資源描述：
《基于montecarlo模擬土壤環(huán)境重金屬污染評(píng)價(jià)法和實(shí)例探究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、基于MonteCarlo模擬土壤環(huán)境重金屬污染評(píng)價(jià)法和實(shí)例探究摘要：綜合分析了現(xiàn)行確定性土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的不足，將MonteCarlo模擬引入地累積指數(shù)模型中，并進(jìn)一步通過(guò)數(shù)據(jù)的挖掘和對(duì)土壤中各重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)差異的考量，構(gòu)建了基于不確定性理論的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)法.將所建方法應(yīng)用于實(shí)例區(qū)域，分別構(gòu)建重金屬的實(shí)測(cè)含量參數(shù)和其對(duì)應(yīng)背景值參數(shù)的概率分布模型，設(shè)定模擬中最大實(shí)驗(yàn)量為1000,置信區(qū)間為95%,抽樣方法為拉丁超立方(Latinhypercubesampling),得到基于不確定性理論的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果：評(píng)價(jià)區(qū)域土壤中各重金屬的污染排序?yàn)镃d〉N
2、i〉Zn〉Cu〉Cr,其中，Cd隸屬于嚴(yán)重污染等級(jí)的概率高達(dá)98.1%；Ni和Zn有著明顯的空間分布差異，并且屬于嚴(yán)重污染的概率也分別達(dá)84.5%和87%；Cr和Cu的污染等級(jí)相對(duì)較低?而后，將所得結(jié)果與現(xiàn)行的確定性模型評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明：所建基于不確定性的評(píng)價(jià)模型具有更好的評(píng)級(jí)分辨力，并可更全面、真實(shí)地表征該區(qū)域土壤重金屬的污染特征和概率風(fēng)險(xiǎn)水平.關(guān)鍵詞：不確定性分析；MonteCarlo模擬；土壤；重金屬中圖分類號(hào)：X820.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A土壤是歷史自然體，是位于地球陸地表面和淺水域底部具有生命力、生產(chǎn)力的疏松而不均勻的聚積層，基于土壤
3、形成的生態(tài)環(huán)境體系介于大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的交界面上，是各環(huán)境介質(zhì)的連接紐帶［1］.重金屬是一類持久性有毒物，易通過(guò)食物鏈的生物放大作用在生物體內(nèi)積累，從而對(duì)人群健康和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定產(chǎn)生危害或風(fēng)險(xiǎn)［2］.土壤重金屬污染可改變土壤的理化性質(zhì)，直接或間接破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可通過(guò)土壤農(nóng)作物等多個(gè)途徑的遷移積累對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全和人體健康造成風(fēng)險(xiǎn)，所以土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)作為評(píng)估污染程度和制定污染控制策略的重要參考而被廣泛關(guān)注.國(guó)內(nèi)外現(xiàn)常用的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法主要包括：?jiǎn)我蜃又笖?shù)評(píng)價(jià)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、模糊貼近度法、地累積指數(shù)評(píng)價(jià)法［3］、潛在生態(tài)危害
4、指數(shù)法［4］等.其中地累積指數(shù)評(píng)價(jià)法是由Muller提出的一種可良好表征土壤中重金屬富集污染程度的定量指標(biāo)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于研究評(píng)價(jià)土壤或沉積物中重金屬的污染程度［5-6］.但其在國(guó)內(nèi)外評(píng)價(jià)過(guò)程中仍存在一些缺陷，需要進(jìn)一步完善，主要表現(xiàn)在：1)常用確定性評(píng)價(jià)方法中重金屬含量輸入值的單一確定性與評(píng)價(jià)區(qū)域土壤環(huán)境中重金屬含量的空間差異性之間的矛盾造成了區(qū)域污染評(píng)價(jià)結(jié)果存在較大模糊性；2)不同學(xué)者或決策者選取地球化學(xué)背景值參數(shù)的差異及不同土地利用類型的土壤重金屬背景值的差異造成評(píng)價(jià)結(jié)果缺乏可比性；3)確定性地累積評(píng)價(jià)模型主要表征土壤中各重金屬的富集污染程度，而忽略了
5、不同重金屬之間的生態(tài)毒性差異，這會(huì)導(dǎo)致低含量高毒性的重金屬的污染程度被低估或高含量低毒性的重金屬污染程度被高估.以上3點(diǎn)不足均可能會(huì)誤導(dǎo)最終決策.本研究以地累積模型為基礎(chǔ)，將MonteCarlo模擬引入環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)領(lǐng)域中來(lái)處理參數(shù)不確定性，并在模型內(nèi)嵌入表征不同重金屬的生物毒性差異的權(quán)重系數(shù)，提出了基于不確定性理論的土壤環(huán)境重金屬污染評(píng)價(jià)法.將所建土壤環(huán)境重金屬污染評(píng)價(jià)法在實(shí)例中加以利用和驗(yàn)證，以期為土壤重金屬的污染評(píng)價(jià)、優(yōu)先污染物的控制及區(qū)域污染防控決策的制定提供新思路.1基于MonteCarlo模擬的評(píng)價(jià)法1.1地累積指數(shù)評(píng)價(jià)模型1.2MonteCar
6、lo模擬的應(yīng)用MonteCarlo模擬是由NicholasMetropolis在二次世界大戰(zhàn)期間提出的，而后VonNeumann與StanislawUlam合作建立了概率密度函數(shù)、反累積分布函數(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，以及偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，現(xiàn)此方法在金融工程學(xué)、宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、計(jì)算物理學(xué)等領(lǐng)域已得到應(yīng)用廣泛，效果良好[7-8].土壤環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)是一個(gè)集隨機(jī)性、灰性、模糊性等多種不確定性于一體的系統(tǒng).因此，常規(guī)的確定性評(píng)價(jià)方法不能準(zhǔn)確反映土壤中重金屬污染程度的真實(shí)情況?為了降低模型參數(shù)由于土壤重金屬數(shù)據(jù)空間變異性、不同學(xué)者或決策者采用的地球化學(xué)背景值參數(shù)的差異性和不
7、同土地利用類型的土壤重金屬背景值的差異性等因素帶來(lái)的參數(shù)不確定性，本研究將MonteCarlo模擬引入地累積指數(shù)法.其主要模擬步驟為[8]：1）確定評(píng)價(jià)模型隨機(jī)變量，在本研究中為土壤中重金屬實(shí)測(cè)含量參數(shù)和其所對(duì)應(yīng)區(qū)域土壤背景值參數(shù)；2）構(gòu)建隨機(jī)因素的概率分布模型，在本研究中采用歷史經(jīng)驗(yàn)和實(shí)地采樣檢測(cè)相結(jié)合的方法；3）將所得到的隨機(jī)數(shù)轉(zhuǎn)化為輸入?yún)?shù)的抽樣值，主要方法為MonteCarlo抽樣和拉丁超立方抽樣（LHS）.其中MonteCarlo抽樣一般從樣本分布較少的低概率區(qū)進(jìn)行抽樣，即為偏尾端抽樣；LHS抽樣則是由樣本整體分布考慮，這說(shuō)明相對(duì)于MonteCa
8、rlo抽樣方法，LHS方法更適合構(gòu)建小樣本的概率分布，故本文采用L
