摘要：为了探究湘江支流蒸水中下游流域农田土壤重金属污染风险，对蒸水中下游流域农田土壤进行了采样分析及污染源解析。结果表明：该区域土壤存在较大的Cd污染风险，部分存在As、Pb和Cu污染风险。研究区识别出4个污染源，即自然-大气沉降混合源、自然源、大气沉降源和工业源。PMF模型判定土壤As和Hg主要受自然-大气沉降混合源的影响，Cr、Ni和Cu主要受自然源影响，Pb主要受大气沉降源影响，Cd和Zn主要受工业源影响；4个污染源的贡献率依次为30.8%、27.0%、22.6%和19.6%。SOM模型污染源分类结果与PMF模型源解析结果均吻合度较高。LightGBM模型结果表明对距蒸水主流距离对Cd、Pb、Ni和Zn的影响均较大，PM2.5浓度对Cd和Pb的影响较大；对As、Hg和Cr影响最大的因子均为母岩类型；与交通相关的因子对Cu和Zn的影响较大。研究表明，该研究区农田土壤有一定的重金属污染风险，且污染来源较复杂，LightGBM模型可对PMF模型结果进行一定程度的补充，受体模型结合机器学习模型能够更合理地判别各土壤重金属主要的污染来源。
文章目录
1 材料与方法
1.1 研究区概况
1.2 土壤采样与化学分析
1.2.1 土壤采样
1.2.2 土壤样品前处理与测试
1.3 土壤重金属污染风险评价
1.4 PMF模型
1.5 机器学习模型和SHAP解释方法
1.5.1 SOM模型
1.5.2 LightGBM模型
1.5.3 SHAP方法
1.6 环境因子数据收集、筛选与数据处理
2 结果与分析
2.1 区域农田土壤重金属含量及风险特征
2.1.1 土壤重金属含量情况
2.1.2 土壤重金属含量的空间分布格局
2.1.3 土壤重金属污染风险评价
2.2 研究区农田土壤重金属污染来源解析
2.2.1土壤重金属之间相关性分析
2.2.2土壤重金属二维空间分布及分类
2.2.3 基于PMF模型土壤重金属源解析
2.2.4 基于LightGBM模型和SHAP
