土壤重金属的污染评价

1、 图1采样点分布图图2功能区分布图其中，在图2中，深蓝色代表1类区（生活区），浅蓝色代表2类区（工业区），浅绿色代表3类区（山区），浅黄色代表4类区（主干道路区），橙黄色代表5类区（公园绿地区）。 图3城区土壤中As空间分布特征 图4城区土壤中Cd空间分布特征 图5城区土壤中Cr空间分布特征 图6城区土壤中Cu空间分布特征 图7城区土壤中Hg空间分布特征 图8城区土壤中Ni空间分布特征 图9城区土壤中Pb空间分布特征 图10城区土壤中Zn空间分布特征 在图3图10中，运用类比法，将图中封闭曲线与等高线相对比，可以分析得：封闭曲线越密集则表示城区土壤中重金属元素的浓度越高，即重金属元素的浓度按照

2、深蓝色浅蓝色浅绿色浅黄色橙黄色逐级递减。由图分析8种主要重金属元素的空间分布，具体如下： 结合图4和图9可知，Cd、Pb和Zn在城区土壤中的空间分布可近似的看成是一个带状的污染源，呈带状分布，这主要来自主干道路区的污染。 结合图3和图8可知，As和Ni两种元素的分布没有出现明显的富集，且不在生活区和工业区。说明人类活动对As和Ni两种元素的分布影响不大。所以可以推断这两种元素主要是自然来源 ，另外它们的含量和土壤背景值较为接近，说明它们的含量主要受土母质影响。 结合图5可知，Cr的污染源属于面积型，主要分布在工业区。 结合图6可知，高含量Cu主要集中在该城区的东南部地区，为局部密集型分布，主要

3、来源于工业区和生活区，以及主干道路区。 结合图7可知，高含量Hg为局部面积行分布，主要来源于工业区和生活区，以及主干道路区。综合上述分析可知，该城区表层土壤中镉shen（Cd）、汞（Hg）、土壤重金属的污染评价（污染负荷指数法）问题的分析：在本城区的各个不同的区域环境受人类活动影响的程度不同，对获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据进行分析。为分析重金属污染程度，我们采用污染负荷指数法。具体步骤如下：一、分别计算出319个采样点中8种重金属元素的最大污染系数的最大值、最小值、平均值；二、分别计算出8种元素综合在319个采样点的污染负荷指数；三、把319个采样点划分为五个区域，据每个区域采样

4、点的具体个数及其每个采样点的污染负荷指数计算出每个区域的污染负荷指数，例如：生活区有44个采样点，令44个采样点的污染负荷指数相乘得到一个数据，再把这个数据开44次方。四、据污染负荷指数的等级及每个区域每种元素的最大污染系数的平均值分析污染程度。建立模型：1.污染负荷指数法的引入环境质量评价是环境污染评估和治理的前提，目前对环境质量评价有多种方法。污染负荷指数法（Pollution Load Index）是Tomlinson等人在从事重金属污染水平的分级研究中提出的一种评价方法；主要针对某一点污染的贡献程度及在时间、空间上的变化趋势。2.污染负荷指数的计算（1）采样点土壤重金属元素的数据分析1

5、）各功能区土壤样品的分析各功能区土壤样品的分析（主要重金属元素的浓度）区域元素As (g/g)Cd (ng/g)Cr (g/g)Cu (g/g)Hg (ng/g)Ni (g/g)Pb (g/g)Zn (g/g)1类区最大11.45 1044.50 744.46 248.85 550.00 32.80 472.48 2839.47 最小2.34 86.80 18.46 9.73 12.00 8.89 24.43 43.37 平均6.27 289.96 69.02 49.40 93.04 18.34 69.11 237.01 2类区最大21.87 1092.90 285.58 2528.48 13

6、500.00 36.00 434.80 1626.02 最小1.16 114.50 15.40 12.70 11.79 4.27 31.24 56.33 平均7.25 393.11 53.41 127.54 642.36 19.81 93.04 277.93 3类区最大10.99 407.60 173.34 69.06 206.19 74.03 113.84 229.80 最小1.77 40.00 16.20 2.29 9.64 5.51 19.68 32.86 平均4.04 152.32 38.96 17.32 40.96 15.45 36.56 73.29 4类区最大30.13 1619.

7、80 920.84 1364.85 16000.00 142.50 181.48 3760.82 最小1.61 50.10 15.32 12.34 8.57 6.19 22.01 40.92 平均5.71 360.01 58.05 62.21 446.82 17.62 63.53 242.85 5类区最大11.68 1024.90 96.28 143.31 1339.29 25.80 117.40 1389.39 最小2.77 97.21 16.31 9.04 10.00 7.60 26.89 37.14 平均6.26 280.54 43.64 30.19 114.99 15.29 60.71

8、 154.24 全城区最大10.74 1619.80 258.15 2528.48 16000.00 142.50 172.48 3760.82 最小1.61 40.00 15.32 2.29 8.57 4.27 19.68 32.86 平均5.86 302.40 53.51 55.02 299.71 17.26 61.74 201.20 标准偏差3.20 224.99 70.00 162.92 1629.54 9.94 50.06 339.23 土壤背景值3.60 130.00 31.00 13.20 35.00 12.30 31.00 69.00 由上表可知，所有元素的变化范围都很大，最大

9、值都远远高于背景值，且无论是全城区各元素的平均浓度还是个功能区元素的平均浓度都大于土壤的背景值。最大值是最小值的几倍、十几倍甚至成百上千倍，这说明重金属元素受土壤的性质及外界影响的程度有所不同。2）将上表简化成下表，则从不同区域的统计数据看出：1类区土壤中Cr的含量较高，2类区土壤中8种金属元素的含量普遍偏高，3类区土壤中8种金属元素的含量普遍偏低，最接近背景值，4类区Cd和Hg的含量偏高，5类区8种金属元素的含量处于5个区中中等水平。主要重金属元素的浓度的平均值As (g/g)Cd (ng/g)Cr (g/g)Cu (g/g)Hg (ng/g)Ni (g/g)Pb (g/g)Zn (g/g)

10、1类区6.27 289.96 69.02 49.40 93.04 18.34 69.11 237.01 2类区7.25 393.11 53.41 127.54 642.36 19.81 93.04 277.93 3类区4.04 152.32 38.96 17.32 40.96 15.45 36.56 73.29 4类区5.71 360.01 58.05 62.21 446.82 17.62 63.53 242.85 5类区6.26 280.54 43.64 30.19 114.99 15.29 60.71 154.24 全城区5.86 302.40 53.51 55.02 299.71 17.

11、26 61.74 201.20 背景值3.60 130.00 31.00 13.20 35.00 12.30 31.00 69.00 注：黑色斜粗体代表某种元素的浓度的平均值的最小值，黑色粗体代表某种元素的浓度的平均值的最大值。 3）将重金属元素浓度的平均值画入折线图中更加直观。（2）按照污染负荷指数法计算城区内表层土壤中重金属的污染物负荷指数，再评价污染程度，具体步骤如下：步骤1：进行最高污染系数（）的计算：. （1） 其中为某元素i的最高污染系数；为元素i的实测含量；为元素i的评价标准，即背景值。为了便于比较，本文选取附件3中的背景值进行评价。设定（i=1、2、3.8）分别为As、Cd、C

12、d、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn八种元素的最高污染系数；设定（i=1、2、3.8）分别为As、Cd、Cd、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn八种元素的实测含量（数据见附件2）；设定（i=1、2、3.8）分别为As、Cd、Cd、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn八种元素的评价标准，即背景值。本文选取附件3中自然区取样所得的平均值为土壤中元素的背景值，即：元素As (g/g)Cd (g/g)Cr (g/g)Cu (g/g)Hg (g/g)Ni (g/g)Pb (g/g)Zn (g/g)背景值3.60130.0031.0013.2035.0012.3031.0069.00步骤2：根据公式（1）计算出八种元素的最

13、高污染系数。步骤3：某点的污染负荷指数（）为：.（2）其中， 为某点污染负荷指数；n为评价元素的个数。根据公式（2）（n=8）计算出319个样本点的污染负荷指数。步骤4：某区域的污染负荷指数为： .（3）其中，为区域污染负荷指数；n为采样点的个数。根据公式（3）（n=319）计算出15区域污染负荷指数。步骤5：简化数据得下表各元素的污染系数（）及污染物负荷指数各元素的污染系数（CFi）及污染物负荷指数区域元素CFiPILPILzoneAsCd CrCuHgNi PbZn1类区最大3.18 8.03 24.01 18.85 15.71 2.67 15.24 41.93 3.07 1.83最小0.

14、65 0.67 0.60 0.74 0.34 0.72 0.79 0.63 0.64 平均1.74 2.23 2.23 3.74 2.66 1.49 2.23 3.43 2.08 2类区最大6.08 8.41 9.21 191.55 385.71 3.39 14.03 23.57 18.34 2.35最小0.45 0.88 0.50 0.96 0.34 0.35 1.01 0.82 0.85 平均2.01 3.02 1.72 9.66 18.35 1.61 3.00 4.03 2.97 3类区最大3.05 3.14 5.59 5.23 1.44 6.02 3.67 3.33 2.11 1.06

15、最小0.49 0.31 0.52 0.17 0.28 0.45 0.63 0.48 0.50 平均1.12 1.17 1.26 1.31 1.17 1.26 1.18 1.06 1.10 4类区最大8.37 12.46 2.97 103.40 457.14 11.59 5.85 54.50 12.10 1.92最小0.45 0.39 0.49 0.93 0.24 0.50 0.71 0.59 0.60 平均1.59 2.77 1.87 4.71 12.77 1.43 2.05 3.52 2.19 5类区最大3.24 7.88 3.11 10.86 38.27 2.37 7.34 20.14 4

16、.65 1.58最小0.77 0.75 0.53 0.68 0.29 0.62 0.87 0.54 0.67 平均1.74 2.16 1.41 2.29 3.29 1.24 1.96 2.24 1.73 全城区最大8.37 12.46 29.70 191.55 457.14 11.59 15.24 54.50 18.34 1.69最小0.45 0.31 0.49 0.17 0.24 0.35 0.63 0.48 0.50 平均1.58 2.33 1.73 4.17 8.56 1.40 1.99 2.92 1.99 研究区各污染物负荷指数法评价结果表明：根据城区8种元素最高污染系数的大小比较，总

17、体上Hg、Cu的最高污染系数最大，Zn、Cd次之，Pb、Cr、As、Ni较小。但各元素的污染程度有大到小也是上述顺序。步骤6：污染负荷指数一般分为4个等级： 污染负荷指数与污染程度对应表级别污染程度0 等级01无污染等级12中等污染等级23强污染等级3极强污染结合上表，通过运用污染物负荷指数法，可得城区内不同区域重金属的污染程度，具体结果如下：级别0 等级等级等级等级污染区无污染区中等污染区强污染区极强污染区样本点41 172 59 47 百分比12.85%53.92%18.50%14.73%从污染区所占百分比可知：全区无污染区占12.85%，中等污染区占53.92%，强污染区占18.50%，

18、极强污染区占14.73%。全区总体以中等污染为主，无污染、强污染、极强污染较少。城区污染负荷指数（1.69）也证明了这一点。从污染区的分布总的来看，即根据的平均值可知：1类区5类区的污染物负荷指数（PILzone）依次为：1.83、2.35、1.06、1.92、1.58，只有2类区（工业区）超过2，属于强污染，其它区域均属于中等污染。2类区土壤的污染物负荷指数最大，4类区和1类区次之，5类区和3类区较小。即，污染程度由强到弱依次为工业区主干道路区生活区公园绿地区公园绿地区。各元素的污染系数（CFi）、污染物负荷指数平均值所代表的污染程度区域CFiPILAsCd CrCuHgNi PbZn1类区1.74（）2.23（）2.23（）3.74（）2.66（）1.49（）2.23（）3.43（）2.08（）2类区2.01（）3.02（）1.72（）9.66（）18.35（）1.61（）3.00（）4.03（）2.97（）3类区1.12（）1.17（）1.26（）1.31（）1.17（）1.2