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1、冶煉渣場周邊土壤重金屬污染空間分布研究重慶大學碩士學位論文學生姓名：鄭學成指導教師：李東偉教授副導師：焦斌權副教授專業(yè)：環(huán)境科學與工程學科門類：工學重慶大學資源及環(huán)境科學學院二O一一年五月StudyonSpatialDistributionofHeavyMetalinSoilaroundSmeltingSlagFieldAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhengXuechengSupervise
2、dbyProf.LiDongweiAss.supervisedbyAssociateProf.JiaoBinquanMajor:EnvironmentScienceandEngineeringCollegeofResourceandEnvironmentalScienceChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2011中文摘要摘要本文以某廢棄硫鐵礦土法冶煉硫磺渣場為研究對象，采用均勻布點和加密布點相結合的方法，并在充分考慮當?shù)貙嶋H地形的情況下，共布設了102個采樣點位和8個控制點。對采集的土壤表層樣品中的四種重金屬進行了全量分析，并通過對三
3、種Kriging插值方法進行了比較，選出最優(yōu)插值法，最終得到了渣場影響的區(qū)域重金屬空間分布可視化圖。通過對插值結果進行重金屬污染評價，得到了研究區(qū)重金屬污染評價結果可視化圖。本文主要研究方法及內容有：（1）通過重金屬全量測定實驗得到了四種重金屬的全量數(shù)據(jù)。在對異常值進行了篩選后對整個數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到的數(shù)據(jù)與當?shù)赝寥乐亟饘俦尘爸迪啾容^發(fā)現(xiàn)，As、Zn、Cu和Cd四種重金屬算術平均值分別是背景值的720倍、11.6倍、18.5倍和8.1倍。得到的重金屬全量數(shù)據(jù)經正態(tài)檢驗后發(fā)現(xiàn)，Cu元素的全量分析結果數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，將Zn、As和Cd三種重金屬元素的數(shù)據(jù)在Minitab軟件
4、中經過BOX-COX轉換后，也符合高斯分布。（2）定量地分析了重金屬的空間分布特征。在GS+軟件中進行模型的篩選，并經過在GS+軟件中的計算各元素的Co/(Co+C)值，從結果來看Cu和Cd的Co/(Co+C)的值小于25%，表明其空間相關性較強，受結構性因素的影響較大，影響此兩種重金屬元素空間分布的主要原因是地形、母質等自然性因素，其分布在變程范圍外也受到了人類活動的影響；As和Zn元素呈中等程度的相關性，表明其在變程范圍內受到自然因素和人為因素的雙重影響。在ArcGIS軟件中對四種元素進行了空間趨勢分析，并對可能造成比例效應的二次趨勢進行了刪除。（3）在分析了重金屬空間分
5、布特征后，得到了各元素所對應的最優(yōu)模型。并根據(jù)在GS+中得到的結果，在ArcGIS軟件中分別用SimpleKriging（簡單Kriging）、OriginalKriging（普通Kriging）和UniversalKriging（泛Kriging）三種方法對四種元素進行重金屬空間插值。以標準平均值、均方根預測誤差、平均標準誤差、標準化平均誤差和標準均方根預測誤差為綜合判斷標準，篩選出四種元素各自對應的最優(yōu)的插值方法，結果表明As、Zn、Cu和Cd的最優(yōu)插值方法分別為：OK、OK、OK和SK。在得到的重金屬含量空間插值圖中發(fā)現(xiàn)，在整個區(qū)域內，四種元素含量的分布總體上均是從高海
6、拔的渣場向低海拔的集鎮(zhèn)方向區(qū)域下降，渣場附近重金屬含量下降得更為迅速。在不同的元素之間，空間分布規(guī)律有一定的差別。（4）分別利用單因子指數(shù)法、地累積指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法三種單因子指數(shù)評價方法和改進后的內梅羅綜合指數(shù)法對四種重金屬進行了污染評價。并根據(jù)評價值進行空間插值，得到了整個研究區(qū)域的污染程度分布圖。三種單因子指數(shù)評I重慶大學碩士學位論文價方法對重金屬污染的評價結果總體上趨于一致，但由于污染標準劃分有所不同，導致結果有一定的差別，結果表明生態(tài)危害指數(shù)法的效果相對較好。改進后的內梅羅綜合指數(shù)法的評價結果表明，在整個研究區(qū)域內，從空間分布來看，渣場附近的人頭山和普陀巖所
7、受的污染最為嚴重，而集鎮(zhèn)附近的控制點青龍咀所受的污染相對最輕；從污染元素來看，整個渣場的污染絕大部分是由于As全面超標所引起的，而其他三種元素也有不同程度的超標現(xiàn)象。在四種元素的共同作用下，造成了大部分研究區(qū)存在著極嚴重的重金屬污染。關鍵詞：GIS，地統(tǒng)計學，污染評價，重金屬II英文摘要ABSTRACTThisthesistakesasmeltingslagfieldastheresearchobject.Aftertakingfullaccountoflocalcircumstancestheactu
