城市表层土壤重金属污染分析-武汉工商学院.doc

PAGE  PAGE 6 城市表层土壤重金属污染分析 刘文斌，刘欢，刘雅晴，程晗?收稿日期：2012-01-05 作者简介：刘文斌（1968—），男，湖南省宁乡县人，武汉长江工商学院副教授。 （武汉长江工商学院 政治与法学学院，湖北 武汉 430065） 摘 要：根据题中给出的已知数据，对城区五个功能区的8种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）的浓度及分布范围，利用matlab软件中插值计算法和绘图功能，绘出了重金属元素在该城区的空间分布图。再运用变异系数值法初步估算出了每个功能区8种元素的变异系数值分析功能区重金属浓度超标情况，进而选用地累积指数法作优化模型，定量分析该城区内不同区域重金属的污染程度。根据采样的现有数据，分析了重金属在土壤中的传播特性，分析了重金属污染物在进入土壤环境系统后的迁移规律，阐述了土壤中重金属传播规律。 关键词：重金属；插值计算；地累积指数；土壤环境系统；传播特征 中图分类号：X833 文献标识号：A 文章编号：2044/ZY（2013）01-0000-00 一、模型1 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。对土壤中重金属的测定、评估以及防止显得尤为重要。 按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。 现对某城市城区土壤地质环境进行调查。为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。利用matlab的绘图功能，对不同功能区内的采样点设置为不同的标签，标示出每种金属元素浓度值进行插值计算（插值函数为griddata）。结合对应采样点的坐标值生成一种元素的等浓度图，依次可绘制出8种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）在该城区的空间分布图。（例如As和Cd元素如下图所示，其它元素类似） 金属As 金属Cd 图形说明：图中等浓度线表示每一种元素在各个功能区的浓度，其区域颜色越深代表浓度越高。 对8种主要重金属元素在采样点处的浓度，利用excel工具中数据统计的描述分析处理，得出各区对应重金属的平均含量（）: 表1 重金属的平均含量 元素As (μg/g)Cd (ng/g)Cr (μg/g)Cu (μg/g)Hg (ng/g)Ni (μg/g)Pb (μg/g)Zn (μg/g)生活区6.27289.969.0249.493.0418.3469.11237.0工业区7.25393.153.41127.5642.319.8193.04277.9山区4.04152.338.9617.3240.9615.4536.5673.29主干道路区5.71360.058.0562.21446.817.6263.53242.8公园绿地区6.26280.543.6430.19114.915.2960.71154.2另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。统计出8种主要重金属元素的背景值，令为重金属元素浓度背景值的平均值, 为重金属元素浓度背景值的上限，为重金属元素浓度背景值的下限。 表 2 8种主要重金属元素的背景值 As (μg/g)Cd (ng/g)Cr (μg/g)Cu (μg/g)Hg (ng/g)Ni (μg/g)Pb (μg/g)Zn (μg/g)平均值3.61303113.23512.33169标准偏差0.93093.683.8614范围1.8~5.470~19013~496.0~20.419~514.7~19.919~4341~97由于各区对应金属含量的平均含量数据，均大于标准值，故采用变异系数值法。 通过单因子评价，可以确定主要的重金属污染物及其危害程度。一般以污染指数来表示，以重金属含量实测值和背景值相除去量纲来计算污染指数 变异系数指标：又称“离散系数”反映单位均值上的离散程度，常用在两个总体均值不等的离散程度的比较上，当所对比的两个数列的水平高低不同时，就不能采用全距、平均差或标准差对比分析，因为它们都是绝对指标，其数值的大小受各单位标志值差异程度的影响；为了对比分析不同水平的变量数列之间标志值的变异程度，就必须消除水平