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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(xué)碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名：鄭學(xué)成指導(dǎo)教師：李東偉教授副導(dǎo)師：焦斌權(quán)副教授專業(yè)：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)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(diǎn)和加密布點(diǎn)相結(jié)合的方法，并在充分考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際地形的情況下，共布設(shè)了102個采樣點(diǎn)位和8個控制點(diǎn)。對采集的土壤表層樣品中的四種重金屬進(jìn)行了全量分析，并通過對三
3、種Kriging插值方法進(jìn)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(jié)果進(jìn)行重金屬污染評價，得到了研究區(qū)重金屬污染評價結(jié)果可視化圖。本文主要研究方法及內(nèi)容有：（1）通過重金屬全量測定實(shí)驗(yàn)得到了四種重金屬的全量數(shù)據(jù)。在對異常值進(jìn)行了篩選后對整個數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到的數(shù)據(jù)與當(dāng)?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(shù)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(jīng)正態(tài)檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，Cu元素的全量分析結(jié)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(jīng)過BOX-COX轉(zhuǎn)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(jìn)行模型的篩選，并經(jīng)過在GS+軟件中的計(jì)算各元素的Co/(Co+C)值，從結(jié)果來看Cu和Cd的Co/(Co+C)的值小于25%，表明其空間相關(guān)性較強(qiáng)，受結(jié)構(gòu)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(zhì)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(guān)性，表明其在變程范圍內(nèi)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(jìn)行了空間趨勢分析，并對可能造成比例效應(yīng)的二次趨勢進(jìn)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(yīng)的最優(yōu)模型。并根據(jù)在GS+中得到的結(jié)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(jìn)行重金屬空間插值。以標(biāo)準(zhǔn)平均值、均方根預(yù)測誤差、平均標(biāo)準(zhǔn)誤差、標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差和標(biāo)準(zhǔn)均方根預(yù)測誤差為綜合判斷標(biāo)準(zhǔn)，篩選出四種元素各自對應(yīng)的最優(yōu)的插值方法，結(jié)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(nèi)，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(jìn)后的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對四種重金屬進(jìn)行了污染評價。并根據(jù)評價值進(jìn)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(xué)碩士學(xué)位論文價方法對重金屬污染的評價結(jié)果總體上趨于一致，但由于污染標(biāo)準(zhǔn)劃分有所不同，導(dǎo)致結(jié)果有一定的差別，結(jié)果表明生態(tài)危害指數(shù)法的效果相對較好。改進(jìn)后的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法的評價結(jié)果表明，在整個研究區(qū)域內(nèi)，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(yán)重，而集鎮(zhèn)附近的控制點(diǎn)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(biāo)所引起的，而其他三種元素也有不同程度的超標(biāo)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(yán)重的重金屬污染。關(guān)鍵詞：GIS，地統(tǒng)計(jì)學(xué)，污染評價，重金屬II英文摘要ABSTRACTThisthesistakesasmeltingslagfieldastheresearchobject.Aftertakingfullaccountoflocalcircumstancestheactu
