城市表層土壤重金屬污染綜合評價方法

許丁丁　朱宇翔

（沈陽航空航天大學創新創業學院遼寧沈陽110136）

城市表層土壤重金屬污染綜合評價方法

許丁丁朱宇翔

（沈陽航空航天大學創新創業學院遼寧沈陽110136）

為了評估城市表層土壤重金屬污染對市民健康狀況的影響，本文首先采用了瑞士著名地球化學家Hakanson（1980）年提出的潛在生態指數法（The Potential Ecological Risk Index,RI）對2011年數學建模A題的樣本數據進行分析。之后，針對城市表層土壤重金屬污染對市民健康狀況的影響方式，提出了相對人口密度θ和污染效果指數χ，加以改進，并給出整體分布圖。其實際意義為：通過這樣的方法，評價在人口密度不均勻、污染效果變化的城市，表層土壤重金屬污染對市民健康的影響大小。

潛在生態指數法；表層土壤；重金屬污染；人口密集指數；污染效果

現有的評價系統在此方面各有利弊[1]：內梅羅綜合污染指數法能夠客觀地反映各污染物對土地環境的作用；污染負荷指數法能夠高度概括調查區域的污染物分布，方便比較；地質累計指數法給出直觀的重金屬污染級別。但是以上方法不能兼顧不同重金屬的不同毒性且綜合多種重金屬的污染程度，所以本項目采用潛在生態指數法，綜合考慮土壤重金屬含量、重金屬的生態效應、環境效應和毒理學，對于重金屬的毒性在土壤中的遷移轉化規律和評價區域對重金屬污染的敏感性，設定合理權數。

在對樣本數據進行初步地數據分析之后，針對于城鎮地區人口分布不均勻、污染效果差距明顯，對潛在生態指數法改進，加以人口密集指數θ和污染效果指數χ。

1潛在生態指數法

潛在生態危害指數法是瑞典學者Hakanson應用沉積學原理評價重金屬污染與生態危害的方法。其計算方法是按照單因子危害指數和綜合多因子潛在生態危害指數進行分級，計算公式為：

本項目以2011年數學建模A題數據為樣本，依據公式通過插值計算出整個地區的綜合多因子潛在生態危害指數分布圖。

圖1綜合多因子潛在生態危害指數分布圖

由圖中可以得到，如圖ABC三處的綜合多因子潛在生態危害指數最高，污染最嚴重，其功能區分別為A工業區、B交通區、C交通區。A地區的主要污染原因可能是工業“三廢”未按標準處理排放造成的，B和C地區主要污染原因是汽車尾氣的直接排放，造成在交通區里重金屬的富集。

2對潛在生態指數法的改進

ABC地中，A地污染程度最大。常識上判斷，若與A地區相同濃度重金屬分布在居民區，即人口較集中的地區，對市民健康影響程度更加嚴重。可以這樣解釋，Hakanson潛在生態指數法有一個假設，即考察區域的生物密度相同或相似，也就是說，這片區域各樣本點的相對生物密度為1。而實際上，城市地區的人口分布并不平均，山區的人口密度較低，居民區的人口密度較高，所以為了表征人口密度的影響，采用不同地區間的相對人口密度作為參數。計算公式為：

其中為各功能區的人口密度，ρ軃為樣本人口密度。

其次，在污染傳播途徑方面，表層土壤重金屬通過地面揚塵、食物鏈傳遞、水污染等方式進入人體。食物鏈傳遞和水污染在空間分布中無規律性，并且可以由食品監管和水質監測人為控制，所以本評價系統以地面揚塵為主要因素。表層土壤重金屬通過地面揚塵的危害條件為一定風速和人口滯留時間。大多城鎮地區地勢平穩，各功能區風速條件差距不大，所以本評價系統以相對人口滯留時間作為污染效果指數χ。

其中ti為各功能區的居民滯留時間，t軃為樣本居民平均滯留時間。

單因子危害在各個功能區的分布很明顯，影響因素的改進意義不大，所以只考慮綜合多因子潛在生態危害指數分布。

3結語

3.1相同濃度的重金屬分布，人口的集中和滯留對污染程度起著放大作用。同時提醒相關部門，在布置城市的功能區時，首先考慮項目污染情況及其周邊環境的人口密度，以減少對市民健康的傷害。

3.2治理城市表層土壤重金屬污染時，針對交通污染對人體危害極大的情況，對城市交通管理中的尾氣排放標準，作進一步的調整。

3.3考慮到它的傳播途徑主要由氣流引起的風沙、粉塵，應大力提高綠化面積，有效吸附土壤和空氣中的污染物，降低空氣中相應污染物的含量。

[1]朱兆洲.土壤重金屬污染評價方法[J].生態學雜刊,2011,30(5).

[2]徐爭啟.潛在生態危害指數法中重金屬毒性系數計算[J].環境可續與技術,2008(2).

該項目由大學生創新創業訓練計劃dcs13062資助。