城市表層土壤重金屬污染分析模型

摘 要 隨著城市人口增容與建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市土壤重金屬污染問題日益突出，城市重金屬污染分析與評(píng)估亟待解決。文章利用某城市提供的8種重金屬元素在不同區(qū)域的濃度含量數(shù)據(jù)，通過空間分布與變異性研究，模擬了8種重金屬元素在該城區(qū)內(nèi)的空間分布，分析城市不同區(qū)域內(nèi)重金屬污染的程度，探討該城市重金屬污染的主要原因。

關(guān)鍵詞 重金屬；元素相關(guān)性；二次趨勢面

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0180-01

隨著我國經(jīng)濟(jì)和城市的發(fā)展，土壤重金屬污染已成為國內(nèi)地球化學(xué)環(huán)境中一項(xiàng)重要內(nèi)容。我們將汞、鎘、鉛、鉻、砷、鋅、銅、鎳合稱為重金屬環(huán)境污染元素，尤其是鉛、汞、銅、鎘及其復(fù)合污染最為嚴(yán)重，這就給土壤資源的保護(hù)，利用與管理帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，現(xiàn)對(duì)某城市城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，對(duì)城區(qū)按照功能劃分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道區(qū)及公園綠地區(qū)等，不同區(qū)域環(huán)境受人類活動(dòng)影響的程度不同。現(xiàn)基于五個(gè)區(qū)域給出的八種重金屬元素濃度含量，通過恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，對(duì)城區(qū)內(nèi)土壤中重金屬的空間分布，各區(qū)域重金屬污染程度及污染原因展開分析。

1 重金屬元素在城區(qū)內(nèi)的空間分布及污染度分析

1.1 重金屬空間分布計(jì)算結(jié)果

對(duì)8種重金屬元素在該城區(qū)的空間分布建立模型，建立取樣點(diǎn)位置與8種重金屬元素含量的二次曲面回歸方程模型如下：

1.2 重金屬污染度分析

具體的單因子污染指數(shù)法如下：

（1）

采用分別代表土壤污染積累起始值、中度污染起始值和重度污染起始值，與的計(jì)算關(guān)系如公式（2）所示。

（2）

根據(jù)式（2）計(jì)算得到污染指數(shù)值來對(duì)重金屬的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中為非污染狀態(tài)；為輕污染狀態(tài)；為中度污染狀態(tài)；為重污染狀態(tài)。

根據(jù)數(shù)據(jù)，計(jì)算出各區(qū)域的污染指數(shù)值，得出8種重金屬元素在不同區(qū)域的污染程度，如表1。

表1 不同區(qū)域的重金屬污染度

As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

生活區(qū) A B A B A A B A

工業(yè)區(qū) A C A C C C D C

山區(qū) A A A A A A A A

交通區(qū) A C C C C C D C

綠地區(qū) A B A A A A B A

2 重金屬污染原因分析

根據(jù)已知的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)建立因子分析模型，建立模型如下：

依據(jù)因子載荷系數(shù)可知f1代表工業(yè)活動(dòng)因子（工業(yè)廢水，廢料火力發(fā)電、鋼鐵冶煉、水泥制造、垃圾焚燒等），f2代表交通活動(dòng)因子（汽車尾氣），f3代表大氣活動(dòng)因子（大氣沉降），f4代表農(nóng)業(yè)活動(dòng)因子（土壤母質(zhì)，有機(jī)肥、化肥和農(nóng)藥的大量使用），f5代表人為活動(dòng)因子（居民生活垃圾）。

3 結(jié)論

經(jīng)過綜上分析我們從元素的角度可以得出砷的污染主要由土壤母質(zhì)（即農(nóng)灌），工業(yè)廢渣廢水（包括礦山開采及冶煉）等引起。鎘的污染主要由有色金屬電鍍、采礦、冶煉等造成的工業(yè)廢水廢渣及農(nóng)藥等通過地表土壤的累積所造成的。銅和汞則都是通過工業(yè)三廢所生產(chǎn)的廢料、城市生活垃圾的堆放、有機(jī)農(nóng)藥等所引起。鎳則是主要來自土壤母質(zhì)。鉛的來源廣泛，可能來源于工業(yè)“三廢”排放、交通運(yùn)輸。在公路兩側(cè)100 m范圍內(nèi)，土壤中鉛的含量可達(dá)千分之一。所以工業(yè)區(qū)和交通區(qū)的土壤含鉛值是非常高的。鋅的主要污染則有可能是來自一些大型的采礦行為、農(nóng)業(yè)活動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊毅恒，韓燕.多維地學(xué)數(shù)據(jù)處理技術(shù)與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[2]隋紅建，吳璇，崔巖山.土壤重金屬遷移模擬研究的現(xiàn)狀與展望[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（6）：197-200.

[3]景銀蘭，谷淑慧.復(fù)雜地形污染物擴(kuò)散模式[J].華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，22（6）400-444.

[4]王學(xué)民.應(yīng)用多元分析[M].上海：上海財(cái)經(jīng)大學(xué)出版社，2004.

作者簡介

王娜（1980-），女，吉林長春人，吉林工程技術(shù)師范學(xué)院講師，吉林大學(xué)博士在讀，主要從事數(shù)字地質(zhì)方面的研究。endprint

摘 要 隨著城市人口增容與建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市土壤重金屬污染問題日益突出，城市重金屬污染分析與評(píng)估亟待解決。文章利用某城市提供的8種重金屬元素在不同區(qū)域的濃度含量數(shù)據(jù)，通過空間分布與變異性研究，模擬了8種重金屬元素在該城區(qū)內(nèi)的空間分布，分析城市不同區(qū)域內(nèi)重金屬污染的程度，探討該城市重金屬污染的主要原因。

關(guān)鍵詞 重金屬；元素相關(guān)性；二次趨勢面

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0180-01

隨著我國經(jīng)濟(jì)和城市的發(fā)展，土壤重金屬污染已成為國內(nèi)地球化學(xué)環(huán)境中一項(xiàng)重要內(nèi)容。我們將汞、鎘、鉛、鉻、砷、鋅、銅、鎳合稱為重金屬環(huán)境污染元素，尤其是鉛、汞、銅、鎘及其復(fù)合污染最為嚴(yán)重，這就給土壤資源的保護(hù)，利用與管理帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，現(xiàn)對(duì)某城市城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，對(duì)城區(qū)按照功能劃分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道區(qū)及公園綠地區(qū)等，不同區(qū)域環(huán)境受人類活動(dòng)影響的程度不同。現(xiàn)基于五個(gè)區(qū)域給出的八種重金屬元素濃度含量，通過恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，對(duì)城區(qū)內(nèi)土壤中重金屬的空間分布，各區(qū)域重金屬污染程度及污染原因展開分析。

1 重金屬元素在城區(qū)內(nèi)的空間分布及污染度分析

1.1 重金屬空間分布計(jì)算結(jié)果

對(duì)8種重金屬元素在該城區(qū)的空間分布建立模型，建立取樣點(diǎn)位置與8種重金屬元素含量的二次曲面回歸方程模型如下：

1.2 重金屬污染度分析

具體的單因子污染指數(shù)法如下：

（1）

采用分別代表土壤污染積累起始值、中度污染起始值和重度污染起始值，與的計(jì)算關(guān)系如公式（2）所示。

（2）

根據(jù)式（2）計(jì)算得到污染指數(shù)值來對(duì)重金屬的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中為非污染狀態(tài)；為輕污染狀態(tài)；為中度污染狀態(tài)；為重污染狀態(tài)。

根據(jù)數(shù)據(jù)，計(jì)算出各區(qū)域的污染指數(shù)值，得出8種重金屬元素在不同區(qū)域的污染程度，如表1。

表1 不同區(qū)域的重金屬污染度

As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

生活區(qū) A B A B A A B A

工業(yè)區(qū) A C A C C C D C

山區(qū) A A A A A A A A

交通區(qū) A C C C C C D C

綠地區(qū) A B A A A A B A

2 重金屬污染原因分析

根據(jù)已知的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)建立因子分析模型，建立模型如下：

依據(jù)因子載荷系數(shù)可知f1代表工業(yè)活動(dòng)因子（工業(yè)廢水，廢料火力發(fā)電、鋼鐵冶煉、水泥制造、垃圾焚燒等），f2代表交通活動(dòng)因子（汽車尾氣），f3代表大氣活動(dòng)因子（大氣沉降），f4代表農(nóng)業(yè)活動(dòng)因子（土壤母質(zhì)，有機(jī)肥、化肥和農(nóng)藥的大量使用），f5代表人為活動(dòng)因子（居民生活垃圾）。

3 結(jié)論

經(jīng)過綜上分析我們從元素的角度可以得出砷的污染主要由土壤母質(zhì)（即農(nóng)灌），工業(yè)廢渣廢水（包括礦山開采及冶煉）等引起。鎘的污染主要由有色金屬電鍍、采礦、冶煉等造成的工業(yè)廢水廢渣及農(nóng)藥等通過地表土壤的累積所造成的。銅和汞則都是通過工業(yè)三廢所生產(chǎn)的廢料、城市生活垃圾的堆放、有機(jī)農(nóng)藥等所引起。鎳則是主要來自土壤母質(zhì)。鉛的來源廣泛，可能來源于工業(yè)“三廢”排放、交通運(yùn)輸。在公路兩側(cè)100 m范圍內(nèi)，土壤中鉛的含量可達(dá)千分之一。所以工業(yè)區(qū)和交通區(qū)的土壤含鉛值是非常高的。鋅的主要污染則有可能是來自一些大型的采礦行為、農(nóng)業(yè)活動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊毅恒，韓燕.多維地學(xué)數(shù)據(jù)處理技術(shù)與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[2]隋紅建，吳璇，崔巖山.土壤重金屬遷移模擬研究的現(xiàn)狀與展望[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（6）：197-200.

[3]景銀蘭，谷淑慧.復(fù)雜地形污染物擴(kuò)散模式[J].華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，22（6）400-444.

[4]王學(xué)民.應(yīng)用多元分析[M].上海：上海財(cái)經(jīng)大學(xué)出版社，2004.

作者簡介

王娜（1980-），女，吉林長春人，吉林工程技術(shù)師范學(xué)院講師，吉林大學(xué)博士在讀，主要從事數(shù)字地質(zhì)方面的研究。endprint

摘 要 隨著城市人口增容與建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市土壤重金屬污染問題日益突出，城市重金屬污染分析與評(píng)估亟待解決。文章利用某城市提供的8種重金屬元素在不同區(qū)域的濃度含量數(shù)據(jù)，通過空間分布與變異性研究，模擬了8種重金屬元素在該城區(qū)內(nèi)的空間分布，分析城市不同區(qū)域內(nèi)重金屬污染的程度，探討該城市重金屬污染的主要原因。

關(guān)鍵詞 重金屬；元素相關(guān)性；二次趨勢面

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0180-01

隨著我國經(jīng)濟(jì)和城市的發(fā)展，土壤重金屬污染已成為國內(nèi)地球化學(xué)環(huán)境中一項(xiàng)重要內(nèi)容。我們將汞、鎘、鉛、鉻、砷、鋅、銅、鎳合稱為重金屬環(huán)境污染元素，尤其是鉛、汞、銅、鎘及其復(fù)合污染最為嚴(yán)重，這就給土壤資源的保護(hù)，利用與管理帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，現(xiàn)對(duì)某城市城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，對(duì)城區(qū)按照功能劃分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道區(qū)及公園綠地區(qū)等，不同區(qū)域環(huán)境受人類活動(dòng)影響的程度不同。現(xiàn)基于五個(gè)區(qū)域給出的八種重金屬元素濃度含量，通過恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，對(duì)城區(qū)內(nèi)土壤中重金屬的空間分布，各區(qū)域重金屬污染程度及污染原因展開分析。

1 重金屬元素在城區(qū)內(nèi)的空間分布及污染度分析

1.1 重金屬空間分布計(jì)算結(jié)果

對(duì)8種重金屬元素在該城區(qū)的空間分布建立模型，建立取樣點(diǎn)位置與8種重金屬元素含量的二次曲面回歸方程模型如下：

1.2 重金屬污染度分析

具體的單因子污染指數(shù)法如下：

（1）

采用分別代表土壤污染積累起始值、中度污染起始值和重度污染起始值，與的計(jì)算關(guān)系如公式（2）所示。

（2）

根據(jù)式（2）計(jì)算得到污染指數(shù)值來對(duì)重金屬的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中為非污染狀態(tài)；為輕污染狀態(tài)；為中度污染狀態(tài)；為重污染狀態(tài)。

根據(jù)數(shù)據(jù)，計(jì)算出各區(qū)域的污染指數(shù)值，得出8種重金屬元素在不同區(qū)域的污染程度，如表1。

表1 不同區(qū)域的重金屬污染度

As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

生活區(qū) A B A B A A B A

工業(yè)區(qū) A C A C C C D C

山區(qū) A A A A A A A A

交通區(qū) A C C C C C D C

綠地區(qū) A B A A A A B A

2 重金屬污染原因分析

根據(jù)已知的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)建立因子分析模型，建立模型如下：

依據(jù)因子載荷系數(shù)可知f1代表工業(yè)活動(dòng)因子（工業(yè)廢水，廢料火力發(fā)電、鋼鐵冶煉、水泥制造、垃圾焚燒等），f2代表交通活動(dòng)因子（汽車尾氣），f3代表大氣活動(dòng)因子（大氣沉降），f4代表農(nóng)業(yè)活動(dòng)因子（土壤母質(zhì)，有機(jī)肥、化肥和農(nóng)藥的大量使用），f5代表人為活動(dòng)因子（居民生活垃圾）。

3 結(jié)論

經(jīng)過綜上分析我們從元素的角度可以得出砷的污染主要由土壤母質(zhì)（即農(nóng)灌），工業(yè)廢渣廢水（包括礦山開采及冶煉）等引起。鎘的污染主要由有色金屬電鍍、采礦、冶煉等造成的工業(yè)廢水廢渣及農(nóng)藥等通過地表土壤的累積所造成的。銅和汞則都是通過工業(yè)三廢所生產(chǎn)的廢料、城市生活垃圾的堆放、有機(jī)農(nóng)藥等所引起。鎳則是主要來自土壤母質(zhì)。鉛的來源廣泛，可能來源于工業(yè)“三廢”排放、交通運(yùn)輸。在公路兩側(cè)100 m范圍內(nèi)，土壤中鉛的含量可達(dá)千分之一。所以工業(yè)區(qū)和交通區(qū)的土壤含鉛值是非常高的。鋅的主要污染則有可能是來自一些大型的采礦行為、農(nóng)業(yè)活動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊毅恒，韓燕.多維地學(xué)數(shù)據(jù)處理技術(shù)與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[2]隋紅建，吳璇，崔巖山.土壤重金屬遷移模擬研究的現(xiàn)狀與展望[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（6）：197-200.

[3]景銀蘭，谷淑慧.復(fù)雜地形污染物擴(kuò)散模式[J].華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，22（6）400-444.

[4]王學(xué)民.應(yīng)用多元分析[M].上海：上海財(cái)經(jīng)大學(xué)出版社，2004.

作者簡介

王娜（1980-），女，吉林長春人，吉林工程技術(shù)師范學(xué)院講師，吉林大學(xué)博士在讀，主要從事數(shù)字地質(zhì)方面的研究。endprint