【技术实现步骤摘要】
一种小麦田镉污染土壤修复方案辅助决策系统
[0001]本专利技术属于土壤重金属污染修复领域,具体涉及一种小麦田镉污染土壤修复方案辅助决策系统。该系统能够通过对样点土壤及小麦籽粒镉含量、土壤性质及土壤无机组分含量进行分析与匹配,实现对土壤钝化材料的筛选以及小麦品种更换、锌生物强化技术可行性的判定。该辅助决策系统可为区域小麦田镉污染土壤修复方案决策提供指导建议。
技术介绍
[0002]农田土壤重金属污染是农业生产面临的重大危机之一,其中镉是主要的重金属污染物。镉具有生物毒性和生物蓄积性,可经由食物链造成人体健康风险。小麦是世界一半以上人口的主食,全球年产量约7.5亿吨,是人体暴露于镉的重要来源。因此,筛选能够满足小麦可食用安全的修复技术是小麦田镉污染土壤修复工作的重中之重。
[0003]通常情况下,污染场地土壤的结构性质具有多样性,且污染物种类及迁移途径复杂,使得土壤污染修复方案的制定存在极大的困难。EUGRIS、CLARINET和NATO/CCMS等国外污染防治机构,通过构建污染修复决策系统,实现污染场地的风险识别及修复技术的快速筛选。该系统能够从污染物类型、环境参数、技术效果、成本效益等方面为修复决策提供科学依据。
[0004]我国土壤污染防治工作起步相对较晚,场地针对性的污染修复决策系统的建设尚未完善。国内污染修复决策系统的构建主要依靠层次分析、成本效益分析等方法,对技术效果、发展程度、成本效益等指标进行权重赋值,综合筛选可行修复技术。如,文献“土壤学报,2012,49(6),1088
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种小麦田镉污染土壤修复方案辅助决策系统,其特征在于,主要包含:(1)输入单元输入单元用于系统运行参数的获取;当修复决策的进行处于小麦生长期时,采集研究区域的土壤及小麦样本,并进行预处理和分析测试;获取土壤镉含量、小麦籽粒镉含量、土壤pH、土壤锌含量和土壤钙含量,作为系统运行的基础参数;当修复决策的进行处于非小麦生长期时或小麦籽粒样本缺失时,通过基于共存金属影响的小麦镉富集量预测方法,利用土壤镉含量、土壤pH、土壤锌含量和土壤钙含量对缺失的小麦籽粒镉含量进行估算;(2)风险识别单元风险识别单元用于识别具有修复需求的样本;当样点小麦籽粒镉含量小于等于小麦籽粒风险筛选值时,样点小麦安全无需进行修复;当样点小麦籽粒镉含量大于小麦籽粒风险筛选值时,样点小麦存在风险需要进一步选择可行的修复措施;小麦籽粒风险筛选值的设定:参照公式(1)计算实验允许偏差范围内的实测值范围,取实测值范围的极小值Y
min
作为小麦籽粒风险筛选值;
│
X
‑
Y
│
≤20%*(X+Y)
ꢀꢀ
(1)其中,X为小麦籽粒中镉的污染限量;Y为重复实验的实测值;(3)修复技术筛选单元修复技术筛选单元包含钝化模块、小麦品种更换模块及锌生物强化模块,模块间彼此独立,在技术筛选时分别运行;(3.1)在钝化模块中,首先将样点小麦籽粒镉含量与钝化修复的预筛值S进行比较,当样点小麦籽粒镉含量小于等于S时,进行钝化材料的筛选,反之则不适用于钝化修复;对可进行钝化材料筛选的样本,计算样本经过钝化处理修复后小麦籽粒镉含量可达Y
min
时的籽粒镉降低率;最后将土壤镉含量、土壤pH、籽粒镉降低率分别与钝化修复技术筛选矩阵中各类钝化材料的土壤应用条件和土壤应用效果进行匹配,筛选出满足条件的钝化材料;其中,土壤应用条件为土壤镉含量和土壤pH;土壤应用效果为籽粒镉降低率;设定钝化修复的预筛值S:对钝化修复案例库中各钝化材料的土壤应用效果进行由小到大的排序,取90%分位值为钝化修复籽粒镉降低率的上限,即90%的籽粒镉降低率低于此分位值,并按照公式(2)计算钝化修复的预筛值S;S=Y
min
*(1
‑
R)
ꢀꢀ
(2)其中,S为钝化修复的籽粒预筛值;R为钝化修复案例库中籽粒镉降低率数据的90%分位值;钝化修复技术筛选矩阵的构建:汇总实际修复案例中的钝化材料名称、材料用量、土壤镉含量、土壤pH、籽粒镉降低率,建立钝化修复案例库;采用K
‑
means聚类方法对钝化修复案例库中土壤镉含量、土壤pH、籽粒镉降低率进行细化分类,得到各类钝化材料的应用效果范围及土壤应用条件范围;参照农用地土壤污染风险管控标准及土壤重金属污染分级标准,对于pH≤7.5的土壤,分别以相应镉风险筛选值=0.3mg/kg的1倍、2倍和3倍为边界值划分
不同镉污染水平;对于pH>7.5的土壤,分别以相应镉风险筛选值=0.6mg/k...
【专利技术属性】
技术研发人员:蔡喜运,许佳慧,王茂林,赵宗生,钟天翔,卢一富,赵小学,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:
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