土壤重金属污染分析

As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn As 1 0.381 0.238 0.531 0.293 0.605 0.45 -0.017 Cd 1 0.349 0.499 0.397 0.283 0.802 0.346 Cr 1 0.376 0.15 0.527 0.416 0.412 Cu 1 0.198 0.434 0.502 0.238 Hg 1 0.211 0.34 0.242 Ni 1 0.300 0.334 Pb 1 0.328 Zn 1 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn As 1 0.329 0.38 0.153 0.181 0.69 0.395 0.518 Cd 1 0.541 0.566 0.533 0.489 0.829 0.754 Cr 1 0.92 0.902 0.698 0.675 0.695 Cu 1 0.983 0.503 0.67 0.622 Hg 1 0.479 0.612 0.59 Ni 1 0.578 0.634 Pb 1 0.739 Zn 1
城区重金的污染程度综合评价
2、土样重金属浓度的空间分布
通过matlab软件，利用griddata（），contourf（） 函数作出八种重金属元素的空间分布图。具体如下：
金 属 As 二 维 等 浓 度 μg/g分 布 图 18000 16000 14000 12000 10000
城区二维等高线分布图
2
2
8000 6000
0. 7
32
3
3
3 3
2
2
2
1
1.8 1.6
Y
3
3
2
10000 8000 6000 等高线 生活区 工业区 山区 交通区 公园绿地区 0 0.5 1 1.5 X 2 2.5 x 10
4
3
150
2
2
1
2
2
2
2
0.Leabharlann Baidu 1 2
3
4000
3
12
1 1 71 0.
1.4 1.2
4000 2000 0
注：参考《东北平原长春经济区区域环境地球化学调查与评价》项目报告。
18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000
2
2
1
1
1
2
1 2
2.8
1
16000
3
1
3
2
2
As污 染 指 数
18000
2
1
3
3
2 3
1
1
2
31 4 Cd污 染 指 数
2
2
1
2
1
1
生活区 0 1 11 26 6 44 工业区 0 0 4 24 8 36 山区 2 5 40 19 0 66 清洁/个 警戒线/个 轻度污染/个 重度污染/个 重污染/个 总计 交通区 0 1 26 76 35 138 公园绿地区 0 1 12 17 5 35
进行归一化处理，且各污染等级的权重W(0.7,1,2,3,5)
金 属 Pb 二 维 等 浓 度 μg/g分 布 图 18000 16000 14000 12000 10000
Ni元素空间分布图
金 属 Zn 二 维 等 浓 度 μg/g分 布 图
1
1.5 X
2
2.5
x 10
4
18000 400 350 300 250 16000 14000 2500 12000 2000 10000 3000
6000
4000
4000
2000 0
5
2000 0
2000
0 0.5 1 1.5 X 2 2.5 x 10
4
0
等高线 生活区 工业区 山区 交通区 0.5 1 公园绿地区 2
100
0.2
50
1.5 X 2 2.5 x 10
4
0 0.5 As元素空间分布图
0
1
1.5 X
2.5 Cd元素空间分布图 4 x 10
Y
Y
8000 6000 4000 2000
200 150 100 50
8000 6000 4000
1500
1000
500 2000 0 0 0 0.5 1
0
0
0.5
1
Pb元素空间分布图
1.5 X
2
2.5 x 10
4
Zn元素空间分布图
1.5 X
2
2.5 x 10
4
3、不同区域重金属污染程度的分析
单项污染分级指数法
交通区
Cr Cu Hg Ni Pb Zn As 1 0.121 0.139 0.092 -0.004 0.228 0.06 0.188 Cd 1 0.373 0.424 0.211 0.351 0.615 0.294 Cr 1 0.894 0.012 0.869 0.428 0.395 Cu 1 0.032 0.886 0.506 0.432 Hg 1 0.04 0.266 0.118 Ni 1 0.396 0.503 Pb 1 0.482 Zn 1 As Cd
2.4
1
2
2
3
2
2
1
14000
3
2
1
1
2
2
2
3
12000
3
3 2 1
4
2
2
2 2 1
1
2.6
1
3
1
1
3.5
1
1 2 2
3
2
3
2
2
2
3
1
2 2
1
1
2
2
1
3
1
2
8000
3
2
2
2 3
2
2
1
1.8
2
2
1
3
1
2
21 3
1
1
1
1
3 3
1
3
2
1
3
1
2
2
21
1 1
2
2
2.2
10000
3
3
2
1
1
1
23
3
1
2
2
1
2
2
1
4
单项污染指数法结果图
内梅罗综合污染指数法
内梅罗综合污染指数全面反映了各污染物对土壤污染 的不同程度，同时又突出高浓度对土壤环境质量的影响， 因此用来评定和划分土壤质量等级更为客观。 P 综＝［（Pimax^2＋Piave^2）／ 2］^(1／2) （2） 式中，P 综为内梅罗综合污染指数，Pi为单项污染分级指 数，计算公式见公式（1），Pimax为所有元素污染指数 最大值，Piave为所有元素污染指数平均值。
• 某一个取样点的污染负荷指数：
Pi＝Ci／Xa,
Ci Xa时
Pi＝1＋（Ci－Xa）／（Xc－Xa）,Xa＜Ci Xc时 Pi＝2＋（Ci－Xc）／（Xn－Xc） , Xc＜Ci Xn时（ 1） Pi＝3＋（Ci－Xn）／（Xp－Xn）,Xn＜Ci Xp时 Pi＝4＋（Ci－Xp）／（Xp－Xn）,
城市表层土壤重金属污染分析
问题背景及意义：
随着城市的发展，人类活动对城市环境 质量的影响日显突出。土壤是自然环境系统 中一个很重要的子系统，人类活动所产生的 很多污染物，尤其是重金属，都是通过这个 子系统进入食物链，最终危害到人体的健康， 因此，对于土壤环境质量进行评价，确定重 金属的污染来源，为土壤污染防治和管理提 供科学依据，就变得极为重要。
生活区 0 0.02 0.25 0.59 0.14 2.98 工业区 0 0 0.11 0.67 0.22 3.33 山区 0.03 0.08 0.61 0.29 0 2.17 交通区 0 0.01 0.19 0.55 0.25 3.30 公园绿地区 0 0.03 0.34 0.49 0.14 2.89
18000
金 属 Cd 二 维 等 浓 度 μg/g分 布 图
18000 16000 14000
20 25
300
16000 14000 12000 10000 1.4
250
1.2 1
12000 10000
Y
Y
200
0.8
Y
15
8000 6000
8000
8000
10
6000 4000
150
0.6 0.4
山区
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn As 1 -0.291 0.113 0.527 0.075 0.078 -0.205 -0.176 Cd 1 0.066 0.09 0.246 0.049 0.766 0.606 Cr 1 0.364 -0.006 0.945 0.107 0.627 Cu 1 0.505 0.358 0.122 0.252 Hg 1 -0.045 0.226 0.17 Ni 1 0.028 0.629 Pb 1 0.59 Zn 1
公园绿地
As As 1 Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
0.358 0.689 0.107 1 0.564 0.500 1 0.357 1 0.176 0.691 0.265 0.285 0.054 0.433 0.598 0.712 0.023 0.739 0.397 0.509 0.136 0.267 0.756 0.521 1 -0.048 0.389 0.063 1 0.168 0.298 1 0.748 1
城区重金属的污染程度综合评价
1、土壤样本采集
城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及 公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区。 将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域， 按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进 行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。应用专门仪 器测试分析，获得了每个样本所含的8种化学元素的浓度数 据。另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活 动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景 值。 上述数据来源于http://www.mcm.edu.cn/
金 属 Cr 二 维 等 浓 度 μg/g分 布 图 18000 16000 14000 12000 10000 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0.5 1 1.5 X 2 2.5
金 属 Cu 二 维 等 浓 度 μg/g分 布 图 18000 1800 16000 1600 14000 1400 12000 10000 1200 1000 800 600 400 200 0
100
2
3
2
3 2
3
3
2
2
3
2
50
2000 3 0.7 1 0 0
2
1 0.7
1 0.8
2
2
0.5
1 0.7 1
2 1.5 2 2.5 x 10
4
图1 重金属整体污染指数
图2 城区各功能区采样图
我们对各功能区的各个采样点的内梅罗综合污染指数进行了统计， 归类得到表2
表2 各功能区的内梅罗综合污染指数情况
内梅罗综合污染指数法
城区二维等高线分布图
18000
0.7 31
2
16000
2
10.7 2 10.7 重金属总体污染指数 2 2
3
1
18000
2.8
16000
300
2
2.6 2.4
2
1
14000 12000
1 3 0. 7
2
2
14000
250
2
3
1
2
3
2
2
2.2 12000
200
1
3
0.7
2
2
3
3
10000
2
1
2
4000
31 3
2
3
2
3
1
1.4
1
2000
4
2
1 2
1
3
2
2
1
2
2
3
2
2.5
1
2 2 1 1
2
1
6000
3
1
1 2
1
1.6
4
3
2 2 1
1
2
2
3
3
1
23
3 3
3
2
3
2
1
2
2 1
1.5
1.2
0
2
0
22 1
2
1 0
3
2
1 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10
4
0
3 0.5
2 1 1
1.5
2
2.5 x 10
表4 土壤内梅罗综合污染指数评价标准［1］
等级
I II III IV V
内梅罗综合污染指数
P综<0.7 0.7＜P综<=1.0 1.0＜P综<=2.0 2.0＜P综<=3.0
污染等级
清洁 警戒线 轻度污染 重度污染
P>3
重污染
［1］ 李其林，黄峋，骆东奇．重庆市农作物基地土壤中重金属及污染特征［J］．土壤与环境，2000，9（4）：270－273．
清洁/个 警戒线/个 轻度污染/个 重度污染/个 重污染/个 得分
从中我们得出工业区污染>交通区>生活区>公园绿地区>山区
重金属的污染来源分析
主成分分析法( PCA) 评价城市中土壤重金属污染来源 1、各功能区重金属元素之间相关性的分析： 利用SPSS统计软件对数据进行处理，得出各功能区八种重金属元素的相关 系数矩阵： 生活区 工业区
Y
8000 6000 4000 2000 0
Y
8000 6000 4000 2000 0
x 10
4
Cr元素空间分布图
金 属 Hg 二 维 等 浓 度 μg/g分 布 图
0
0.5
Cu元素空间分布图
金 属 Ni 二 维 等 浓 度 μg/g分 布 图
1
1.5 X
2
2.5 x 10
4
18000 16000 14000 12000 10000
表1 土壤单项污染指数评价标准
Ci Xp时
式中，Pi为污染分级指数，Ci为土壤中污染物i的实测浓度值，以测 分级指数 质量等级 分级指数 质量等级 分级指数 质量等级 区背景平均值为重金属元素累积起始值（ Xa ），测区背景上限为污染 Pi＜1 清洁 2≤Pi＜3 轻污染 Pi〉4 重污染 起始值（ Xc），国家土壤环境质量标准的二类标准作为轻度污染起始 1≤Pi＜2 潜在污染 3≤Pi＜4 重度污染 值（Xn），土壤环境质量标准的三类标准作为重污染起始值（Xp）。
Y
15
18000 110 16000 14000 100 90 80 70 60 8000 50 6000 4000 2000 40 30 20 10
10
12000 10000
Y
8000 5 6000 4000 2000 0
0 0 0.5 1 1.5 X 2 2.5 x 10
4
0
0
0.5
Hg元素空间分布图