基于熵权的物元分析法在土壤重金属污染评价中的应用

本文运用基于熵权的物元分析法对土壤重金属污染进行综合评价,并将其评价结果与属性识别法、模糊数学法进行对比,结果表明运用物元分析法进行土壤重金属污染评价是可行的,且科学、合理.     

典型区土壤重金属空间插值方法与污染评价

选择最优的空间插值方法对土壤重金属空间分布特征的反映和污染评价具有重要的意义.以湖北省恩施市典型区表层土壤重金属As和Cd为例,选取常用的反距离权重法(IDW)、径向基函数法(RBF)、局部多项式法(LPI)和普通克里格法(OK)进行空间插值,对比分析了不同插值方法的插值精度及结果差异.同时采用地累积指数和指示克里格法(IK)评价了土壤重金属污染状况.结果表明,不同插值方法对于同一种元素的预测误差相差较小,但对土壤重金属含量的空间分布特征存在明显差异,其中LPI法表现出明显的平滑效应,OK法次之,而IDW法和RBF法极大地保留了元素含量的极值信息,插值结果较详尽.为准确了解局部高背景区土壤重金属的空间分布状况,应优选IDW法或RBF法进行插值.以湖北省深层土壤重金属含量算术均值作为背景值,地累积指数污染评价结果显示:As和Cd的超标样点分别占5.5%和99.0%,研究区Cd污染程度较高.IK法污染评价显示:Cd中度-强污染以上的高概率污染区域主要位于研究区的中部,应重视土壤Cd污染分布,并对其有效治理与修复.     

模糊贴近度-灰色关联法评价菜地土壤重金属污染

为避免土壤重金属污染评价中单因子剧烈波动对评价结果的影响,运用Euclid贴近度-灰色关联度法对贵州省8个典型农业区菜地土壤中重金属污染情况进行评价。结果表明,供试样本中由于Cd含量偏高,灰关联度法评价的结果达到Ⅱ级水平,而Euclid贴近度-灰色关联度复合法评价结果为Ⅰ级水平,贴近度大小发生变化,结合供试样点重金属含量特征,Euclid贴近度-灰色关联度法评价结果能更合理地反映样本重金属污染水平。     

几种土壤重金属污染评价方法的对比

土壤重金属污染评价是土壤环境管理的基础性工作,采用合理的污染评价方法,才能识别土壤重金属污染状况,满足土壤环境管理和决策需要。选择单因子指数法、地质累积指数法、次生原生比值法和富集因子法四种方法进行对比分析,并进行实例计算和结果对比评价。结果表明:单因子指数法简单灵活,评价结果能直观反映土壤的污染情况,是比较实用的评价方法,但其将污染等级与元素实际含量简单地看成线性关系,导致评价结果较其它方法偏高。地质累积指数法是在单因子指数法基础上改进而来,计算公式较为简洁,污染评价结果较单因子指数法低。次生原生比值法突出元素形态的影响,未考虑元素总量和背景值,导致评价结果不能有效地与其它评价方法进行比较,在部分数据上还会出现污染浓度高却得到污染等级低的结论。富集因子法不仅考虑了元素的背景值,而且以地球化学过程中人为污染少、化学性质稳定、分析结果精确度高的Fe、Al、Si等元素作为参比元素,评价结果与地质累积指数法具有高度一致性,能够很好地体现土壤污染状况,但参比元素的实测值不易获取。研究结果可为土壤重金属污染评价方法的选取与改进提供基础数据。     

钼矿区农业土壤重金属污染调查与评价

采用单因子污染指数法和多因子综合指数法对葫芦岛市钼矿区的农业土壤重金属污染情况进行评价。评价结果,土壤的主要污染因子为Zn、Cd和Mo,土壤环境质量属严重污染,建议对污染土壤进一步做适宜性评价,采取合理有效的利用保护开发途径。     

土壤质量模糊综合评价权重确定方法探讨

文章采用主成分分析法确定土壤重金属环境质量评价权重,并对超标倍数法、双权重超标赋权法和主成分分析法3种方法进行比较。通过对贵阳市城市土壤中8种重金属污染物进行相关性分析,运用模糊综合评价法对其污染状况进行评价,并对不同权重值所做的评价进行比较。得出结论:主成分分析法从土壤中各重金属的联系出发,可以更好地反映重金属地相互关系;贵阳市城市土壤质量达到中国土壤环境质量标准二级标准,基本不会对植物和环境造成危害和污染。     

污灌区土壤中重金属污染状况与磁化率的相关性分析

根据乌鲁木齐某典型石油化工废水灌溉区土壤样品重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As、Hg、Cd）总量结果,对其进行风险评价,并依据相关性分析结果,尝试用土壤磁化率指示污灌区重金属污染程度。结果表明:研究区土样中8种重金属含量均未超过GB 15681-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》。除Pb以外,其余7种重金属含量均超出新疆农田土壤背景值,其中As、Hg和Cd超出背景值较多。内梅罗综合指数评价结果表明,土壤样品中除Pb以外,其余7种重金属均表现出不同程度的污染,其中Hg与Cd属于重度污染。地质累积指数评价结果表明,土壤样品中As、Hg和Cd的污染状况较重。相关性分析结果表明,该污灌区土壤磁化率与重金属含量之间存在一定程度的相关性,具有很好的指示作用。     

青岛市土壤重金属污染的物元可拓评价

鉴于甶各个单因素评价得到的评价结果存在一定的矛盾性,从而导致土壤重金属污染程度存在不确定性的特点,研究中引入了物元理论和可拓集理论,建立了土壤重金属污染的物元可拓模型.对常规的污染物浓度超标赋权法进行了修正,引进了Hakanson毒性响应系数,使得评价因子的权重不仅能反映污染物浓度的超标状况,还与重金属的毒理性质有关,并将其与传统的定权方法进行对比,发现其修正效果显著,突显了重金属的潜在危害程度.以青岛市为例进行评价方法实证分析:共采集83个土壤样品,在对表层土壤中的Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As6种重金属元素含量进行分析的基础上,采用修正后的重金属权重以及物元可拓模型进行评价;评价结果表明青岛市土壤重金属污染等级以清洁一尚清洁为主,极个别采样点存在轻度或中度污染;模糊数学法评价结果与物元可拓模型的评价结果基本一致,验证了物元可拓模型应用于土壤重金属污染评价的可靠性.     

垃圾填埋场污染土的电性与磁性响应研究

以武汉市二妃山垃圾填埋场为研究对象,运用污染土的电性、磁学以及地球化学等分析手段,借助多元统计方法,研究土壤剖面电性、磁学参数与元素含量之间的关系,探讨土壤电阻率法和环境磁学方法在城镇垃圾填埋场污染土快速监测中应用的可行性.研究表明,电磁法测深技术可获得污染土壤地层的垂向电阻率分布情况,污染后的地层电阻率呈现阶梯变化,具有明显分层现象.说明了电阻率法在污染区域划分具有一定的可能性.根据电阻率垂向特征,对剖面进行了环境磁学和重金属分析的样品采集和测定分析,发现土壤的磁学参数与电阻率、重金属含量具有良好的一致性.污染后土壤具有电阻率减小,磁化率增大,重金属含量升高等特点,证明了电阻率和磁化率都能较好反映出土壤的污染程度.污染土典型样品的热磁曲线表明,污染后的土壤比未受污染的土壤含有更多的铁磁性矿物.由此表明利用土壤电性和磁性对污染程度的指示作用都具有良好的响应,可替代繁琐的重金属检测.     

我国焦化场地多环芳烃和重金属分布情况及生态风险评价

焦化是我国的重工行业,其生产过程中对生态环境造成的严重影响不容忽视.通过收集我国各个地区焦化行业场地的最新污染数据,试图从全国范围展开分析,反映我国焦化行业场地土壤的污染状况.运用质量基准法和毒性当量法对焦化土壤16种多环芳烃的生态风险进行了评价分析,运用地累积指数法和潜在生态风险评价法对8种重金属进行评价分析.结果表明,质量基准法计算我国各地区焦化场地土壤的M-ERM-Q值都大于1.51,为高生态风险,其中北方地区风险等级最高.根据荷兰土壤质量标准,毒性当量法表明,10种多环芳烃的总毒性当量均大于荷兰标准,其土壤呈现污染状态,且北方地区∑1oTEQ远大于荷兰标准,这与质量标准法的评估结果一致;地累积指数法得出Cd和Hg为焦化场地主要污染物,其余元素危害相对较小.潜在生态风险评价表明,各地区焦化场地污染较为严重,山西和河北地区焦化场地的重金属危害程度最为严重,达到重度污染水平.     

某炼铁厂遗留场地重金属污染空间分布特征及风险评价

以某炼铁厂遗留污染场地作为研究区域,共采集土壤样品598个、地下水样品7个,在详细调查研究区土壤和地下水重金属污染状况的基础上,运用多元统计分析结合GIS插值方法研究了该炼铁厂遗留场地土壤和地下水中重金属污染的空间分布特征,并通过污染负荷指数法和潜在生态指数法对研究区土壤重金属污染状况和潜在生态风险进行了风险评估.结果...     

BP人工神经网络对长春市土壤质量评价

本文针对城市土壤重金属污染问题,以长春市为例运用人工神经网络理论及方法,建立土壤环境质量评价的BP人工神经网络模型,通过实例分析,并将评价结果与模糊综合评判结果进行了比较,说明运用该模型评价土壤环境质量不但能使评价结果精度大大提高,而且是切实可行的。     

基于粒径的物元分析法评价土壤重金属污染

在考虑土壤中不同粒径分布的基础上,构建了评价土壤重金属污染的物元模型,以最大关联度原则对土壤重金属污染进行污染等级划分。同时选取广西某地区的土壤样品为例进行了实证研究,检测土壤样品中不同粒径中的镉含量,经过土样不同粒径的比例参数改进后的物元分析模型,对研究区土壤镉污染水平进行了等级划分。结果表明,在物元分析法评价达到中度(Ⅳ)和重度污染(Ⅴ)级别的点位,对应的是地累积指数法中的中等-强、强污染级别,对应潜在生态危害指数法中的较重和重的级别。在物元分析法评价达到轻度(Ⅲ)级别的点位,对应的是地累积指数法中的中等污染级别,对应潜在生态危害指数法的中等级别。在物元分析法评价达到尚清洁(Ⅱ)级别的点位,对应的是地累积指数法中的轻度-中等污染级别,对应潜在生态危害指数法中的低等级别。因此,该改进后的物元分析法与传统方法的评价结果有一致性。     

几种区域土壤重金属污染评价方法的比较研究

根据昆山市2 km×2 km网格土壤采样重金属测试数据,选取As、Cd作为代表元素,以地累积指数为污染指数,运用简单数理统计、正态模糊数与核密度估计对区域土壤重金属总体污染程度进行了评价,系统比较了不同评价方法的结果差异.结果表明:评价的便捷性上,3种方法的排序是简单数理统计正态模糊数法≥核密度估计;结果的准确性上,与简单数理统计相比,正态模糊数法和核密度估计能较敏感地显示研究区域分布极少的污染等级区域,3种方法下研究区As总体污染评价的平均地累积指数相对于参照值的偏差分别为19.2%、19.2%、15.4%,Cd的分别为14.3%、14.3%、10.7%,准确度排序为核密度估计正态模糊数法=简单数理统计,结果所包含信息的全面性上,为正态模糊数法核密度估计=简单数理统计,应用正态模糊数法评价能得到表征总体污染程度的区间数,核密度估计与简单数理统计只能得出唯一值.     

南丹矿区周边农田土壤质量综合评价研究

目前的土壤质量综合评价存在评价灵敏度高度依赖样本选取、评价结果不够全面、肥力指标选取比较主观等问题,应用受到限制.因此,本研究在现有土壤质量综合评价方法基础上,引入动态加权评估法,对土壤质量指数法进行改进,提出改进土壤质量指数法（I-SQI）.通过实例进行I-SQI与改进的内梅罗综合指数法（I-NPI）和逼近理想解排序法（TOPSIS）的对比分析,发现I-SQI对不同状况的土壤都表现出较好的适用性,评价结果全面且灵敏性高,有效地解决了目前方法存在的问题.应用该方法对广西南丹矿区周边农田土壤进行综合评价,结果发现：(1)研究区土壤肥力处于中等及以下水平,可交换钙、粘粒、电导率、总氮、速效钾、容重这6个指标是影响研究区农田土壤肥力的关键指标;(2)研究区大部分农田存在重金属污染,As、Cd、Pb和Zn4种重金属元素是影响矿区土壤环境质量的主要污染因子;(3)研究区农田土壤质量以不及格和及格为主,亟需得到改善.本研究为土壤质量综合评价的发展提供了新的阶梯.     

地表水污染程度及自净程度的评价方法研究

针对地表水污染现状,提出了采用综合方法对地表水污染情况进行评价的必要性和迫切性,对水体污染程度的＂综合污染指数法、综合营养状态指数法、异养细菌总数法、原生指示动物判别法＂和水体自净程度的＂三氮分析法＂进行了分析比较,并对各种方法的应用特点进行了总结。     

AHP法与模糊综合评价在土壤质量评价中的应用

本文概述了层次分析法(AHP法)和模糊综合评价法的概念及其步骤,重新思考两种方法在土壤重金属污染评价中的应用。以天津市郊区土壤重金属污染评价为例,以天津市土壤重金属含量分级和土壤环境质量综合评价分级为标准,得出天津市郊区土壤重金属污染基本位于Ⅳ到Ⅴ级,属中度、微重度污染。但评价结果由某一种或几种元素权重决定,具有主观性,所以具体还需进一步商讨。     

喀斯特山区茶园土壤重金属污染损失率模型评价研究

以典型喀斯特地区茶园为例,采用污染损失率评价法,针对Hg、As、Cd、Pb、Cr 5种重金属元素对土壤环境质量的影响进行评价。结果表明:1)研究区土壤环境质量整体较好,各重金属单项污染损失率的大小顺序为:Cr>As>Pb>Hg>Cd,24个土壤样点综合污染损失率在7.46%~12.47%,6个土壤采样点综合污染损失率在12.78%~37.63%;2)污染损失率评价模型的评价结果与常见土壤重金属评价模型的评价结果基本吻合,土壤环境处于安全状态,各重金属元素潜在生态风险大小依次为:Hg>Cd>As>Cr>Pb;3)通过GIS对污染损失率评价结果进行空间插值分析,茶园土壤基本处于"尚清洁",中部存在小面积轻污染;Hg、Cd整体清洁,As同时出现少部分轻度和中度污染,Pb呈轻度面状污染;Cr呈现轻度面状污染和中度点源污染。     

基于受体模型与地统计的耕地土壤重金属污染源解析

为探明云南金子河流域耕地土壤重金属污染现状与主要来源,有效开展土壤污染防治, 通过土壤采样与数据统计分析评价了金子河流域典型耕地的重金属污染风险,采用指示克里格方法阐明了研究区重金属元素的空间分布,使用主成分分析-多元线性回归(PCA-MLR)模型进行土壤重金属源解析,并量化其贡献率. 内梅罗综合污染指数法评价结果表明,本研究区中90.79%的土壤点位为重度污染,土壤整体处于重度污染水平. 指示克里格插值结果显示,元素Cd、As、Pb污染的高概率区域主要分布在研究区西部与西南部,Cd、Pb污染的高概率区域主要分布在研究区北部,而Cd、As、Pb污染的低概率区域主要分布在研究区东部及东南部. PCA-MLR模型解析重金属污染来源包括:研究区整体自然源贡献率为12.79%,工业源贡献率为87.21%;东岸自然源、工业源贡献率分别为92.46%、7.54%,西岸自然源、工业源贡献率分别为8.98%、91.02%. 研究显示,金子河流域西岸区域的重金属污染风险明显高于东岸区域,分区域进行源解析可以有效揭示局部污染特性,更为准确地识别污染来源.      

水稻土重金属空间分布的随机模拟和不确定评价

以杭嘉湖平原为样区,利用普通克立格法和序贯高斯模拟方法对土壤Cu的空间分布进行估值和模拟,并利用序贯指示模拟进行不确定性评价.结果表明,样区北部区域土壤Cu含量较高.由普通克里格法得到的土壤Cu的空间分布整体比较连续,具有明显的平滑效应,估值结果数据的分布频率趋于平缓.序贯高斯模拟结果整体分布相对离散,突出了原始数据分布的波动性,其模拟结果数据的分布频率相对集中.以35 mg·kg-1作为土壤Cu含量的阈值进行的序贯指示模拟结果显示,在土壤Cu含量较高的北部地区超过阈值的概率超过80%,而南部很多相对含量低的地区该概率值都低于10%.以超阈值概率为0.85和0.75来选取Cu的高污染风险区进行空间不确定评价结果表明,联合概率比单点统计的概率更为严格,在划分较大范围污染区域时,最好同时采用联合概率来进行信度评价.