基于gis的铜陵地区土壤重金属元素的空间分布及污染评价-祁轶宏.docx
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1、分举号: P595 P66 密 级 1 _ 10359 学 号 -031409050478 Hefei University of Technology 硕士学位论文 MASTER DISSERTATION %;目:基于 GIS的锏陵地区土壤重金属元素的空间分布 及污染评价 学位类别 : _ m m m 学科专业: CL程领域 ) 矿物学、岩石学、矿床学 作者姓名 : 导师姓名 : 完成时间 : 祁轶宏 袁 峰 教 授 2006年 4月 基于 GIS的铜陵地区土壤重金属元素的空间分布及污染评价 摘要 重金属元素污染是破坏土壤环境的重要因素,并直接或间接危害到人体健 康。安徽铜陵作为我国主要的矿
2、业城市,环境污染较为严重。铜、金等多金属 矿床的开发和冶炼,已成为铜陵地区土壤环境重金属污染的重要污染源。 本文围绕重金属污染较为严重的铜陵地区,开展了基于 GIS的土壤重金属 元素的空间分布及污染评价研究。首先基于 Hazeii概率曲线计算了铜陵地区土 壤重金属元素的背景含量,计算结果与实际情况基本一致,各项参数的成因意 义明确,符合客观实际。 采用地累积指数法、潜在生态危害指数法、沉积物富集系数法、模糊集理 论和污染负荷指数法对铜陵地区土壤重金属污染进行了相应的评价,确定了 Cd、 Pb、 As是整个研究区主要的重金属污染元素; Zn、 Cu、 Mn等元素的污染 主要集中在矿床附近; Hg
3、和 T1在土壤中的含量虽不髙但由于其很高的生物毒 性也存在污染。 利用地质统计学工具结 合 MAPGIS软件进行了铜陵地 g土壤重金属元素的 空间分布特征研究,变异函数的计算结果很好的解释了重金属元素分布的空间 结构性, GIS软件绘制的空间分布等值线图直观地反映出不同污染区域所处的 位置及范围 .对比含量分布等值线图和评价等值线图,得出对污染区域位置的 反映基本上是一致的,但评价等值线图对污染区域的描述更加精细。 应用 MAPGIS软件并结合数学模型直观的再现了铜陵地区土壤相对环境容 量的空间分异特证,研究表明铜陵地区土壤的相对环境容量属于中等水平,坏 境地球化学质量一般, As、 Pb元素
4、的相对环境容量 总体上稍高,而Cd元素的 相对环境容量则非常低,造成铜陵地区土壤元素相对环境容量空间分异的原因 主要是元素的自然背景分异,同时也存在人为因素的影响。 在铜陵地区土壤重金属元素空间分布特征研究的基础之上,进行了污染的 影响因素分析,得出矿床是造成 As、 Cd、 Pb、 Zn四种元素污染的主要原因, 而 Hg元素污染则主要与排污企业、城镇有关,研究发现水系作为污染 传播的 一个载体是造成大面积连续污染的原因之一。本文还从影响因素分析结果的角 度对不同评价方法的有效性进行了验证,得出了适用于不同重金属元素的评价 方法。 关 键词: 地理信息系统 ( GIS) 安 徽 铜 陵 重 金
5、 属 地 质 统 计 学 空 间 分 布 土壤污染评价 The study on the spatial distribution and pollution assessment of heavy metal elements in soil of Tongling area based on GIS Abstract The heavy metal elements pollution is the important factor that breaks the soil environment and endanger to the human body health directly
6、 or indirectly. Tongling is the main mineral industry city in China, and the environmental pollution is very serious in Tongling. The exploitation and smelting of metals deposit such as copper gold and so on, have become the important heavy metals pollution source of the soil in Tongjing area. This
7、paper studies the spatial distribution of heavy metal elements based on GIS in the soil of Tongling area where the heavy metal pollution is more serious, and assesses the pollution degree. First, the background content of heavy metal elements in soil are calculated based on Hazen probability curve i
8、n Tongling area. The calcutations are consistent with the actual situation, the meaning of the causes of the parameters is clear and in line with the objective reality. The pollution degree of heavy metal elements in soil is assessed by Index of Geoaccumulation, Potential Ecological Risk Index, Sedi
9、ment Enrichment Factor, Fuzzy theory and Pollution Load Index. Assessment identifies Cd5 Pb, As are the primary heavy metal elements that cause the pollution. The pollution of Zns Cu, Mn is close to the deposits. Hg and T1 content in the soil is not high3 but the poJJution is also existent because o
10、f its high biological toxicity. The spatial distribution characteristics of heavy metal elements in the soil of Tongling area are studied using geostatistics method and MAPGIS software. The calculations of variogram commendably explain the spatial structures of the heavy metal elements distribution.
11、 The location and scope of pollution area can be showed visually on isopleth map plotted by GIS software. Content distribution isopleth raap and assessement isopleth map show that the location of pollution area is basically the same,but assessment isopleth map describes the pollution area more elabo
12、rately. The spatial characteristics of relative environmental capacity of the soil are reflected visually using MAPGIS software and a mathematical model. The research shows that the relative 如 vironmmtal capacity of the soi!in Tongfing area is at the middle levd, the n the impact of human factors is
13、 exist. The factors of poilution impact are analysed based on the study of the spatial distribution characteristics of heavy metal elements in the soil of Tongling area. The pollution of As Cd, Pb, Zn elements is mainly caused by deposits, and the pollution of Hg is mainly caused by enterprises and
14、towns. The study indicates that water as a large carrier of pollution is one of the reasons for large-scale pollution. In addition, the efficiency of different methods of assessment is validated based on the factor analysis of pollution impact. The applicability of assessment methods to different el
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