某礦區(qū)表層土壤重金屬污染的模擬分析

韓亞奇，王 鐵

（1. 山西煤炭運銷集團 長治有限公司，山西 長治 046000；2. 山西汾西礦業(yè)集團 新峪煤礦，山西 孝義 032300）

1 概述

針對礦區(qū)表層土壤重金屬污染現(xiàn)狀，要求知道各種重金屬在礦區(qū)的空間分布，對所選樣點進行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計。由于測定的數(shù)據(jù)很龐大且零散，故用MATLAB描點繪圖，直觀反應出各種重金屬在圖中的分布。經(jīng)對數(shù)據(jù)分析，將各重金屬按照濃度高低分成不同階段，運用繪點表示各個采樣的位置，運用顏色深淺表示濃度高低，得出各重金屬在各區(qū)域的空間分布圖，以便有效指導污染治理。

2 圖表概述與區(qū)域劃分

根據(jù)模擬礦區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境的采樣數(shù)據(jù)繪制了討論問題的有關(guān)圖形：圖1為某礦區(qū)五種功能區(qū)的大致分布圖；圖2為某礦區(qū)海拔高度的分布圖；圖3~圖7為第i種金屬在礦區(qū)范圍內(nèi)的空間分布圖（i=1,2,…,5）。

繪制這些圖表，是為直觀看出各重金屬濃度與功能區(qū)之間的關(guān)系以及重金屬濃度與海拔高度的關(guān)系。

為了便于說明問題和分析數(shù)據(jù)，我們把礦區(qū)劃分為 6個區(qū)域：A區(qū)表示的范圍是 [0，10000]×[0，10000]；B 區(qū)表示的范圍是 [0，10000]×[10000，20000]；C 區(qū)表示的范圍是[10000，20000]×[0，10000]；D 區(qū)表示的范圍是 [10000，20000]×[10000，20000]；E區(qū)表示的范圍是 [20000，30000]×[0，10000]；F 區(qū)表示的范圍是[20000，30000]×[10000，20000]。

圖1 某礦區(qū)五種功能區(qū)的大致分布圖

圖2 某礦區(qū)海拔分布的大致平面圖

3 各種重金屬在礦區(qū)范圍內(nèi)的空間分布圖表

1）As在礦區(qū)范圍內(nèi)空間分布圖和平均含量，見圖3和表1。

圖3 As的濃度區(qū)間分布圖

表1 As平均含量表

2）Cr在礦區(qū)范圍內(nèi)空間分布圖和平均含量，見圖4和表2。

圖4 Cr的濃度區(qū)間分布圖

表2 Cr平均含量表

3）Cu在礦區(qū)范圍內(nèi)空間分布圖和平均含量，見圖5和表3。

圖5 Cu的濃度區(qū)間分布圖

表3 Cu平均含量表

4）Hg在礦區(qū)范圍內(nèi)空間分布圖和平均含量，見圖6和表4。

圖6 Hg的濃度區(qū)間分布圖

表4 Hg平均含量表

5）Zn在礦區(qū)范圍內(nèi)空間分布圖和平均含量，見圖7和表5。

圖7 Zn的濃度區(qū)間分布圖

表5 Zn平均含量表

4 數(shù)據(jù)分析

按照5個濃度分布圖做定出性分析：①As在A、B區(qū)含量偏高，說明這些區(qū)域污染較重；在C、E、F區(qū)含量在正常范圍內(nèi)，說明該區(qū)域沒有污染；在D區(qū)重金屬含量雖然超過背景值，但差值較小，說明該區(qū)只是輕度污染。②Cr僅在A區(qū)含量較高，說明在此區(qū)受到了污染；在B、C、D、E、F區(qū)都沒有明顯的污染，說明Cr在該區(qū)污染程度較輕。③Cu在A、B、C、D、E五個區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)明顯的超標現(xiàn)象，（其中A、B兩區(qū)尤為嚴重），故其污染嚴重；圖中F區(qū)沒有污染。④Hg在A、B、C、D區(qū)含量明顯偏高（尤其是A、B區(qū)濃度特別高），說明這些區(qū)域為重度污染區(qū)；而在E、F區(qū)含量正常，沒有污染。⑤Zn在A、B、C、D區(qū)含量較高（尤其是A區(qū)最多），受到了污染；E、F區(qū)含量處于正常范圍內(nèi)，未被污染。如表6所示。

表6 功能區(qū)重金屬的平均含量 （μg·g-1）

5 結(jié)論

根據(jù)功能區(qū)分布圖、五個重金屬濃度分布圖及其表格可得：生活區(qū)、工業(yè)區(qū)的多種重金屬含量超標，說明這兩個區(qū)域污染較嚴重；礦區(qū)主干道路區(qū)及綠化區(qū)的有些金屬含量較高，在一定程度上也受到不同重金屬的污染；山區(qū)的各種重金屬含量較正常。

[1]趙靜，但琦.數(shù)學建模與數(shù)學實驗[M].北京：高等教育出版社,2002.

[2]李海霞，胡振琪，李寧，等.淮南某廢棄礦區(qū)污染場的土壤重金屬污染風險評價[J].煤炭學報,2008(4)：423-426.

[3]王心義，楊建，郭慧霞.礦區(qū)煤矸石堆放引起土壤重金屬污染研究[J].煤炭學報,2006(12):808-812.

[4]劉紅俠，王小英，韓寶平.兗州礦業(yè)集團鮑店礦區(qū)土壤重金屬污染評價[J].能源環(huán)境保護,2004(4):56-58.

[5]郭偉，趙仁鑫，張君，等.內(nèi)蒙古包頭鐵礦區(qū)土壤重金屬污染特征及其評價[J].環(huán)境科學,2011(10):3100-3105.