城市表层土壤重金属污染分析模型

摘 要 随着城市人口增容与建设规模的不断扩大，城市土壤重金属污染问题日益突出，城市重金属污染分析与评估亟待解决。文章利用某城市提供的8种重金属元素在不同区域的浓度含量数据，通过空间分布与变异性研究，模拟了8种重金属元素在该城区内的空间分布，分析城市不同区域内重金属污染的程度，探讨该城市重金属污染的主要原因。

关键词 重金属；元素相关性；二次趋势面

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0180-01

随着我国经济和城市的发展，土壤重金属污染已成为国内地球化学环境中一项重要内容。我们将汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜、镍合称为重金属环境污染元素，尤其是铅、汞、铜、镉及其复合污染最为严重，这就给土壤资源的保护，利用与管理带来严峻挑战。因此，现对某城市城区土壤地质环境进行调查，对城区按照功能划分为生活区、工业区、山区、主干道区及公园绿地区等，不同区域环境受人类活动影响的程度不同。现基于五个区域给出的八种重金属元素浓度含量，通过恰当的数学模型，对城区内土壤中重金属的空间分布，各区域重金属污染程度及污染原因展开分析。

1 重金属元素在城区内的空间分布及污染度分析

1.1 重金属空间分布计算结果

对8种重金属元素在该城区的空间分布建立模型，建立取样点位置与8种重金属元素含量的二次曲面回归方程模型如下：

1.2 重金属污染度分析

具体的单因子污染指数法如下：

（1）

采用分别代表土壤污染积累起始值、中度污染起始值和重度污染起始值，与的计算关系如公式（2）所示。

（2）

根据式（2）计算得到污染指数值来对重金属的污染程度进行评价，其中为非污染状态；为轻污染状态；为中度污染状态；为重污染状态。

根据数据，计算出各区域的污染指数值，得出8种重金属元素在不同区域的污染程度，如表1。

表1 不同区域的重金属污染度

As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

生活区 A B A B A A B A

工业区 A C A C C C D C

山区 A A A A A A A A

交通区 A C C C C C D C

绿地区 A B A A A A B A

2 重金属污染原因分析

根据已知的采样点数据建立因子分析模型，建立模型如下：

依据因子载荷系数可知f1代表工业活动因子（工业废水，废料火力发电、钢铁冶炼、水泥制造、垃圾焚烧等），f2代表交通活动因子（汽车尾气），f3代表大气活动因子（大气沉降），f4代表农业活动因子（土壤母质，有机肥、化肥和农药的大量使用），f5代表人为活动因子（居民生活垃圾）。

3 结论

经过综上分析我们从元素的角度可以得出砷的污染主要由土壤母质（即农灌），工业废渣废水（包括矿山开采及冶炼）等引起。镉的污染主要由有色金属电镀、采矿、冶炼等造成的工业废水废渣及农药等通过地表土壤的累积所造成的。铜和汞则都是通过工业三废所生产的废料、城市生活垃圾的堆放、有机农药等所引起。镍则是主要来自土壤母质。铅的来源广泛，可能来源于工业“三废”排放、交通运输。在公路两侧100 m范围内，土壤中铅的含量可达千分之一。所以工业区和交通区的土壤含铅值是非常高的。锌的主要污染则有可能是来自一些大型的采矿行为、农业活动。

参考文献

[1]杨毅恒，韩燕.多维地学数据处理技术与方法[M].北京：科学出版社，2002.

[2]隋红建，吴璇，崔岩山.土壤重金属迁移模拟研究的现状与展望[J].农业工程学报，2006，22（6）：197-200.

[3]景银兰，谷淑慧.复杂地形污染物扩散模式[J].华北工学院学报，2001，22（6）400-444.

[4]王学民.应用多元分析[M].上海：上海财经大学出版社，2004.

作者简介

王娜（1980-），女，吉林长春人，吉林工程技术师范学院讲师，吉林大学博士在读，主要从事数字地质方面的研究。endprint

摘 要 随着城市人口增容与建设规模的不断扩大，城市土壤重金属污染问题日益突出，城市重金属污染分析与评估亟待解决。文章利用某城市提供的8种重金属元素在不同区域的浓度含量数据，通过空间分布与变异性研究，模拟了8种重金属元素在该城区内的空间分布，分析城市不同区域内重金属污染的程度，探讨该城市重金属污染的主要原因。

关键词 重金属；元素相关性；二次趋势面

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0180-01

随着我国经济和城市的发展，土壤重金属污染已成为国内地球化学环境中一项重要内容。我们将汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜、镍合称为重金属环境污染元素，尤其是铅、汞、铜、镉及其复合污染最为严重，这就给土壤资源的保护，利用与管理带来严峻挑战。因此，现对某城市城区土壤地质环境进行调查，对城区按照功能划分为生活区、工业区、山区、主干道区及公园绿地区等，不同区域环境受人类活动影响的程度不同。现基于五个区域给出的八种重金属元素浓度含量，通过恰当的数学模型，对城区内土壤中重金属的空间分布，各区域重金属污染程度及污染原因展开分析。

1 重金属元素在城区内的空间分布及污染度分析

1.1 重金属空间分布计算结果

对8种重金属元素在该城区的空间分布建立模型，建立取样点位置与8种重金属元素含量的二次曲面回归方程模型如下：

1.2 重金属污染度分析

具体的单因子污染指数法如下：

（1）

采用分别代表土壤污染积累起始值、中度污染起始值和重度污染起始值，与的计算关系如公式（2）所示。

（2）

根据式（2）计算得到污染指数值来对重金属的污染程度进行评价，其中为非污染状态；为轻污染状态；为中度污染状态；为重污染状态。

根据数据，计算出各区域的污染指数值，得出8种重金属元素在不同区域的污染程度，如表1。

表1 不同区域的重金属污染度

As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

生活区 A B A B A A B A

工业区 A C A C C C D C

山区 A A A A A A A A

交通区 A C C C C C D C

绿地区 A B A A A A B A

2 重金属污染原因分析

根据已知的采样点数据建立因子分析模型，建立模型如下：

依据因子载荷系数可知f1代表工业活动因子（工业废水，废料火力发电、钢铁冶炼、水泥制造、垃圾焚烧等），f2代表交通活动因子（汽车尾气），f3代表大气活动因子（大气沉降），f4代表农业活动因子（土壤母质，有机肥、化肥和农药的大量使用），f5代表人为活动因子（居民生活垃圾）。

3 结论

经过综上分析我们从元素的角度可以得出砷的污染主要由土壤母质（即农灌），工业废渣废水（包括矿山开采及冶炼）等引起。镉的污染主要由有色金属电镀、采矿、冶炼等造成的工业废水废渣及农药等通过地表土壤的累积所造成的。铜和汞则都是通过工业三废所生产的废料、城市生活垃圾的堆放、有机农药等所引起。镍则是主要来自土壤母质。铅的来源广泛，可能来源于工业“三废”排放、交通运输。在公路两侧100 m范围内，土壤中铅的含量可达千分之一。所以工业区和交通区的土壤含铅值是非常高的。锌的主要污染则有可能是来自一些大型的采矿行为、农业活动。

参考文献

[1]杨毅恒，韩燕.多维地学数据处理技术与方法[M].北京：科学出版社，2002.

[2]隋红建，吴璇，崔岩山.土壤重金属迁移模拟研究的现状与展望[J].农业工程学报，2006，22（6）：197-200.

[3]景银兰，谷淑慧.复杂地形污染物扩散模式[J].华北工学院学报，2001，22（6）400-444.

[4]王学民.应用多元分析[M].上海：上海财经大学出版社，2004.

作者简介

王娜（1980-），女，吉林长春人，吉林工程技术师范学院讲师，吉林大学博士在读，主要从事数字地质方面的研究。endprint

摘 要 随着城市人口增容与建设规模的不断扩大，城市土壤重金属污染问题日益突出，城市重金属污染分析与评估亟待解决。文章利用某城市提供的8种重金属元素在不同区域的浓度含量数据，通过空间分布与变异性研究，模拟了8种重金属元素在该城区内的空间分布，分析城市不同区域内重金属污染的程度，探讨该城市重金属污染的主要原因。

关键词 重金属；元素相关性；二次趋势面

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0180-01

随着我国经济和城市的发展，土壤重金属污染已成为国内地球化学环境中一项重要内容。我们将汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜、镍合称为重金属环境污染元素，尤其是铅、汞、铜、镉及其复合污染最为严重，这就给土壤资源的保护，利用与管理带来严峻挑战。因此，现对某城市城区土壤地质环境进行调查，对城区按照功能划分为生活区、工业区、山区、主干道区及公园绿地区等，不同区域环境受人类活动影响的程度不同。现基于五个区域给出的八种重金属元素浓度含量，通过恰当的数学模型，对城区内土壤中重金属的空间分布，各区域重金属污染程度及污染原因展开分析。

1 重金属元素在城区内的空间分布及污染度分析

1.1 重金属空间分布计算结果

对8种重金属元素在该城区的空间分布建立模型，建立取样点位置与8种重金属元素含量的二次曲面回归方程模型如下：

1.2 重金属污染度分析

具体的单因子污染指数法如下：

（1）

采用分别代表土壤污染积累起始值、中度污染起始值和重度污染起始值，与的计算关系如公式（2）所示。

（2）

根据式（2）计算得到污染指数值来对重金属的污染程度进行评价，其中为非污染状态；为轻污染状态；为中度污染状态；为重污染状态。

根据数据，计算出各区域的污染指数值，得出8种重金属元素在不同区域的污染程度，如表1。

表1 不同区域的重金属污染度

As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

生活区 A B A B A A B A

工业区 A C A C C C D C

山区 A A A A A A A A

交通区 A C C C C C D C

绿地区 A B A A A A B A

2 重金属污染原因分析

根据已知的采样点数据建立因子分析模型，建立模型如下：

依据因子载荷系数可知f1代表工业活动因子（工业废水，废料火力发电、钢铁冶炼、水泥制造、垃圾焚烧等），f2代表交通活动因子（汽车尾气），f3代表大气活动因子（大气沉降），f4代表农业活动因子（土壤母质，有机肥、化肥和农药的大量使用），f5代表人为活动因子（居民生活垃圾）。

3 结论

经过综上分析我们从元素的角度可以得出砷的污染主要由土壤母质（即农灌），工业废渣废水（包括矿山开采及冶炼）等引起。镉的污染主要由有色金属电镀、采矿、冶炼等造成的工业废水废渣及农药等通过地表土壤的累积所造成的。铜和汞则都是通过工业三废所生产的废料、城市生活垃圾的堆放、有机农药等所引起。镍则是主要来自土壤母质。铅的来源广泛，可能来源于工业“三废”排放、交通运输。在公路两侧100 m范围内，土壤中铅的含量可达千分之一。所以工业区和交通区的土壤含铅值是非常高的。锌的主要污染则有可能是来自一些大型的采矿行为、农业活动。

参考文献

[1]杨毅恒，韩燕.多维地学数据处理技术与方法[M].北京：科学出版社，2002.

[2]隋红建，吴璇，崔岩山.土壤重金属迁移模拟研究的现状与展望[J].农业工程学报，2006，22（6）：197-200.

[3]景银兰，谷淑慧.复杂地形污染物扩散模式[J].华北工学院学报，2001，22（6）400-444.

[4]王学民.应用多元分析[M].上海：上海财经大学出版社，2004.

作者简介

王娜（1980-），女，吉林长春人，吉林工程技术师范学院讲师，吉林大学博士在读，主要从事数字地质方面的研究。endprint