Published September 8, 2021 | Version v1
Publication Open

Source analysis of heavy metal pollution in agricultural soil irrigated with sewage in Wuqing, Tianjin

Creators

  • 1. Institute of Applied Ecology
  • 2. Chinese Academy of Sciences
  • 3. Agro-Environmental Protection Institute
  • 4. Ministry of Agriculture and Rural Affairs

Description

In this study, the contents of heavy metals and Cd and Pb isotope ratios of agricultural soil and potential source samples collected from farmland receiving sewage irrigation in Wuqing District, Tianjin, China were determined. Multiple methods were used for source analysis, including positive matrix factorization (PMF), correlation analysis, principal component analysis (PCA), and the Cd and Pb isotope ratio method. The results showed that agricultural soil was slightly contaminated by heavy metals in the research area, with relatively higher Cd and Pb accumulation levels compared to those of other heavy metals. Four types of pollution sources, including the soil parent material sources, industrial emission sources, agricultural practice sources, and mixed sources of sewage irrigation and transportation were apportioned and quantified by PMF, combined with the results of PCA and correlation analysis. The contribution rates quantified by the Cd and Pb isotope ratio method were similar, suggesting that no single source dominates Pb and Cd pollution. The contribution rates of Pb analyzed by the isotope ratio method were almost identical to those of the PMF model, indicating the rationality of the PMF result. Our results suggested that correlation analysis and PCA should be utilized to provide information for obtaining reasonable results and defining source categories for PMF, whereas the isotope ratio method should be applied to verify the accuracy of source contributions analyzed by PMF.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، تم تحديد محتويات المعادن الثقيلة ونسب نظائر CD و Pb للتربة الزراعية وعينات المصدر المحتملة التي تم جمعها من الأراضي الزراعية التي تتلقى مياه الصرف الصحي في مقاطعة وتشينغ، تيانجين، الصين. تم استخدام طرق متعددة لتحليل المصدر، بما في ذلك تحليل المصفوفة الإيجابية (PMF)، وتحليل الارتباط، وتحليل المكونات الرئيسية (PCA)، وطريقة نسبة نظائر CD و Pb. أظهرت النتائج أن التربة الزراعية ملوثة قليلاً بالمعادن الثقيلة في منطقة البحث، مع مستويات تراكم أعلى نسبيًا من CD و Pb مقارنة بمستويات المعادن الثقيلة الأخرى. تم تقسيم أربعة أنواع من مصادر التلوث، بما في ذلك مصادر المواد الأصلية للتربة، ومصادر الانبعاثات الصناعية، ومصادر الممارسة الزراعية، والمصادر المختلطة لري مياه الصرف الصحي والنقل من قبل قوات الحشد الشعبي، جنبًا إلى جنب مع نتائج تحليل PCA وتحليل الارتباط. كانت معدلات المساهمة التي تم قياسها كميًا بواسطة طريقة نسبة نظائر الرصاص و الرصاص متشابهة، مما يشير إلى أنه لا يوجد مصدر واحد يهيمن على تلوث الرصاص و الرصاص. كانت معدلات مساهمة الرصاص التي تم تحليلها بواسطة طريقة نسبة النظائر متطابقة تقريبًا مع معدلات نموذج الحشد الشعبي، مما يشير إلى عقلانية نتيجة الحشد الشعبي. اقترحت نتائجنا استخدام تحليل الارتباط و PCA لتوفير معلومات للحصول على نتائج معقولة وتحديد فئات المصادر لقوات الحشد الشعبي، في حين يجب تطبيق طريقة نسبة النظائر للتحقق من دقة مساهمات المصدر التي تم تحليلها من قبل قوات الحشد الشعبي.

Translated Description (French)

Dans cette étude, les teneurs en métaux lourds et les rapports isotopiques Cd et Pb des sols agricoles et des échantillons de sources potentielles prélevés sur les terres agricoles irriguées par les eaux usées dans le district de Wuqing, à Tianjin, en Chine, ont été déterminés. Plusieurs méthodes ont été utilisées pour l'analyse des sources, y compris la factorisation matricielle positive (PMF), l'analyse de corrélation, l'analyse en composantes principales (PCA) et la méthode du rapport isotopique du Cd et du Pb. Les résultats ont montré que les sols agricoles étaient légèrement contaminés par les métaux lourds dans la zone de recherche, avec des niveaux d'accumulation de Cd et de Pb relativement plus élevés par rapport à ceux des autres métaux lourds. Quatre types de sources de pollution, y compris les sources de matériaux de base du sol, les sources d'émissions industrielles, les sources de pratiques agricoles et les sources mixtes d'irrigation et de transport des eaux usées ont été répartis et quantifiés par le CMR, combinés aux résultats de l'ACP et de l'analyse de corrélation. Les taux de contribution quantifiés par la méthode du rapport isotopique du Cd et du Pb étaient similaires, ce qui suggère qu'aucune source unique ne domine la pollution par le Pb et le Cd. Les taux de contribution du Pb analysés par la méthode du rapport isotopique étaient presque identiques à ceux du modèle PMF, indiquant la rationalité du résultat du PMF. Nos résultats suggèrent que l'analyse de corrélation et l'ACP devraient être utilisées pour fournir des informations permettant d'obtenir des résultats raisonnables et de définir des catégories de sources pour le CMR, tandis que la méthode du rapport isotopique devrait être appliquée pour vérifier l'exactitude des contributions des sources analysées par le CMR.

Translated Description (Spanish)

En este estudio, se determinaron los contenidos de metales pesados y las proporciones de isótopos de Cd y Pb del suelo agrícola y las muestras de fuentes potenciales recolectadas de tierras de cultivo que reciben riego de aguas residuales en el distrito de Wuqing, Tianjin, China. Se utilizaron múltiples métodos para el análisis de la fuente, incluidos la factorización de matriz positiva (PMF), el análisis de correlación, el análisis de componentes principales (PCA) y el método de relación de isótopos de Cd y Pb. Los resultados mostraron que el suelo agrícola estaba ligeramente contaminado por metales pesados en el área de investigación, con niveles de acumulación de Cd y Pb relativamente más altos en comparación con los de otros metales pesados. Se prorratearon y cuantificaron cuatro tipos de fuentes de contaminación, incluidas las fuentes de material madre del suelo, las fuentes de emisión industrial, las fuentes de prácticas agrícolas y las fuentes mixtas de riego y transporte de aguas residuales, combinadas con los resultados del PCA y el análisis de correlación. Las tasas de contribución cuantificadas por el método de relación de isótopos de Cd y Pb fueron similares, lo que sugiere que ninguna fuente única domina la contaminación por Pb y Cd. Las tasas de contribución de Pb analizadas por el método de relación de isótopos fueron casi idénticas a las del modelo PMF, lo que indica la racionalidad del resultado de PMF. Nuestros resultados sugirieron que el análisis de correlación y el PCA deben utilizarse para proporcionar información para obtener resultados razonables y definir categorías de fuentes para PMF, mientras que el método de relación de isótopos debe aplicarse para verificar la precisión de las contribuciones de fuentes analizadas por PMF.

Files

s41598-021-96367-8.pdf.pdf

Files (1.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:aa313da3c4624d9487396dd7776937ed
1.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل المصدر لتلوث المعادن الثقيلة في التربة الزراعية المروية بمياه الصرف الصحي في وتشينغ، تيانجين
Translated title (French)
Analyse à la source de la pollution par les métaux lourds dans les sols agricoles irrigués avec des eaux usées à Wuqing, Tianjin
Translated title (Spanish)
Análisis de fuentes de contaminación por metales pesados en suelos agrícolas irrigados con aguas residuales en Wuqing, Tianjin

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3198088861
DOI
10.1038/s41598-021-96367-8

Is supplement to
https://openalex.org/W4291824814 (Other)
https://openalex.org/W385273440 (Other)
https://openalex.org/W346861917 (Other)
https://openalex.org/W3205213561 (Other)
https://openalex.org/W3027745756 (Other)
https://openalex.org/W3024018414 (Other)
https://openalex.org/W2531880140 (Other)
https://openalex.org/W2126145365 (Other)
https://openalex.org/W2036609560 (Other)
https://openalex.org/W1975632186 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1967937233
  • https://openalex.org/W1970728413
  • https://openalex.org/W1971396735
  • https://openalex.org/W1974657391
  • https://openalex.org/W1983922584
  • https://openalex.org/W1987151878
  • https://openalex.org/W1987605476
  • https://openalex.org/W1995487468
  • https://openalex.org/W2008992088
  • https://openalex.org/W2011425963
  • https://openalex.org/W2018909463
  • https://openalex.org/W2020653590
  • https://openalex.org/W2041741659
  • https://openalex.org/W2043288354
  • https://openalex.org/W2047092808
  • https://openalex.org/W2051197471
  • https://openalex.org/W2051999869
  • https://openalex.org/W2053085157
  • https://openalex.org/W2058904807
  • https://openalex.org/W2060024532
  • https://openalex.org/W2063853566
  • https://openalex.org/W2076549499
  • https://openalex.org/W2084031086
  • https://openalex.org/W2096675104
  • https://openalex.org/W2109868247
  • https://openalex.org/W2113313876
  • https://openalex.org/W2115128296
  • https://openalex.org/W2136835886
  • https://openalex.org/W2141809715
  • https://openalex.org/W2182772815
  • https://openalex.org/W2317079997
  • https://openalex.org/W2345353802
  • https://openalex.org/W2466641389
  • https://openalex.org/W2545934387
  • https://openalex.org/W2550886223
  • https://openalex.org/W2593233557
  • https://openalex.org/W2602874887
  • https://openalex.org/W2606697925
  • https://openalex.org/W2609662838
  • https://openalex.org/W2744519944
  • https://openalex.org/W2765263848
  • https://openalex.org/W2765637995
  • https://openalex.org/W2771838486
  • https://openalex.org/W2800693558
  • https://openalex.org/W2887372399
  • https://openalex.org/W2913201632
  • https://openalex.org/W2940748373
  • https://openalex.org/W3007959843
  • https://openalex.org/W3032185177
  • https://openalex.org/W3044459621
  • https://openalex.org/W3088778180
  • https://openalex.org/W963453518