城市表层土壤重金属污染扩散模型

首先利用MATLAB软件绘制出该区8种重金属浓度的等高线图,得出土壤中重金属的空间分布。然后采用尼梅罗综合污染指数法评价土壤重金属各要素的污染程度,得出5个类区8种重金属的污染等级。分析重金属污染物的传播特征,建立微分方程扩散模型,最后确定污染源的位置。

结合风场的土壤重金属污染扩散过程模拟

为直观展示目标区域重金属污染元素汞(Hg)的污染范围、污染程度、污染扩散的过程,解决污染物在扩散过程中因受到风力的影响而产生与传统污染扩散模型结果有所出入的问题,针对目标区域的实际情况提出一种改进的污染扩散模型。在考虑到土壤重金属一般扩散规律的同时兼顾风向和风速等因素对污染扩散过程的影响,以求模拟得到目标区域土壤重金属污染更加符合实际情况的扩散过程。在完成对污染扩散模型算法的改进之后,结合Cesium开源框架实现在三维地球上对目标区域土壤重金属污染物Hg的扩散过程的可视化,在Web前端动态地展示研究区域Hg元素在传统扩散模型基础上结合风场因素的扩散过程。

安徽矾矿土壤重金属污染源解析模型对比与优选

矿区资源开采导致土壤污染日益严重,直接影响周边土壤、水体环境的稳定性,精准预测重金属污染源解析对矿山修复、治理具有重要指导作用。在前期研究基础上,为提升土壤介质模型的解释度,进一步选取了土壤重金属源解析评价中成熟度高且精准性好的正定矩阵因子分析法(positive matrix factorization, PMF)及绝对因子分析-多元线性回归(absolute factor analysis-multiple linear regression, APCS-MLR)模型,以充实前期UNMIX多元受体模型分析矾矿土壤重金属污染来源及源贡献率的结果,结合生态风险评价方法,对比定量条件下最适宜解析研究区域源的模型。结果表明:1)生态高风险区域主要集中在研究区南部和东部,Cd是矿山主要风险元素,地累积指数(index of geoaccumulation)均值3.75与潜在生态风险指数(potential ecological risk index)均值731.22解析结果高度一致,但潜在生态危害指数的结果综合性更好。2)对比3种模型的污染源解析结果,PMF模型解析出4个污染源:分别为燃煤源、自然-交通综合源、自然源和大气沉降源,源贡献率分别为38.15%、20.62%、24.28%、16.95%。3)PMF模型的总体变量拟合优度R2达到了0.96,拟合效果最好。PMF模型模拟数据会集中采样点误差,确定最适污染源数目及相应污染物贡献率,使得源解析结果更精准,更适用于复杂的矿山污染土壤情况,符合实际研究情况。该研究结果可为后续矿区开采后污染土壤的修复治理工作提供溯源依据参考。

基于ArcGIS土壤重金属迁移模型研究进展

工业生产活动的增加造成了土壤和地下水中的重金属污染不断加剧。由于重金属在土壤中滞留时间长、迁移性差,且难以生物降解,导致土壤中重金属元素含量超标。土壤重金属迁移规律复杂,治理难度大,修复费用高,研究土壤重金属迁移模型,以可视化形式精准判定污染区域,可以为科学污染防治和土壤资源保护提供依据。全面阐述土壤重金属迁移扩散模型的研究进展,探讨基于ArcGIS二次开发的相关研究,包括土壤污染风险评估、修复及重金属迁移等。同时,分析现有研究不足之处,展望未来土壤重金属迁移模型的发展趋势。

矿区土壤重金属污染微生物生态修复技术研究

高浓度的重金属会抑制微生物的生长,且矿区土壤重金属含量和组成差异较大,从而影响修复效果。为此,研究矿区土壤重金属污染的微生物生态修复技术。采样分析矿区土壤重金属种类及含量等相关值;建立地累积指数模型及土壤重金属污染评价函数,分析重金属污染的生物毒性双权评价值与整体污染评价指数;分析各微生物的整体修复作用,以此达到土壤重金属污染微生物生态修复的目的。经实验表明,所提技术能够快速有效的对矿区土壤重金属污染展开修复作用,为矿区土壤健康提供保障。

基于PMF模型的吉木萨尔县土壤重金属空间分布特征与来源解析

土壤重金属污染对区域土壤环境和人类健康构成严重威胁,因此土壤重金属污染评价和预警在土壤资源保护和区域可持续发展中至关重要.共采集了48个土壤样本,并测定了其中六种重金属含量,运用潜在生态风险指数法、地累积指数法和克里金插值分别对该区域土壤中Zn、Cu、Cr、Pb、Hg和As六种重金属元素的污染状况和空间分布特征进行了分析,并利用PMF模型对土壤重金属来源进行解析.1)研究区土壤Cu、Pb和As含量均超出中国新疆土壤背景值和全国土壤背景值,Zn和Cr的含量未超过这两种标准.2)污染评价结果显示:土壤未受到Zn、Cu和Cr的污染,Hg处于轻-中污染,Pb和As处于中等和中-强污染.结合潜在生态风险指数分析可知,Zn、Cu、Cr和Pb为低风险状态,Hg和As为中风险状态.3)从重金属元素空间分布来看,Zn元素的空间分布呈中心区域低、四周高的格局;Cu和Hg元素的分布规律存在一定的相似性,均为从西北向东南递减的变化趋势;Cr元素的空间分布呈现从西向东递减的趋势;Pb元素在研究区的分布较均匀.4)PMF模型结果显示:煤炭开采、煤化工和一系列煤电等人类活动容易引起土壤中Hg和As的积累;Cr和Pb主要来自汽车排放;Zn和Cu主要与土壤母质等自然因素密切相关;煤矿开采和工业活动对土壤重金属的贡献最高.吉木萨尔县土壤受到Hg、Pb和As不同程度污染,且该区域污染来源主要为工业生产和汽车尾气.

微生物修复在土壤重金属污染治理中的应用与机制研究

本研究综述了微生物修复在土壤重金属污染治理中的应用与机制。微生物修复技术利用土壤中存在的微生物来减少或去除重金属污染物,具有高效及环境友好的特点。

黔西南露天煤矿废弃地重金属污染特征研究

以黔西南某典型露天煤矿为研究对象,采集弃渣区、覆土区、植物修复区及矿区周边对照区的土壤样品,测定土壤pH值、重金属含量及其形态,采用静置淋溶方法分析重金属污染扩散过程。结果表明:废弃地弃渣区、覆土区和植物修复区土壤的pH值分别为2.86、3.49和4.90,均小于未开采对照区(6.48),废弃地土壤严重酸化;弃渣区土壤重金属Cu和Cd含量分别超过贵州省土壤背景值的4.57倍和3倍,超过土壤污染风险筛选值的1.86倍和0.73倍,弃渣区重金属Cr含量超过贵州省土壤背景值的1.14倍,超过土壤污染风险筛选值的0.37倍。弃渣区重金属Cu和Cd达中度及以上污染,重金属Cr和Pb为中度污染,植物修复区Pb、Zn、Cr污染程度与对照区无显著差异;内梅罗污染指数、土壤污染负荷指数、土壤综合潜在生态危害指数表明植物修复区、覆土区污染等级为轻度污染,弃渣区为重度污染;弃渣区、覆土区土壤Cu、Cr和Cd弱酸可提取态占比明显高于植物修复区和对照区;弃渣区土壤重金属淋溶释放速率及释放量均高于其他区域。土壤pH值与重金属Cr、Cu和Pb形态特征存在显著相关性,pH值降低显著提升了重金属弱酸可提取态占比,土壤酸化明显促进了重金属元素的迁移释放及生物有效性的提升,淋溶加剧了土壤酸化及重金属污染的扩散。

基于信息扩散的刺梨基地路边重金属污染评价

为了探究刺梨果实及种植基地路边重金属的污染情况及富集特征,以贵州省刺梨种植基地为研究对象,采集土壤和刺梨样品。分析测定7种重金属Pb、Cd、Cr、Hg、As、Cu、Zn的质量分数,运用信息扩散理论的内梅罗综合污染指数评价了土壤重金属污染程度及发生概率,并采用富集系数对刺梨果富集重金属能力进行分析。结果表明:Cd是路边土壤中重金属污染的主要贡献元素,刺梨果对重金属的富集能力较弱。通过信息扩散理论计算的内梅罗综合污染指数预测概率表明:将有76%的路边土壤可能存在重金属污染,其中,轻度污染、中度污染超越概率分别为48%和22%。研究区路边土壤主要受到Cd的轻微污染,部分刺梨果中Cr的质量分数超过限量值,应引起警戒。

浙江省某尾矿库周边农田土壤重金属污染特征及来源解析

尾矿库周边生态环境安全受到高度关注,土壤重金属污染是农田治理和保护的风险源之一。以地处浙东丘陵山地的浙江省某铜矿尾矿库周边农田为研究对象,测定了农田土壤中8种重金属元素Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Cr、Ni的浓度,运用地累积指数法、污染指数法、潜在生态风险指数法和生态风险预警指数法对农田土壤重金属污染程度以及生态风险进行评价,结合正定矩阵受体模型(PMF),定量解析农田土壤重金属的来源。结果表明:1)研究区农田土壤中Cd、Hg、Cu、Zn浓度分别是土壤元素背景值的5.36、2.06、8.19、5.36倍,具有高度变异性;污染指数评价结果表明,Cu、Zn、Cd重度污染占比均达到10.5%,中度污染占比为5.26%,靠近尾矿库(<300 m)的15.8%的点位处于重度污染等级;地累积指数评价结果表明,Cd、Cu、Zn和Hg可能具有累积风险。2)潜在生态风险评价结果表明,Cd为很强生态风险,Hg为较强生态风险,Cu为中等生态风险,其余重金属均为轻微风险;综合潜在生态风险指数(RI)为308.91,综合潜在风险为较强风险。生态风险预警评估结果表明,Cu为重警,Cd和Zn为中警,Hg为轻警,As为预警,Pb、Cr和Ni为无警;综合生态风险预警指数(IER)为16.06,综合生态风险预警为重警。RI和IER空间分布基本一致,主要受Cd、Cu、Zn和Hg的影响。3)PMF解析出3个源,Cd、Zn、Cu主要受铜矿尾矿库尾砂和坝下渗水的混合源影响,贡献率分别为94.4%、94.3%和67.1%;Hg可能是以肥料、农药施用等农业活动源为主,贡献率为61.5%;Cr、Ni、Pb和As主要受成土母质和交通运输活动混合源的影响,贡献率分别为89.7%、82.7%、75.0%和68.3%。

基于耦合模型的重金属污染土壤植物修复效益空间差异分析

在污染土壤生态修复的同时须兼顾其经济、社会效益,以提高其修复综合效益并推动修复工作的顺利开展。以贵溪市为研究区域,使用耦合模型对污染土地植物修复效益进行空间差异评价并筛选适宜的修复植物类型。研究结果显示:研究区域重金属污染土壤植物修复综合效益存在较大空间差异,其中水泉区重金属污染土壤植物修复效益最低为0.173 6,苏门区重金属污染土壤植物修复效益最高为0.835 4;九牛岗区和庞源区效益相近,效益值小于0.4,属于效益较低区块;在种植植物类型上看,混合种植的树木和乔灌木植物,能产生较好的效益,单纯种植一种植物类型,总体效益低;建议将高效益的苏门区植物类型和种植方式进行推广,并采用红叶石楠和栾树间套种植方式。

两种模糊数学模型在土壤重金属综合污染评价中的应用与比较

依据土壤重金属污染程度的渐变性和模糊性 ,本文采用单因素决定和加权平均两种常见模糊数学模型对土壤重金属综合污染状况进行评价。研究表明 ,单因素决定模型适用于个别参评因子超标过大 ,评价出发点为希望体现单因素否决的情况 ;加权平均模型适用于各参评因子超标情况接近 ,评价出发点为希望体现各个参评因子对土壤重金属环境质量的综合影响的情况。

基于集对分析与三角模糊数耦合的土壤重金属污染评价模型

土壤重金属污染程度综合评价问题是一个前沿的、复杂的不确定性问题。本文尝试利用集对分析方法描述土壤重金属污染评价过程中的确定性和不确定性特征,并应用角模糊数刻画集对差异度系数以改进集对分析方法,进而提出了基于集对分析与三角模糊数耦合的土壤重金属污染综合评价新模型。实例应用结果及与其他方法对比分析表明:该模型评价过程直观、计算简便、结果客观合理,在土壤重金属污染评价中具有参考价值。

基于RAGA的投影寻踪模型在土壤重金属污染评价中的应用

将投影寻踪分类模型(PPC)应用于土壤环境质量综合评价中,利用基于实码的加速遗传算法(RAGA)来优化投影方向,将多维数据指标转换成低维子空间,通过寻求最优投影方向来计算投影函数值,从而根据投影值的大小进行土壤综合评价。并结合实例进行了应用,其结果合理,避免了权重确定的人为干扰,为土壤环境质量评价提供了一条新的方法和思路。

基于信息扩散理论的广东大宝山地区土壤重金属污染评价

为探讨信息扩散理论在土壤重金属污染评价中的可行性,通过广东大宝山地区24个土壤样品重金属数据,采用信息扩散理论结合地累积指数,评价了该地区土壤Pb、Zn、Cu和Cd的污染现状及发生概率。结果表明:大宝山地区土壤受Cd污染最为严重,其次为Cu污染,Pb和Zn污染较轻。通过信息扩散理论计算的地累积指数发生概率表明:大宝山地区土壤受Cd污染发生轻度-中等污染以上的概率为71.65%,中等污染以上的概率为56.76%,中等-强污染以上的概率为39.76%,强污染以上的概率为25.38%,强-极严重污染以上的概率为15.05%,极严重污染以上的概率为0.02%;Cu污染发生轻度-中等污染以上的概率为55.61%,中等污染以上的概率为38.65%,中等-强污染以上的概率为25.09%,强污染以上的概率为15.88%,强-极严重污染以上的概率为9.27%。综上,信息扩散理论可用于土壤重金属污染评价,评价结果可为土壤重金属污染的管理和治理提供参考。

重金属污染物在土壤中的扩散规律及埋置策略研究

为了探索重金属污染物在土壤中的扩散规律,本文基于三维扩散方程,推导出了空间、时间和扩散系数等因素对埋置点周围重金属污染物浓度的影响规律。在此基础上,分析比较了集中埋置和分散埋置方法对重金属污染物浓度分布影响的异同。结果表明:在其他条件相同时,某一空间位置的浓度随扩散时间和扩散系数的增大先增大后逐渐减小,最后曲线趋于平缓;相同扩散时间情况下,浓度随着扩散半径的增大而减小,当扩散半径大于一定值时,浓度趋于零。对同量的污染物的三种不同的埋置方案进行分析发现:埋置点越少,其附近的浓度越高,而埋置点越多,远处的浓度越低。

土壤重金属污染评价Fisher模型的建立与应用

针对南充市区土壤重金属污染片区的分类结果,为了判断其有效性,应用多类Fisher判别法,建立了南充市区土壤重金属污染评价的Fisher模型。通过检验,模型具有显著的判别效果,因而该模型可被用于判断环境评价分类结果的有效性。

基于傅里叶变换的重金属扩散模型对污染源位置的研究

通过对样本数据的分析,采取三维傅里叶方式变换,并根据实际情况设定扩散过程中主要的变化参数,建立重金属扩散模型,采用计算机连续模拟重金属污染的扩散过程,最终确定重金属污染源的位置。该模型精度高,实用性强。该方法对城市可持续发展有一定指导意义。

基于投影寻踪模型的农田土壤重金属污染分析

重金属问题已成为我国开发绿色食品国际化过程中亟待解决的重要问题之一,对此问题展开研究具有重要的现实意义。通过将农田土壤重金属含量指标作为多个投影参数来寻求其投影方向,由投影指标函数来反映农田重金属含量的特征,避免了人为赋予权重的干扰,客观性强,数学概念清晰。利用投影寻踪模型分析了头屯河地区的农田土壤重金属污染的规律,结果表明头屯河农场土壤的重金属污染以铬和钒为主要污染因子,呈现逐渐减小的规律。应用结果表明,投影寻踪模型能够较好地处理多因素问题,为中国农田土壤污染治理和控制提供科学依据。

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用

针对传统的土壤环境重金属受污染程度评价标准不统一、定性指标难以定量化的问题,建立了适用于土壤中Cd等重金属污染状况评价的模糊数学模型。应用Matlab软件的Matlab-FIS工具分析了白银市白银区附近的土壤中重金属污染情况,评价结果显示该区域土壤受到了一定程度的重金属污染,采样点中层土壤受污染程度高于表层土壤,远离工业区的土壤质量好于工业区附近的土壤。研究表明,模糊评价法可以精确地对土壤中重金属综合污染进行评价,解决了传统的单因子指数评价法存在的不足之处,比单因子指标评价法更为客观、准确。