal Component Analysis)는 다중 중금속의 농도에 영향을 미치는 주요 요인을 분석하는 데 사용되는 일반 방법입니다. 요인이 여러 중금속에 높은 하중을 갖는 경우,이 중금속의 농도가 주로이 요인의 영향을받는 것을 의미 하므로이 요인은 이러한 중금속의 주요 공급원입니다. 계수 1 (F1)은 AS, CR, PB 및 Zn에 높은 양의 하중을 갖습니다 (그림 4A)
이 요인은 산업의 폐수 (예 :섬유, 금속 가공)와 관련이있을 수 있습니다.이 금속은 많은 이전 연구에서 섬유 및 금속 가공으로부터의 배출로 인한 것으로보고되었으므로 F1은 산업 폐수 배출의 원천을 나타냅니다.
.요인 2 (F2)는 NI, AL 및 Cu에서 높은 양의 부하를 가지며 ((도 4B). 서술 통계, IGEO, EF 계산, 클러스터 분석 및 상관 분석 결과와 결합하여 PCA 결과는 F2가 모래의 자연 공급원 (모래 충적 증착물)을 나타내며, 이들 3 개가 하천에 기여했음을 나타냅니다. 그리고 AS, CR, PB 및 Zn과 유의 한 양의 상관 관계가 있으며, 이는 산업원의 영향도 약간 영향을받습니다.
계수 3 (F3)은 HG에 대한 높은 양의 하중을 가지며 다른 금속의 하중보다 상당히 높습니다 (그림 4C). 이 요인은 국내 폐수와 폐기물 소각 공급원을 나타낼 수 있습니다. 강 퇴적물에서 HG 농도의 공간적 변동성은 폐수 공급원에 의해 명백히 제어된다는 것을 보여준다. 샘플링 및 현장 조사에서 볼 수 있듯이, 개별 주택의 국내 고형 폐기물은 강을 따라 주민들에 의해 야외의 직사각형 방에 쌓여있었습니다. 폐기물에는 배터리 및 형광등과 같은 높은 HG 품목이 포함되어 있습니다. 그들이 적절한 분류없이 단순히 소각 한 후에, 일부 HG는 재에 남아 있습니다. 폭우 중에, 수은 함유 입자는 소각 챔버로부터 씻겨지고 인근 강으로 배출된다. 따라서 F3은 지방 자치 단체 및 가정 폐기물을 나타냅니다.
계수 4 (F4)는 CD에서 상당히 높은 양의 하중을 갖는다 (도 4D). CD는 인산암에서 상속되기 때문에 인산 비료에서 함량이 더 높은 경향이 있습니다. 수년에 걸쳐 농지에서 인산염 비료의 적용이 증가함에 따라 토양에 CD의 축적이 가속화되어 수생 생태계로 CD의 전반적인 이동이 더 커졌으며, 이는 궁극적으로 강 퇴적물의 CD 농도를 어느 정도 증가시켰다.
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PCA에서 확인 된 중금속의 잠재적 기여 공급원은 인자 점수의 공간 분포와 실제 소스의 위치 사이의 양호한 일치로 검증되었습니다 (그림 5). 높은 점수의 F1 (산업 공급원 대표)은 밀도가 높은 섬유 공장, 특히 20 개가 넘는 작은 섬유 및 가죽 공장을 포함하는 Jiangzhao와 많은 금속 가공 공장이 배포되는 Zhuhang에서도 샘플링 사이트에 나타납니다 (그림 5A). F2의 요인 점수 (천연 공급원을 나타내는)는 일반적으로 연구 지역에서 일반적으로 낮으며, 이는 자연 기원과 일치합니다 ((그림 5B). 그러나 Cu에 대한 F2의 높은 부하로 인해 점수는 Jiangzhao에서 약간 높습니다. Cu는 혼합 된 자연 소스에 의해 기여됩니다. Xianfeng, Xiaohai 및 Zhangzhishan과 같은 Nantong City와 도시는 연구 영역에 더 균질하게 분포되어 있습니다 (그림 5D).
폐쇄에서
우리의 연구에 따르면 도시화, 산업화 및 농업을 포함한 인간 활동은 강 퇴적물이 중금속, 특히 PB와 Zn에 대해 상당히 오염 되었기 때문에 연구 지역의 강 침대에 깊은 발자국을 남겼습니다. 중금속의 4 가지 주요 공급원이 확인되었습니다. 이들은 (1) AS, CR, PB, Zn 및 부분적으로 Cu, (2) AL, NI 및 부분적으로 Cu를 기여하는 모재, (3) HG와 관련된 시립 및 국내 폐기물 및 (4) CD를 담당하는 과도한 비료 적용에 기여합니다. 결과는 환경 보호 기관이 특정 중금속의 오염을위한 해당 오염원을 목표로하는 데 유용합니다.
이 연구의 결과와 결과는 정부, 환경 보호 기관 및 기타 의사 결정자에게 유용한 정보를 제공하여 연구 지역의 빠른 도시화 및 산업화로 인한 강 퇴적물의 중금속 오염을 통제하기위한 적절한 정책 및 규정을 시행 할 수 있습니다. 설명 통계, 상관 분석, 다변량 분석, 오염 및 위험 평가 및 공간 분석을 통합하는 접근 방식은 환경 과학자들이 학습 영역 이외의 다양한 환경 문제를 조사하는 데 유용 할 수 있습니다.
