土壤重金屬污染評價方法-總結(jié)各種方法.docx

土壤重金屬污染評價方法1、綜合污染指數(shù)綜合指數(shù)法是一種通過單因子污染指數(shù)得出綜合污染指數(shù)的方法,它能夠較全面地評判其重金屬的污染程度。其中，內(nèi)梅羅指數(shù)法(Nemerow index)是人們在評價土壤重金屬污染時運(yùn)用最為廣泛的綜合指數(shù)法1。式中：Pi為單項(xiàng)污染指數(shù)；Ci為污染物實(shí)測值；Si為根據(jù)需要選取的評價標(biāo)準(zhǔn)；Si為第i種金屬的土壤環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)2-3( As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 依次為15、0.2、90、35、0.15、40、35、100 mg/kg ) Pi為單項(xiàng)污染指數(shù)平均值；Pimax為最大單項(xiàng)污染指數(shù)。2、富集因子法富集因子是分析表生環(huán)境中污染物來源和污染程度的有效手段，富集因子(EF)是Zoller等(1974)為了研究南極上空大氣顆粒物中的化學(xué)元素是源于地殼還是海洋而首次提出來的。它選擇滿足一定條件的元素作為參比元素(一般選擇表生過程中地球化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的元素)，然后將樣品中元素的濃度與基線中元素的濃度進(jìn)行對比，以此來判斷表生環(huán)境介質(zhì)中元素的人為污染狀況4。式中：Cn為待測元素在所測環(huán)境中的濃度；Cref為參比元素在所測環(huán)境中的濃度；Bn為待測元素在背景環(huán)境中的濃度；Bref為參比元素在背景環(huán)境中的濃度。3、地積累指數(shù)法地積累指數(shù)法是德國海德堡大學(xué)沉積物研究所的科學(xué)家Muller在1969年提出的，用于定量評價沉積物中的重金屬污染程度5。log2式中：Ci為樣品中第i種重金屬元素的平均濃度( mg/kg )，BEn是所測元素的平均地球化學(xué)背景值，通常為全球頁巖元素的平均含量( As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 依次為13、0.4、62、45、0.35、68、34、118 mg/kg)，1.5是用來校正由于風(fēng)化等效應(yīng)引起的背景值差異的修正指數(shù)。4、潛在生態(tài)危害指數(shù)法潛在生態(tài)危害指數(shù)法由瑞典科學(xué)家Hakanson提出(Hakanson，1980)，是根據(jù)重金屬性質(zhì)及其在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化沉積等行為特點(diǎn)，從沉積學(xué)的角度對土壤或者沉積物中的重金屬進(jìn)行評價。該方法首先要測得土壤中重金屬的含量，通過與土壤中重金屬元素背景值的比值得到單項(xiàng)污染系數(shù)，然后引入重金屬毒性響應(yīng)系數(shù)，得到潛在生態(tài)危害單項(xiàng)系數(shù)，最后加權(quán)得到此區(qū)域土壤中重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)6。單個重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)Ei計算式為：式中，Ci為重金屬的平均濃度( mg/kg) ；C0為參比值，采用全球工業(yè)化前沉積物中重金屬的最高背景值( As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 依次15、0.5、60、30、0.25、40、25、80 mg/kg ) ；Ti為重金屬的毒性系數(shù)( Hakanson 提出As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 的毒性系數(shù)分別為10、30、2、5、40、2、5、1) 。多個重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)RI計算式為：表 1 重金屬Nemerrow污染指數(shù)P，地質(zhì)累積指數(shù)Igeo及潛在生態(tài)危害指標(biāo)Ei、RI與污染分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Relationship between Nemerrow( P)，geo-accumulation( Igeo)，potential ecologicalharm index( Ei、RI) and classification of heavy metal pollution等級PIgeoEiRI清潔（安全）0.70尚清潔（警戒線）0.7-1.0輕度污染1.0-2.00-1.040150中度污染2.0-3.01.0-2.040-80150-300中度污染-強(qiáng)度污染2.0-3.0強(qiáng)度污染3.0-10.03.0-4.080-160300-600強(qiáng)度污染-極度污染4.0-5.0重度污染160-320600極度污染10.05.0320表 2 幾種常見指數(shù)法及其優(yōu)缺點(diǎn)Table 2 Advantages and disadvantages of several commonly used index methods評價方法公式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)內(nèi)梅羅指數(shù)法避免由于平均作用削弱污染金屬的權(quán)值可能會人為夸大或縮小某些因子的影響富集因子法能夠比較準(zhǔn)確地判斷人為污染狀況參比元素的選擇有待規(guī)范地累積指數(shù)法log2考慮了成巖作用對土壤背景值的影響應(yīng)注意K值的選擇潛在生態(tài)危害指數(shù)法 將環(huán)境生態(tài)效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系起來注意重金屬間毒性加權(quán)或拮抗作用地積累指數(shù)法地積累指數(shù)法是德國海德堡大學(xué)沉積物研究所的科學(xué)家Muller在1969年提出的，用于定量評價沉積物中的重金屬污染程度5。 log2 （1）式中：Ci為樣品中第i種重金屬元素的平均濃度( mg/kg )，Bi是所測元素的平均地球化學(xué)背景值，通常為全球頁巖元素的平均含量( As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 依次為13、0.4、62、45、0.35、68、34、118 mg/kg)，k 為修正造巖運(yùn)動引起的背景波動而設(shè)定的系數(shù)，一般取值1.5。依據(jù)地累積指數(shù)值( Igeo) 把土壤中重金屬污染程度分為7個等級，具體見表3。表 3 基于地累積指數(shù)的土壤重金屬污染程度分級Table 1 Pollution level of heavy metals based on index of geo-accumulationIgeo00-11-22-33-44-55級數(shù)0123456污染指標(biāo)清潔輕度污染偏中污染中度污染偏重污染重度污染嚴(yán)重污染基于三角模糊數(shù)的地累積指數(shù)評價模型的構(gòu)建模糊數(shù)學(xué)方法通過隸屬度函數(shù)描述土壤重金屬污染狀況的漸變性和模糊性，評價結(jié)果具有一定可靠性。三角模糊數(shù)處理技術(shù)適用于評價數(shù)據(jù)資料不足或者數(shù)據(jù)精度不高的重金屬污染狀況，已有成功的應(yīng)用26-29。將污染物濃度和地球化學(xué)背景值經(jīng)-截集技術(shù)30-31處理后的數(shù)據(jù)分別表示為Ci=(C1i，C2i，C3i)、Bi=（B1i，B2i，B3i）。把三角模糊數(shù)參數(shù)用式（1）算得三角模糊化的地累積指數(shù)評價模型： log2 （2）經(jīng)-截集技術(shù)處理得到的土壤污染物地累積指數(shù)是一個區(qū)間數(shù)，用隸屬度函數(shù)計算可確定土壤重金屬污染程度等級。設(shè)地累積指數(shù)區(qū)間，對，的隸屬度可以定量表示為： （3）式中，A（）表示，對，的隸屬度，表示區(qū)間幾何長度，表示取兩個區(qū)間的交集，表示評價等級的第等級，其中=1,2,3.n。由式（3）得到，對各個等級的隸屬度，然后基于地累積指數(shù)污染等級的劃分得出，的重金屬污染程度，式（4）。 （4）式中，是重金屬i的模糊地累積指數(shù)值，為各個污染等級的賦值。地累積指數(shù)法只能判斷單獨(dú)一種重金屬的危害程度，不能很好地反應(yīng)各填埋場的重金屬污染的綜合程度。可結(jié)合各重金屬的生物毒性的差異，建立生活垃圾填埋場重金屬污染綜合評價模型，見式（5）。 （5）1 Nemerow NL. Scientific Stream Pollution Analysis.Washington: Scripta Book Co.1974.2 中國環(huán)境監(jiān)測總站中國土壤元素背景值北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，19903 牟樹森，青長樂環(huán)境土壤學(xué)北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1993：80-814 Buat-Menard P, Chesselet R. Variable influence of the atmospheric flux on the tracemetal chemistry of oceanic suspended matter. Earth and Planetary Science Letters, 1979, 42:399-411.5 MullerG . Index of geoaccumulation in sediment of the Rhine River. Geojournal, 1969, (2): 108-118.6 Hakanson L. An Ecological risk index for aquatic pollution control a sedimentological approach. Water Research, 1980, (14): 975-1001.7 張維，岳波，張志彬陳腐垃圾的重金屬污染特征及其潛在風(fēng)險評價陜西師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，41（3），89-928 涂培成都長安垃圾填埋場周邊土壤重金屬污染狀況分析及評價碩士學(xué)位論文成都：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)圖書館，20139 常青山，等城市垃圾填埋場重金屬污染特征及其評價福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，36（2）：194-19710 李仲根，等城市生活垃圾填埋場垃圾土壤植物中汞含量的分布特征地球與環(huán)境，2006，34（4）：11-1811 范例，羅毅，羅財紅固體廢物集中填埋和焚燒處置場周邊土壤污染狀況研究中國環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集，2011，1568-157112 謝文彪，等廣州某垃圾填埋場土壤重金屬污染調(diào)查第二屆重金屬污染監(jiān)測風(fēng)險評價及修復(fù)技術(shù)高級研討會13 王春銘，等廣州增城市垃圾填埋場封場土壤及植物重金屬調(diào)查與評價農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2013，32（4）：714-72014 羅緒強(qiáng)，等貴陽市高雁城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場土壤Cd、Pb、Zn、Ni污染及評價研究山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2013，32（2）：159-16315 于曉紅，趙賓，任明強(qiáng)貴陽市花溪區(qū)垃圾填埋場土壤污染特征環(huán)境化學(xué)，2013，32（10）：1993-199416 吳紅雨，黃紅，吳敬波淮安市某垃圾填埋場重金屬及有機(jī)物污染現(xiàn)狀調(diào)查儀器儀表與環(huán)境監(jiān)測，2013，3，44-4617 夏立江，溫小樂生活垃圾堆填區(qū)周邊土壤的性狀變化及其污染狀況土壤與環(huán)境，2001，10（1）：17-1918 包丹丹，等垃圾堆放場周邊土壤重金屬含量的分析及污染評價土壤通報，2011，42（1）：185-18919 趙秀閣，等某衛(wèi)生垃圾填埋場周邊土壤和植物的重金屬污染現(xiàn)狀職業(yè)與健康，2013，29（1）：29-3120 劉可卿，等南京市某垃圾填埋場重金屬污染現(xiàn)狀調(diào)查環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2008，20（4）：24-2621 梁晶，等上海市垃圾填埋場土壤特性研究南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，37（1）：147-15223 陳志濤，等上海市桃浦垃圾填埋場封場植被的重金屬吸收和積累特征環(huán)境工程學(xué)報，2013，7（12）：5025-503124 楊紅艷沈陽市生活垃圾填埋區(qū)周邊土壤重金屬污染狀況研究遼寧師專學(xué)報，2008，10（2）：106-10725 肖正，等填埋場內(nèi)重金屬總量及其形態(tài)分布對遷移性的影響環(huán)境化學(xué)，2005，24（3）：265-26926 Ronald E G，Robert E Y. Analysis of the error in the standard approximation used for multiplication of triangular an trapezoidal fuzzy numbers and the development of a new approximation. Fuzzy Sets and Systems, 1997, 91(1) : 1-13.27 ?；勰?，等基于區(qū)間數(shù)的河流水環(huán)境健康風(fēng)險模糊綜合評價模型環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2009，29( 7) ：1527-153328 樊夢佳，等基于三角模糊數(shù)的河流沉積物中重金屬污染評價模型環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2010，30（8）：1700-170629 李飛，等基于三角模糊數(shù)和重金屬化學(xué)形態(tài)的土壤重金屬污染綜合評價模型環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2012，32（2）：43