系統(tǒng)工程與決策分析土壤重金屬污染分析

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1、.城市表層土壤重金屬污染分析一、問(wèn)題背景隨著城市的發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)城市環(huán)境質(zhì)量的影響日顯突出。土壤是自然環(huán)境系統(tǒng)中一個(gè)很重要的子系統(tǒng)，人類活動(dòng)所產(chǎn)生的很多污染物，尤其是重金屬，都是通過(guò)這個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)入食物鏈，最終危害到人體的健康，因此，對(duì)于土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定重金屬的污染來(lái)源，為土壤污染防治和管理提供科學(xué)依據(jù)，就變得極為重要。對(duì)城市土壤地質(zhì)環(huán)境異常的查證，以及如何應(yīng)用查證獲得的海量數(shù)據(jù)資料開(kāi)展城市環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，研究人類活動(dòng)影響下城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。二、城區(qū)重金屬的污染程度綜

2、合評(píng)價(jià)按照功能劃分，城區(qū)一般可分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)及公園綠地區(qū)等，不同的區(qū)域環(huán)境受人類活動(dòng)影響的程度不同。2.1土樣的采集、處理與分析為此，將所考察的城區(qū)劃分為間距1公里左右的網(wǎng)格子區(qū)域，按照每平方公里1個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)表層土（0~10厘米深度）進(jìn)行取樣、編號(hào)，并用GPS記錄采樣點(diǎn)的位置（見(jiàn)圖1）。應(yīng)用專門(mén)儀器測(cè)試分析，獲得了每個(gè)樣本所含的多種化學(xué)元素的濃度數(shù)據(jù)。另一方面，按照2公里的間距在那些遠(yuǎn)離人群及工業(yè)活動(dòng)的自然區(qū)取樣，將其作為該圖1城區(qū)采樣點(diǎn)位置城區(qū)表層土壤中元素的背景值。2.2土樣重金

3、屬濃度的空間分布根據(jù)所得到的樣本數(shù)據(jù)，可以畫(huà)出8種重金屬濃度的空間分布圖，來(lái)對(duì)城市的土壤地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行初步認(rèn)識(shí)。通過(guò)matlab軟件，利用griddata（），contourf...（）函數(shù)，可以畫(huà)出各重金屬二維等濃度空間分布圖。參照右邊的顏色條，坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)顏色條的數(shù)值越高表示該點(diǎn)金屬濃度越高。2.3重金屬污染程度和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法...土壤污染評(píng)價(jià)是土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)的核心部分，主要包括單項(xiàng)（單因子）污染評(píng)價(jià)和多項(xiàng)（多因子）污染綜合評(píng)價(jià)［1］2.3.1單項(xiàng)污染分級(jí)指數(shù)法污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參考吉林省地質(zhì)調(diào)查院《

4、東北平原長(zhǎng)春經(jīng)濟(jì)區(qū)區(qū)域環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查與評(píng)價(jià)》項(xiàng)目報(bào)告，以測(cè)區(qū)土壤地球化學(xué)背景為基礎(chǔ)，借鑒國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確定污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。以測(cè)區(qū)背景平均值為重金屬元素累積起始值（Xa），測(cè)區(qū)背景上限為污染起始值（Xc），國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二類標(biāo)準(zhǔn)作為輕度污染起始值（Xn），土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的三類標(biāo)準(zhǔn)作為重污染起始值（Xp）（表1）。表1污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)元素積累起始值污染起始值輕污染起始值重污染起始值A(chǔ)s(μg/g)3.65.42530Cd(ng/g)1301903001000Cr(μg/g)3149300400C

5、u(μg/g)13.220.4100400Hg(ng/g)35515001500Ni(μg/g)12.319.950200Pb(μg/g)3143300500Zn(μg/g)6997250500污染分級(jí)指數(shù)是指某一污染物影響下的環(huán)境污染指數(shù)，可以反映出各污染物的污染程度。根據(jù)公式（1）計(jì)算出的單項(xiàng)污染分級(jí)指數(shù)，對(duì)單項(xiàng)污染程度進(jìn)行分級(jí)。Ci≤Xa時(shí)，Pi＝Ci／XaXa＜Ci≤Xc時(shí),Pi＝1＋（Ci－Xa）／（Xc－Xa）Xc＜Ci≤Xn時(shí)，Pi＝2＋（Ci－Xc）／（Xn－Xc）（1）Xn＜Ci≤Xp時(shí)

6、，Pi＝3＋（Ci－Xn）／（Xp－Xn）Ci>Xp時(shí)，Pi＝4＋（Ci－Xp）／（Xp－Xn）式中，Pi為污染分級(jí)指數(shù)，Ci為土壤中污染物i的實(shí)測(cè)濃度值，Xa為累積起始值，Xc為污染起始值，Xn為輕污染起始值，Xp為重污染起始值。土壤單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。表3土壤單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)指數(shù)質(zhì)量等級(jí)分級(jí)指數(shù)質(zhì)量等級(jí)分級(jí)指數(shù)質(zhì)量等級(jí)Pi＜1清潔2≤Pi＜3輕污染Pi〉4重污染1≤Pi＜2潛在污染3≤Pi＜4重度污染注：參考《東北平原長(zhǎng)春經(jīng)濟(jì)區(qū)區(qū)域環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查與評(píng)價(jià)》項(xiàng)目報(bào)告。...2.3.2內(nèi)梅

7、羅綜合污染指數(shù)法單項(xiàng)污染分級(jí)指數(shù)法評(píng)價(jià)土壤重金屬污染狀況，只能分別了解每種重金屬在長(zhǎng)春市表層土壤的污染狀況。內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)土壤重金屬污染狀況則可以了解這4種重金屬在表層土壤的綜合污染狀況。為了突出環(huán)境要素中濃度最大的污染物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)研究區(qū)土壤重金屬污染進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)［2］，計(jì)算公式為：P綜＝［（Pimax^2＋Piave^2）／2］^(1／2)（2）式中，P綜為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，Pi為單項(xiàng)污染分級(jí)指數(shù)，計(jì)算公式見(jiàn)公式（1），Pimax為所有元素污染指數(shù)最大值，Pia

8、ve為所有元素污染指數(shù)平均值。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)反映了各種污染物對(duì)土壤的作用，同時(shí)突出了高濃度污染物對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，可按內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)劃定污染等級(jí)，其中土壤污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。表4土壤內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［3］等級(jí)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)污染等級(jí)IIIIIIIVVP綜<0.7清潔0.7＜P綜<=1.0警戒線1.0＜P綜<=2.0輕度污染2.0＜P綜<=3.0重度污染P>3重污染2.4各功能區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)方法