一种基于环境地球化学基线的应用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于环境地球化学基线的应用方法，其技术方案要点是其步骤为：(1)对土壤重金属空间分布特征进行统计分析；(2)建立土壤重金属环境地球化学基线模型；(3)对土壤重金属富集因子进行计算；(4)对土壤重金属污染程度地累积指数进行计算(5)对人为活动引起的土壤重金属污染范围进行识别；(6)、对人为活动引起的土壤重金属污染范围进行空间预测。本发明专利技术的一种基于环境地球化学基线的应用方法能够实现从地理空间上对研究区农用地进行重金属污染成因判别、土壤重金属污染范围界定和土壤重金属污染预测预警，提升城镇周边农用地土壤重金属污染风险管控水平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于环境地球化学基线的应用方法
本专利技术涉及一种基于环境地球化学基线的应用方法。
技术介绍
环境地球化学基线最初被定义为地球表层物质中化学物质(元素)浓度的自然变化，旨在确定矿物及化学元素的自然变化，以便与人类活动诱发的影响进行对比。环境地球化学基线值不同于地球化学背景值，它探寻的是环境的目前状态，表示在人类活动扰动地区即时测量的元素浓度，而地球化学背景值是指不受人类活动影响的自然环境本身的元素浓度，反映的是土壤原始沉积环境的状态，由于人类活动影响范围日益广泛，背景值比环境地球化学基线值更难确定。目前，对于环境地球化学基线值在土壤重金属污染评价和预测预警等方面研究较少，近年来，国外学者如Glennon等引入地球化学基线对重金属元素在土壤中的累积程度进行了研究，评价了人类活动对土壤重金属累积程度的影响。我国关于土壤重金属污染的调查工作还很薄弱，全国范围内已开展的1：25万多目标地球化学调查工作，尚不能有效查清重金属污染范围和污染程度；尤其农用地土壤重金属污染评价的方法和技术体系还不完善，已有的国家土壤环境质量二级标准(GBl5618-1995)，因不同地域、不同地质环境背景和农业生产利用类型的土壤重金属累积引发生态环境风险的程度不同，在采用统一限量值评价土壤重金属污染程度时凸显局限性。环境地球化学基线可以准确识别土壤重金属地质背景来源与人为污染的叠加量，但在土壤污染评价和土壤重金属地球化学预警方面仍缺乏应用和研究。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种能够对农用地重金属污染特征研究，实现农用地土壤重金属污染范围识别和污染风险预警的基于环境地球化学基线的应用方法。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种基于环境地球化学基线的应用方法，其步骤为：(1)对土壤重金属空间分布特征进行统计分析；(2)建立土壤重金属环境地球化学基线模型；(3)对土壤重金属富集因子进行计算；(4)对土壤重金属污染程度地累积指数进行计算；(5)对人为活动引起的土壤重金属污染范围进行识别；(6)、对人为活动引起的土壤重金属污染范围进行空间预测。本专利技术进一步设置为：根据步骤(1)，利用IBMStatisticsSpss19.0软件对土壤样品测试数据进行统计分析，然后应用Arcgis10.2软件，采用距离加权反比差值方法，分15级绘制元素地球化学异常图。本专利技术进一步设置为：根据步骤(2)，筛选合适的标准因子，均匀选取1/8比例表层土壤样品，测试稳定元素Li、Eu、Sc和Sm含量，并剔除2倍离差后计算Li、Eu、Sc和Sm平均值，然后利用SPSS软件对重金属元素和稳定元素进行Pearson相关性分析。本专利技术进一步设置为：根据步骤(3)，基于环境地球化学基线值对传统富集因子(EF)评价方法进行改进，评价土壤重金属累积受人类活动的影响程度。本专利技术进一步设置为：土壤重金属富集因子计算公式为：EF＝(Csample/Bsample)/(Cbaseline/Bbaseline)(1)(Csample/Bsample)是表层土壤重金属元素测试浓度相对标准因子测试浓度的比率；(Cbaseline/Bbaseline)是重金属元素背景值相对标准因子背景值的比率。本专利技术进一步设置为：通过定量计算的环境地球化学基线值对土壤重金属富集因子修正，以EF＝1.0作为评价标准，EF≤1.0，认为重金属元素完全来源于地壳物质或通过自然风化过程富集；EF＞1.0，认为部分重金属元素来源于人类活动。本专利技术进一步设置为：根据步骤(4)，土壤重金属污染程度地累积指数计算公式为：Igeo＝log2[Cn/Cbaseline](2)Cn是测试元素含量，Bn是测试元素对应的背景值，通过标准化方法计算的重金属元素环境地球化学基线值“Cbaseline”代替地累积指数法中Igeo＝log2[Cn/(1.5×Bn)]的“1.5×Bn”，对地累积指数公式进行改进，以消除地质背景的影响。本专利技术进一步设置为：通过将地累积指数分为7个等级，用来评价沉积物中重金属污染程度。本专利技术进一步设置为：其评价标准为Igeo＜0，污染级别为0级，表示无污染；0≤Igeo＜1，污染级别为1级，表示无污染到轻度污染；1≤Igeo＜2，污染级别为2级，表示中度污染；2≤Igeo＜3，污染级别为3级，表示中度污染到强污染；3≤Igeo＜4，污染级别为4级，表示强污染；4≤Igeo＜5，污染级别为5级，表示强污染到极强度污染；Igeo≥5，污染级别为6级，表示极强污染。本专利技术进一步设置为：根据步骤(5)和(6)，对农用地土壤重金属污染状况进行检测，通过GIS信息系统，将各样点重金属元素EF和Igeo评价结果与对应图斑空间位置信息进行关联，采用距离倒数加权的最小二乘方的方法对研究区范围所有农用地图斑进行评价数据插值，并通过选择周边采样点的节点函数替代离散点的属性值，采用Igeo评价叠加EF评价方式来表征绍兴城镇周边农用地范围土壤重金属污染程度空间分布，从地理空间上对研究区农用地进行重金属污染成因判别、土壤重金属污染范围界定和土壤重金属污染空间预测预警。本专利技术具有下述优点：以Eu、Sm和Sc元素作为标准因子，采用标准化方法建立了研究区农用地土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn环境地球化学基线，获得研究区农用地土壤重金属环境地球化学基线值；以基线值作为主要因子，应用富集因子和地累积指数方法可有效评价城镇周边农用地土壤重金属累积受人类活动影响的程度，并对每个样地土壤重金属富集情况和污染程度进行评价，评价结果依托GIS空间分析，采用Igeo评价叠加EF评价方式，较好实现从地理空间上对研究区农用地进行重金属污染成因判别、土壤重金属污染范围界定和土壤重金属污染预测预警，提升城镇周边农用地土壤重金属污染风险管控水平。附图说明图1为本专利技术实施例研究区的土壤重金属空间分布特征图；图2为本专利技术实施例研究区的表层土壤环境地球化学基线图；图3为本专利技术实施例研究区的表层土壤重金属富集程度图；图4为本专利技术实施例研究区的表层土壤重金属地累积指数图；图5为本专利技术实施例研究区的表层土壤重金属污染程度评价图。具体实施方式参照图1至5所示，本实施例的一种基于环境地球化学基线的应用方法，其步骤为：(1)对土壤重金属空间分布特征进行统计分析；(2)建立土壤重金属环境地球化学基线模型；(3)对土壤重金属富集因子进行计算；(4)对土壤重金属污染程度地累积指数进行计算；(5)对人为活动引起的土壤重金属污染范围进行识别；(6)、对人为活动引起的土壤重金属污染范围进行空间预测。根据步骤(1)，利用IBMStatisticsSpss19.0软件对土壤样品测试数据进行统计分析(见表1)，研究区农用地土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等重金属含量范围分别为2.28～106.00mgkg-1，0.04～4.91mgkg-1，16.00～221.00mgkg-1，12.90～216.00mgkg-1，0.03～2.31mgkg-1，6.76～102.00mgkg-1，12.40～245.00mgkg-1，和51.70～864.00mgkg-1；其中福全镇Cr、Ni和Hg平均含量高于其他镇区，鉴湖镇As、Cd本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于环境地球化学基线的应用方法，其特征在于：其步骤为：(1)对土壤重金属空间分布特征进行统计分析；(2)建立土壤重金属环境地球化学基线模型；(3)对土壤重金属富集因子进行计算；(4)对土壤重金属污染程度地累积指数进行计算；(5)对人为活动引起的土壤重金属污染范围进行识别；(6)、对人为活动引起的土壤重金属污染范围进行空间预测。

【技术特征摘要】
1.一种基于环境地球化学基线的应用方法，其特征在于：其步骤为：(1)对土壤重金属空间分布特征进行统计分析；(2)建立土壤重金属环境地球化学基线模型；(3)对土壤重金属富集因子进行计算；(4)对土壤重金属污染程度地累积指数进行计算；(5)对人为活动引起的土壤重金属污染范围进行识别；(6)、对人为活动引起的土壤重金属污染范围进行空间预测。2.根据权利要求1所述的一种基于环境地球化学基线的应用方法，其特征在于：根据步骤(1)，利用IBMStatisticsSpss19.0软件对土壤样品测试数据进行统计分析，然后应用Arcgis10.2软件，采用距离加权反比差值方法，分15级绘制元素地球化学异常图。3.根据权利要求1所述的一种基于环境地球化学基线的应用方法，其特征在于：根据步骤(2)，筛选合适的标准因子，均匀选取1/8比例表层土壤样品，测试稳定元素Li、Eu、Sc和Sm含量，并剔除2倍离差后计算Li、Eu、Sc和Sm平均值，然后利用SPSS软件对重金属元素和稳定元素进行Pearson相关性分析。4.根据权利要求1所述的一种基于环境地球化学基线的应用方法，其特征在于：根据步骤(3)，基于环境地球化学基线值对传统富集因子(EF)评价方法进行改进，评价土壤重金属累积受人类活动的影响程度。5.根据权利要求4所述的一种基于环境地球化学基线的应用方法，其特征在于：土壤重金属富集因子计算公式为：EF＝(Csample/Bsample)/(Cbaseline/Bbaseline)(1)(Csample/Bsample)是表层土壤重金属元素测试浓度相对标准因子测试浓度的比率；(Cbaseline/Bbaseline)是重金属元素背景值相对标准因子背景值的比率。6.根据权利要求5所述的一种基于环境地球化学基线的应用方法，其特征在于：通过定量计算的环境地球化学基线值对土壤重金属富集因子修正，以EF＝1.0作为评价标准，EF≤1.0，认为重...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢新哲，谷安庆，康占军，褚先尧，张言午，
申请(专利权)人：卢新哲，
类型：发明
国别省市：浙江,33