基于地統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的土壤重金屬空間分異與源解析研究.pdf

1、土壤在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中具有非常重要的作用，也是絕大部分污染物最終滯留的場(chǎng)所。在眾多污染物中，重金屬元素對(duì)土壤的污染顯得尤為突出。由于重金屬元素所具有的特殊性質(zhì)，導(dǎo)致其對(duì)土壤的污染危害極大，治理起來(lái)也有一定難度，因此了解土壤重金屬污染現(xiàn)狀、探究其污染來(lái)源就成為土壤環(huán)境污染防控工作的前提條件。在我國(guó)，長(zhǎng)江三角洲經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集、工業(yè)發(fā)達(dá)，是土壤重金屬污染較為嚴(yán)重的地區(qū)之一。本文選取長(zhǎng)江三角洲某城市為研究區(qū)，利用統(tǒng)計(jì)分析、空間分析、源解析等技

2、術(shù)手段，探究該地區(qū)土壤重金屬鉻、鉛、鎘、汞、砷、銅、鋅、鎳的空間分異和污染來(lái)源。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　(1)土壤重金屬統(tǒng)計(jì)分析與污染評(píng)價(jià)
　　統(tǒng)計(jì)分析表明，除重金屬鉻外，研究區(qū)土壤重金屬的平均含量均高于該地區(qū)土壤背景值，其中重金屬鉻-鎳-砷、重金屬鉛-汞、重金屬鋅-銅間有較高的相關(guān)性。不同環(huán)境因子中，除河流距離外，土壤母質(zhì)、土壤類型、有機(jī)質(zhì)、pH、肥料施用量、土地利用類型、交通權(quán)重、人口密度和工業(yè)企業(yè)數(shù)目均對(duì)土壤中重

3、金屬含量有不同程度的影響。污染評(píng)價(jià)結(jié)果表明，重金屬鉻、鉛、砷、銅、鋅污染程度較輕，污染樣點(diǎn)占比分別為0.73％、0.05％、0％、3.71％、1.37％;重金屬鎘、鎳污染程度中等，污染樣點(diǎn)占比分別為6.54％、7.51％;重金屬汞污染程度較高，污染樣點(diǎn)占比為30.72％。
　　(2)土壤重金屬空間分析
　　半方差分析結(jié)果表明，重金屬鉛、鎘、砷、汞、砷塊金值與基臺(tái)值比值小于25％，具有強(qiáng)烈的空間相關(guān)性，其余三種重金屬塊金值與基

4、臺(tái)值比值大于25％但小于75％，具有中等空間相關(guān)性。趨勢(shì)面分析表明，重金屬鎘、砷、銅、鋅、鎳在東西、南北方向上沒(méi)有明顯差異，其余三種重金屬均有較為明顯的趨勢(shì)差異?？臻g插值分析表明，鉻、砷、銅、鎳的空間分布情況較為相似，主要分布在城市中心和濱海地區(qū);重金屬鎘、鋅的含量高值區(qū)分布較為分散，主要分布在中北部地區(qū)和南部小部分地區(qū)。
　　(3)土壤重金屬源解析
　　主成分分析將八種重金屬元素解析為三個(gè)主成分，重金屬鉻、砷、鎳為第一主成

5、分，由自然源控制;重金屬鎘、銅、鋅為第二主成分，由面狀污染源控制;重金屬鉛、汞為第三主成分，由工業(yè)污染源控制。有限混合分布模型結(jié)果表明，模型未識(shí)別出重金屬鎘、鋅、銅的子分布，即三種重金屬在研究區(qū)范圍內(nèi)主控污染源沒(méi)有明顯差別;重金屬鉻、鉛、砷、鎳均有兩子分布，即在研究區(qū)范圍內(nèi)存在兩種主控污染源;重金屬汞有三個(gè)子分布，即研究區(qū)內(nèi)存在三種主控污染源。隨機(jī)森林分析表明，土壤母質(zhì)等自然因素和肥料、人口集聚等面狀污染源是研究區(qū)土壤重金屬富集的主要因

6、素，此外工業(yè)污染對(duì)重金屬汞的富集有較大影響。
　　(4)土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)概率
　　利用指示克里格法，依據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)閾值，重金屬鉻、鉛、砷的污染風(fēng)險(xiǎn)概率較小，大部分地區(qū)小于0.1;重金屬鎘、銅、鋅、鎳的污染風(fēng)險(xiǎn)概率中等，有少部分地區(qū)超過(guò)0.5;重金屬汞污染風(fēng)險(xiǎn)概率較高，部分地區(qū)超過(guò)0.7。依據(jù)有限混合分布函數(shù)閾值，研究區(qū)大部分地區(qū)均為重金屬鉻、鉛、砷、鎳的風(fēng)險(xiǎn)概率高值區(qū)，表明除自然高背景因素外，人為活動(dòng)已經(jīng)開始影響