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人工智能-数据挖掘-基于GIS和数据挖掘的土壤重金属污染评价与扩散模型研究.pdf
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人工智能-数据挖掘-基于GIS和数据挖掘的土壤重金属污染评价与扩散模型研究.pdf
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目录
VI
5.2.2 二维重金属随流扩散迁移问题求解........................................ 60
5.2.3 三维重金属随流扩散迁移问题求解........................................ 61
5.3 土壤重金属扩散迁移模型的实例化模拟分析................................... 63
第 6 章 结论与展望............................................................................................ 68
6.1 结论....................................................................................................... 68
6.2 展望....................................................................................................... 70
参考文献.............................................................................................................. 71
附录...................................................................................................................... 75
附录 1. 取样点位置及其所属功能区........................................................ 75
附录 2. 8 种主要重金属元素的浓度........................................................ 79
致谢...................................................................................................................... 87
万方数据
第1章 绪论
1
第 1 章 绪论
1.1 研究背景及意义
土壤是构成生态系统的基本要素之一,是人类赖以生存的物质基础, 是不可
再生的自然资源,但是也是众多污染物残留的环境介质之一。土 壤污染是全球三
大环境要素(大气、水体和土壤)的污染问题之一。土壤污染对环境和人类造成
的影响与危害在于它可导致土壤的组成、结构和功能发生变化,从而植物的正常
生长发育受到影响,并且在植物体内累积的有害物质通过食物链进入人体,以至
危害人体健康
[1]
。随着土壤环境日益恶化,土壤污染问题已经引起了人们足够的
重视与关注。
目前,我国土壤环境污染的整体情况不容乐观,部分地区土壤污染严重,土
壤重污染区和高风险区出现在重污染商业区、工业集中区、工矿及周边区域、城
市和城郊地区。土壤污染途径多,类型多,新旧污染物、无机有机复合污染共存、
导致污染原因复杂,控制难度大。土壤环境质量监管力度不够,投入不足,全社
会防治意识不强。然而土壤污染已经成为影响人类身体健康和社会稳定的重要因
素。
特别是土壤重金属污染呈现出越来越严重的趋势,严重危害农作物的生长与
收成,威胁着人类的身体健康。因此,弄清楚土壤中重金属的污染现状,提出科
学、合理、实用的评价模型,对其污染做出较为准确地评价;分析土壤中重金属
元素的相关关系;预测重金属元素污染扩散状况对于做好土壤重金属污染的预防
和治理是有非常有必要的,而且对于维护人类身体健康具有十分重要的意义。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内土壤污染现状
随着工业化、信息化、城镇化的发展,我国土壤污染情况越来越严重。土壤
污染的预防和治理也越来越引起人们的重视。虽然土壤污染是全球三大环境要素
万方数据
第1章 绪论
2
的污染问题之一,但是人们往往更加关注大气污染和水体污染,而忽视了土壤污
染的重要性。如今,土壤污染的日益恶化,使得人们不得不将土壤污染的预防和
治理纳入到环境预防与治理的大计中来。
1. 我国土壤污染总体情况
2014年4月17日,国家环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状
况调查公报》
[2]
显示:全国土壤环境状况整体比较严峻,具体状况如图1.1所示:
图 1.1 从数字看我国土壤污染现状
其中,点位超标率是指污染指数超标的采样点位数量与全部采样点位数量的
百分比。
从污染物空间分布来看:土壤污染南方较北方严重;东北老工业基地,长江
三角洲,珠江三角洲等部分地区土壤污染尤为严重;西南、中南地区土壤重金属
污染范围较大;从西北到东南、从东北到西南方向,土壤环境中镉、汞、砷、铅
4 种重金属含量分布呈现阶梯上升趋势
[2]
。
2. 污染物超标情况
(1)无机污染物
8种无机污染物(镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍)点位超标率情况如表
1.1所示:
万方数据
第1章 绪论
3
表1.1 无机污染物超标情况
污染物类型
点位超标率
(%)
不同程度污染点位比例(%)
轻微
轻度
中度
重度
镉
7.0
5.2
0.8
0.5
0.5
汞
1.6
1.2
0.2
0.1
0.1
砷
2.7
2.0
0.4
0.2
0.1
铜
2.1
1.6
0.3
0.15
0.05
铅
1.5
1.1
0.2
0.1
0.1
铬
1.1
0.9
0.15
0.04
0.01
锌
0.9
0.75
0.08
0.05
0.02
镍
4.8
3.9
0.5
0.3
0.1
(2)有机污染物
3类有机污染物点位超标率情况如表1.2所示:
表1.2 有机污染物超标情况
污染物类型
点位超标率
(%)
不同程度污染点位比例(%)
轻微
轻度
中度
重度
六六六
0.5
0.3
0.1
0.06
0.04
滴滴滴
1.9
1.1
0.3
0.25
0.25
多环芳烃
1.4
0.8
0.2
0.2
0.2
(3)不同土地利用类型土壤的环境质量状况如表1.3所示:
表1.3 不同土地利用类型土壤的环境质量状况
土 壤
类 型
点位超
标率(%)
不同程度污染点位比例(%)
主要
污染物
轻微
轻度
中度
重度
耕地
19.4
13.7
2.8
1.8
1.1
镉、镍、铜、砷、汞、铅、
滴滴滴和多环芳烃
林地
10.0
5.9
1.6
1.2
1.3
砷、镉、六六六和滴滴滴
草地
10.4
7.6
1.2
0.9
0.7
镍、镉和砷
未利用地
11.4
8.4
1.1
0.9
1.0
镍和镉
万方数据
第1章 绪论
4
1.2.2 国内土壤污染防治对策
(1)完善土壤环境保护法律法规
我国目前需要完善土壤环境保护的法律法规,通过制定具有针对性的土壤污
染防治法来预防并解决现存土壤污染问题,并加强对土壤污染的监督管理。
(2)加大土壤环境质量监测管理的力度
在我国环境监测工作中土壤污染环境监测仍然是的薄弱环节,所以大力加强
土壤环境质量监测工作,尽快建立全国土壤环境监测网络,及时掌握和了解土壤
环境质量现状,并制定土壤环境污染预警制度是刻不容缓的工作
[3]
。
(3)采取适宜的土壤修复治理措施
土壤环境修复治理的方法主要有物理修复(电动修复、电热修复),化学修
复(淋洗法、改良剂法)和生物修复(微生物修复技术和植物修复技术)
[4]
。
据相关研究显示,我国正在绘制人类污染图。从 1994 年起,中国地质科学
院、地球物理地球化学勘查研究所等机构就开始监测全国土壤 51 种化学元素;
从 1999 年起对东部农田区 54 种化学元素进行填图。
2008 年,开始对含 78 种元素的土壤 81 种化学指标进行探测,并建立全国
地球化学基准网,以 1:20 万比例尺图幅为最小单元,每一个单元网格都设置一
个采样点,每个点位分别采集一份表层土壤样品和一份深层土壤样品。其中深层
样品取自地表 1 米以下未受人类污染土壤,被认为是自然地质背景。在地表 25
厘米以内采集表层样品,这一部分土壤被认为是受到自然地质背景与人类活动的
共同作用。这样表层样品污染含量减去深层样品污染含量,就可以获得重金属
“人类污染图”
[5]
。根据数据显示,重金属等污染物指标在大的流域及局部工矿
业和农业区上升较快。
1.2.3 国外土壤污染防治现状
国外发达国家较早遭遇土壤污染问题,因此,他们在土壤污染防治方面的工
作开展得比较早,并且在实际工作中已经取得了相对良好的防治效果。许多国家
都已建立了相对完善的土壤污染识别、评价和处理体系,已经具备了相对完善的
土壤污染防治法律制度,其中美国、日本、德国、韩国、法国和英国的土壤保护
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