城区土壤重金属污染研究
城区土壤重金属污染研究[20191219200401]
近年，我国频频爆出重金属污染事件，以至于重金属污染成为当前人们关注的热点话题之一。重金属污染程度，以及污染来源，特别是土壤重金属污染也成为学者关注的问题之一。本文以长三角地区常熟市城区中的各功能区为例，首先利用随机抽样的方法在相关区域选择取样点，然后利用原子吸收光谱仪测量出样本中重金属含量，在分析各功能区土壤中铜、锌、铅、镍和铬5种重金属含量及其变化趋势的基础上，以该地区土壤重金属的基线值为基准，利用土壤环境质量评价的一种新评价理论—污染损失率法进行评价，计算出重金属污染损失率，提出了常熟市城区参数和参考值，客观反映常熟城区土壤环境质量现状。同时运用插值分析法，确定污染源的位置，并运用偏微分方程模型找出了污染源的传播方式。因此，需要对重金属的来源进行有效控制，以降低土壤重金属的积累，减少由此带来的环境污染和经济损失。
关键词：污染损失率，加权平均，插值法，偏微分方程
1、引言 1
1.1本文研究的背景和意义 1
1.2国内研究现状 1
1.3本文的研究思路和主要内容 2
1.4 本文创新之处 2
2、样品的采集和分析方法 3
2.1样品的采集 3
2.2土样的分析 3
3、基于污染损失率法的评价模型 4
3.1环境污染的“S”型非线性效应 4
3.2污染损失函数及实证分析 4
3.3 结论分析 7
4、污染源的确定 9
4.1 插值分析法 9
4.2 偏微分方程模型 10
5、结论与对策建议 14
5.1结论 14
5.2 模型的评价 14
5.3 常熟城区土壤重金属污染的治理对策 15
1、引言
1.1本文研究的背景和意义
改革开放以来，我国经济发展取得的成就举世瞩目，但经济发展的同时，也伴随着人口剧增、环境污染等问题，这些问题越来越制约经济的发展。其中环境问题，特别是土壤污染问题越来越引人关注。交通、生活等大量的污染物进入土壤或通过其他载体（如动植物等）最终分解进入土壤，当这些污染物达到某城市的荷载上限时，就会由原来的“安静”状态活跃起来，而城市的土壤性质也发生改变。某些有“毒”的重金属不能被分解，进而通过物理或化学过程进入人体，影响人体健康，甚至破坏整个城市的生态系统，这就使得城市土壤污染研究也变得刻不容缓。依托长江三角洲的地理优势，江苏省常熟市在经济快速发展的同时，城市化步伐日渐加快。作为大型服装交易市场，城区人口密集，经济发展伴随着环境问题，土壤污染就是其中之一。通过对土壤重金属污染的研究，可以分析出土壤中重金属超标的元素，从而及时对受污严重地方进行修复，实现常熟经济的可持续发展。因此，运用统计方法，研究土壤污染程度，确定土壤污染源，美化环境，优化经济发展的软环境，对于常熟经济发展具有重要的理论和现实意义。
1.2国内研究现状
近年来，环境问题一直是人们关注的热点问题，也是学者研究较多的问题。其中，土壤污染研究也是研究较多的课题。目前，关于土壤污染研究方法大多数采用的是运用污染损失率法。朱发庆，高冠民，李国倜，栗晋斌，秦工一（1993）主要对污染损失率模型进行了详细的叙述，同时以武汉市东湖水为例进行了研究，发现其污染比较严重，对经济、生活造成了损失[1]。刘年丰，郭继孝，刘宝珠（1997）利用污染损失模型对武汉地区东西湖几个农场土壤污染情况进行研究[2]。宋新山，阎百兴，何 岩（2001）通过对环境质量的非线性行为，依据多项污染物共同作用机理，以大气污染为例，综合污染损失模型进行定义，对污染损失模型进行系统的阐述[3]。余立斌，张江山，王菲凤（2008）根据污染损失模型结合土壤环境污染的特征,尝试将污染损失率法应用于福州市郊菜区土壤环境质量评价中,并同时计算评价样本的密切值,发现污染损失率法与密切值法的评价结果基本一致,前者表现出对样本中超标较严重的污染因子有更强的分辨率[4]。徐欣，马建华，韩晋仙（2009）以开封市化肥河污灌区为例，应用污染损失率法对土壤质量环境进行了评价，得出Cd、As单项污染损失率高于其他重金属,大部分样本点属于中度污染的结论[5]。
关于县及县级市土壤污染研究目前还是比较少见。对常熟土壤污染研究，从公开发表的文献看，比较典型的是马成玲，周健民，王火焰，杜昌文，黄标(2006)对常熟农田重金属含量进行了调查，并以常熟农田土壤背景值和国家土壤环境质量标准结合指数评价法进行了评价，发现背景值下各元素皆超标，国家二级指标下有超标率，但并不严重（Hg除外）[6]。
本文就常熟城区土壤中重金属元素污染状况和主要污染源确定两个方面，采用污染损失率法和插值法进行研究，分析了常熟市土壤重金属污染这状况，并提出了污染源传播方式。
1.3本文的研究思路和主要内容
本文以常熟市土壤重金属为研究对象，结合相关研究，通过对重金属污染现状选择了合适的评价方法，同时通过重金属在土壤中扩散方程，找出其污染源，并对其提出解决措施。
首先，分析研究课题的可行性并制定缜密的研究方案，与此同时学习并掌握了相关统计采样及化学测量、数学物理方程、多元统计分析及相关软件的操作知识。其次，对常熟市的居民区、交通区和商业区的分布进行实地考察后，根据其具体分布状况确定采样方案，并对土样利用化学仪器进行分析得出样本数据，同时对数据异常点利用统计的方法进行恰当的处理。然后，通过对样本数据分析，选择合适的评价方法，同时结合实际情况对土壤重金属污染进行评价，通过重金属扩散方程，确定污染源。最后，结合本文研究，提出了改进土壤污染的对策和建议。
1.4 本文创新之处
1)本文是首次基于实测数据对县级市市区的城市土壤重金属污染状况的实证分析。
2)在评价体系上，本文摒弃了以往常用的指数评价法，改用污染损失率法，赋予评价体系明确的物理意义，剔除了指数模型的缺点——仅仅是数学上的处理，主观性较强，缺乏明确的环境意义和直观理解性，各要素之间难于比较。而污染损失率模型恰好能很好的克服这一缺点，客观地反映环境质量的实际状况。
3)在评级时，我们根据核心文献资料，对污染损失进行等级划分，然后对不同元素在各功能区之间进行分别评价以及总体评价，利用加权平均做出更合理的解释。
近年，我国频频爆出重金属污染事件，以至于重金属污染成为当前人们关注的热点话题之一。重金属污染程度，以及污染来源，特别是土壤重金属污染也成为学者关注的问题之一。本文以长三角地区常熟市城区中的各功能区为例，首先利用随机抽样的方法在相关区域选择取样点，然后利用原子吸收光谱仪测量出样本中重金属含量，在分析各功能区土壤中铜、锌、铅、镍和铬5种重金属含量及其变化趋势的基础上，以该地区土壤重金属的基线值为基准，利用土壤环境质量评价的一种新评价理论—污染损失率法进行评价，计算出重金属污染损失率，提出了常熟市城区参数和参考值，客观反映常熟城区土壤环境质量现状。同时运用插值分析法，确定污染源的位置，并运用偏微分方程模型找出了污染源的传播方式。因此，需要对重金属的来源进行有效控制，以降低土壤重金属的积累，减少由此带来的环境污染和经济损失。
关键词：污染损失率，加权平均，插值法，偏微分方程
1、引言 1
1.1本文研究的背景和意义 1
1.2国内研究现状 1
1.3本文的研究思路和主要内容 2
1.4 本文创新之处 2
2、样品的采集和分析方法 3
2.1样品的采集 3
2.2土样的分析 3
3、基于污染损失率法的评价模型 4
3.1环境污染的“S”型非线性效应 4
3.2污染损失函数及实证分析 4
3.3 结论分析 7
4、污染源的确定 9
4.1 插值分析法 9
4.2 偏微分方程模型 10
5、结论与对策建议 14
5.1结论 14
5.2 模型的评价 14
5.3 常熟城区土壤重金属污染的治理对策 15
1、引言
1.1本文研究的背景和意义
改革开放以来，我国经济发展取得的成就举世瞩目，但经济发展的同时，也伴随着人口剧增、环境污染等问题，这些问题越来越制约经济的发展。其中环境问题，特别是土壤污染问题越来越引人关注。交通、生活等大量的污染物进入土壤或通过其他载体（如动植物等）最终分解进入土壤，当这些污染物达到某城市的荷载上限时，就会由原来的“安静”状态活跃起来，而城市的土壤性质也发生改变。某些有“毒”的重金属不能被分解，进而通过物理或化学过程进入人体，影响人体健康，甚至破坏整个城市的生态系统，这就使得城市土壤污染研究也变得刻不容缓。依托长江三角洲的地理优势，江苏省常熟市在经济快速发展的同时，城市化步伐日渐加快。作为大型服装交易市场，城区人口密集，经济发展伴随着环境问题，土壤污染就是其中之一。通过对土壤重金属污染的研究，可以分析出土壤中重金属超标的元素，从而及时对受污严重地方进行修复，实现常熟经济的可持续发展。因此，运用统计方法，研究土壤污染程度，确定土壤污染源，美化环境，优化经济发展的软环境，对于常熟经济发展具有重要的理论和现实意义。
1.2国内研究现状
近年来，环境问题一直是人们关注的热点问题，也是学者研究较多的问题。其中，土壤污染研究也是研究较多的课题。目前，关于土壤污染研究方法大多数采用的是运用污染损失率法。朱发庆，高冠民，李国倜，栗晋斌，秦工一（1993）主要对污染损失率模型进行了详细的叙述，同时以武汉市东湖水为例进行了研究，发现其污染比较严重，对经济、生活造成了损失[1]。刘年丰，郭继孝，刘宝珠（1997）利用污染损失模型对武汉地区东西湖几个农场土壤污染情况进行研究[2]。宋新山，阎百兴，何 岩（2001）通过对环境质量的非线性行为，依据多项污染物共同作用机理，以大气污染为例，综合污染损失模型进行定义，对污染损失模型进行系统的阐述[3]。余立斌，张江山，王菲凤（2008）根据污染损失模型结合土壤环境污染的特征,尝试将污染损失率法应用于福州市郊菜区土壤环境质量评价中,并同时计算评价样本的密切值,发现污染损失率法与密切值法的评价结果基本一致,前者表现出对样本中超标较严重的污染因子有更强的分辨率[4]。徐欣，马建华，韩晋仙（2009）以开封市化肥河污灌区为例，应用污染损失率法对土壤质量环境进行了评价，得出Cd、As单项污染损失率高于其他重金属,大部分样本点属于中度污染的结论[5]。
关于县及县级市土壤污染研究目前还是比较少见。对常熟土壤污染研究，从公开发表的文献看，比较典型的是马成玲，周健民，王火焰，杜昌文，黄标(2006)对常熟农田重金属含量进行了调查，并以常熟农田土壤背景值和国家土壤环境质量标准结合指数评价法进行了评价，发现背景值下各元素皆超标，国家二级指标下有超标率，但并不严重（Hg除外）[6]。
本文就常熟城区土壤中重金属元素污染状况和主要污染源确定两个方面，采用污染损失率法和插值法进行研究，分析了常熟市土壤重金属污染这状况，并提出了污染源传播方式。
1.3本文的研究思路和主要内容
本文以常熟市土壤重金属为研究对象，结合相关研究，通过对重金属污染现状选择了合适的评价方法，同时通过重金属在土壤中扩散方程，找出其污染源，并对其提出解决措施。
首先，分析研究课题的可行性并制定缜密的研究方案，与此同时学习并掌握了相关统计采样及化学测量、数学物理方程、多元统计分析及相关软件的操作知识。其次，对常熟市的居民区、交通区和商业区的分布进行实地考察后，根据其具体分布状况确定采样方案，并对土样利用化学仪器进行分析得出样本数据，同时对数据异常点利用统计的方法进行恰当的处理。然后，通过对样本数据分析，选择合适的评价方法，同时结合实际情况对土壤重金属污染进行评价，通过重金属扩散方程，确定污染源。最后，结合本文研究，提出了改进土壤污染的对策和建议。
1.4 本文创新之处
1)本文是首次基于实测数据对县级市市区的城市土壤重金属污染状况的实证分析。
2)在评价体系上，本文摒弃了以往常用的指数评价法，改用污染损失率法，赋予评价体系明确的物理意义，剔除了指数模型的缺点——仅仅是数学上的处理，主观性较强，缺乏明确的环境意义和直观理解性，各要素之间难于比较。而污染损失率模型恰好能很好的克服这一缺点，客观地反映环境质量的实际状况。
3)在评级时，我们根据核心文献资料，对污染损失进行等级划分，然后对不同元素在各功能区之间进行分别评价以及总体评价，利用加权平均做出更合理的解释。
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