广东省土壤重金属污染监测预警系统的设计

广东省土壤重金属污染监测预警系统的设计

肖莉1，温贤有2，张国权1，岑冠军1

(1.华南农业大学理学院，广东广州510642;2.中山市农产品质量监督检验检测中心，广东中山528400）

摘要：针对日益严重的土壤重金属污染问题，必须采用快速高效的办法进行现状分析和预警预报，本文综合应用数据库、统计软件SAS9.0、计算机网络和土壤重金属污染研究方法，设计了广东省土壤重金属污染监测预警系统。该系统具备数据管理、查询、分析、预警预报、制图制表等功能，系统的建立为广东省土地使用、防治土壤重金属污染提供高效、科学的信息支持，从而有助于提高相关部门治理土壤重金属污染的决策水平。

关键词：土壤；重金属污染；监测预警系统

中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1004-874X（2010）04-0243-03

Design of the monitoring and warning system for

soil heavy metal pollution in Guangdong

XIAO Li1,WEN Xian-you2,ZHANG Guo-quan1,CEN Guan-jun1

(1.College of Science,South China Agricultural University,Guangzhou510640,China;

2.Farm Produce Quality Monitoring Testing Center of Zhongshan,Zhongshan528400,China)

Abstract:In view of the increasingly serious problem of soil heavy metal pollution,it is necessary to develop a rapid and efficient method for analyzing the pollution situation and forecasting future pollution.With application of database,statistical software SAS9.0,network technology and the methods for soil heavy metal pollution,a monitoring and warning system was set up.The system provided such functions as data query,pretreatment,early warning,spatial analysis and mapping.The construction of this system is useful for monitoring the soil heavy metal pollution and using the soil reasonable,and provides an advanced information support for the government to improve the decision-making level for fathering the soil heavy metal pollution.

Key words:soil;heavy metal pollution;monitoring and warning system

近年来，随着城市规模的扩大、人口的增长和经济的飞速发展，由土壤重金属污染造成的环境危害已经达到惊人的程度。据广州市地质勘查部门、广东省生态环境与土壤研究所初步调查显示，广州市的农业地质不容乐观，耕地土壤质量有所恶化趋势。据21世纪经济报道，在珠江河口周边约1万m2范围内，土壤高氟异常区5263km2，高镉异常区逾6000km2，受人为污染导致土壤中有毒有害重金属异常高，Cd、Hg、As、Cu、Pb、Ni、Cr铬等7种元素污染面积达5500km2，其中仅汞污染便达1257km2，污染深度达40cm[1]；此外，在珠江三角洲主要城市郊区农业土壤中，表层土壤除As元素之外，Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg元素的平均含量都已超过了广东省土壤背景值和全国土壤背景值[2]；珠三角洲地区7个叶菜品种中硝酸盐含量均在1200mg/kg以上，100%超标；经对蔬菜、水果、大米抽样分析测试，对照食品卫生标准，发现这些元素均不同程度超标，说明重金属污染已对农产品质量安全、人体健康构成潜在威胁[3]。

针对以上问题，本研究利用高新测试手段建立广东省土壤重金属污染监测预警系统。本系统对广东省土壤重金属污染质量进行详细分析和评价，完成土壤重金属污染监测数据的更新、查询、统计分析和制图制表等工作；通过该系统将建立准确、一致的信息来源，揭示广东省土壤重金属的分布特征、污染来源及时空演化规律，并在统计软件SAS9.0平台上实现广东省

收稿日期：2010-01-27

作者简介：肖莉（1976-），女，硕士，讲师，E-mail：scauxl@tom.

com

广东农业科学2010年第4期243

土壤重金属污染的现状、潜在发展趋势预测的模拟显示。

1系统总体设计

1.1操作系统、数据库系统与软件平台

本监测预警系统采用Windows2000/NT操作系统；数据库管理采用Microsoft公司的SQL SERVER2000；以国际著名统计软件SAS为开发平台、结合GIS技术设计开发符合广东省土壤重金属污染情况的预警系统，SAS9.0系统不仅具有GIS模块，而且还具有强大的数据管理、数据分析、数据预测功能[4]。

1.2系统目标

建立广东省土壤重金属污染监测预警系统，全面分析广东省土壤中污染物种类、来源和分布，系统研究广东省土壤中污染物的时空演化规律与累计效应，查明土壤环境中主要污染组份的类型、分布范围及污染程度，继而分析土壤污染现状及潜在的发展趋势，提高土壤环境资源的利用率，实现广东省土壤质量监测数据管理的科学化。

1.3系统结构

广东省土壤重金属污染监测预警系统结构采用开放的3层架构：功能表现层、逻辑应用层和数据服务层，如图1所示。

表现层通过图形用户界面展示系统提供的功能，实现系统与用户之间的动态交互。逻辑应用层是系统的核心层，包括底层的空间数据库引擎和数据源管理组件。组件之间通过COM接口来实现相互调用。数据服务层提供数据存储管理的服务，主要有SQL Server 数据库来存储和管理，其中空间数据采用ArcSDE进行读取、存储、修改，非空间数据通过进行读取、存储、修改。

2系统主要功能

本系统主要由5个功能模块组成，功能模块通过SAS9.0平台访问数据库实现功能，功能结构如图2所示。

2.1数据文件管理模块

主要用来对空间和非空间数据进行管理，本模块又可分为以下几个小模块：数据文件建立主要用于建立新文件，录入数据；数据采集主要完成数据收集、录入及转换不同格式的数据文件，数据操作要有查询、修改、删除等功能。本模块利用SAS9.0系统的ACCESS 模块和GIS模块来建立，ACCESS模块可以实现对数据库的访问、查询、修改等，GIS模块可以建立空间数据库，非空间数据库可以在SQL SERVER2000数据库中完成[5]。

2.2模型数据处理模块

模型数据处理模块用来对采集到的各种数据调用相应模型进行处理，剔除非主要因素与随机因素等的影响，找出土壤重金属污染的规律。可以采用导致重金属污染元素在研究区原状饱和土壤中的一维流场二维弥散的解析解模型、重金属污染元素在土壤非饱和溶液中运移的动力学模型、水分运动方程、微分方程等模型或方程来确定重金属污染复合模型。在SAS9.0平台上，一般采用如下形式调用模型模块：proc<过程名>过程选项；过程语句。

2.3分析评价模块

图2

系统功能结构图图1系统结构

244