一种基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法技术

本发明专利技术涉及一种基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法，通过重金属元素含量统计、地积累指数及潜在生态风险指数评价，可得到研究区存在的主要污染元素，并据此编制主要污染元素地球化学图。为了解重金属元素分布规律与地质背景的关系，根据区域地质图进行地质单元的划分，分别计算不同地质单元中重金属元素的背景值，结合地质图分析不同地质单元中重金属元素分布特征，解析重金属污染是否来源于地质体。采用本发明专利技术中的解析及评价方法，能够准确科学地对土壤中的重金属源进行解析和评价，为土壤安全利用、风险管控及治理修复提供重要依据和指导。供重要依据和指导。供重要依据和指导。

【技术实现步骤摘要】
一种基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法


[0001]本专利技术属于生态环保领域，具体涉及一种基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法。

技术介绍

[0002]土壤中重金属来源一般分为自然来源和人为来源，调查表明，近年来我国许多地区土壤重金属超标，其中相当部分是由特殊的区域地质背景偏高造成的，具有分布面积较广、超标率高、成因复杂等特点。这些自然来源的重金属在土壤
‑
物体系中的迁移规律、影响因素以及生态风险与工业、公路交通、城市等人类活动引起的外源污染存在一定的差异。
[0003]不同来源的重金属以不同的途径进入土壤，重金属活性不同，治理方式也不同。因此研究基于地质背景重金属污染源十分有必要，其可为土壤安全利用、风险管控及治理修复提供重要依据。
[0004]目前，针对土壤重金属污染的研究对象主要为某块农田、某个冶金企业集中区等小区域范围，涉及大面积的重金属污染研究较少；对污染源的研究也大多指向工厂、矿山、汽车尾气等人为活动，针对地质体本身对污染的影响方面的研究较少，暂无在大区域范围内针对自然来源土壤重金属源的解析及评价。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法，能够准确科学地对土壤中的重金属源进行解析和评价，为土壤安全利用、风险管控及治理修复提供重要依据和指导。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法，包括以下步骤：
[0007]S1、收集待研究区域现有地球化学数据；
[0008]S2、对收集的所述现有地球化学数据进行系统偏倚平抑；
[0009]S3、利用系统偏倚平抑后的地球化学数据，对重金属元素含量进行统计；
[0010]S4、根据步骤S3中的统计结果，采用地积累指数法进行重金属污染程度评价；
[0011]S5、根据系统偏倚平抑后的地球化学数据进行潜在生态危害评价；
[0012]S6、结合步骤S3
‑
S5得到待研究区存在的主要污染元素，针对所述主要污染元素制作地球化学图及地质图；
[0013]S7、对研究区进行地质单元划分，结合地质背景进行重金属源解析。
[0014]进一步,步骤S2中所述进行系统偏倚平抑包括以下子步骤：
[0015]S201、用原始地球化学数据编制地球化学图，根据所述地球化学图分别对每个元素进行系统偏倚识别；
[0016]S202：利用所述地球化学图中不同区块地球化学数据文件计算步骤S201中确定的存在系统偏倚的各个区块算术平均值X
i
和工作区算术平均值X，其中区块编号i＝1、2、
3
……
；
[0017]S203：根据公式K
ij
＝X
ij
/X
i
计算各区块内每点的平均衬值，其中j为点号，K
ij
为工作区i区块内第j号点的平均衬度值，X
ij
为工作区i区块内第j号点初始含量值；X
i
为j号点所在i区块的算术平均值；
[0018]S204：根据公式Y
ij
＝X
×
K
ij
计算各区块每个点的视含量值，X为工作区算术平均值，Y
ij
为工作区i区块内第j号点经平抑后的视含量值；
[0019]S205：将每个点的视含量值Y
ij
重新归网成地球化学图，而后再进行系统偏倚的识别，如仍存在系统偏倚，重复步骤S202
‑
S205，直至系统偏倚获得显著平抑。
[0020]进一步,系统偏倚识别的判断标准为：如果某个区块边界呈线性台阶状，且地球化学场的空间展布延续和规律性受到破坏，则判断为此区块存在系统偏倚。
[0021]进一步,步骤S3包括对待研究区重金属含量的峰值、均值以及变异系数进行计算，变异系数＝标准差/均值，并结合全省、全国或特殊区块相应元素的背景值分析各元素形成污染的概率。
[0022]进一步,所述地球化学数据从各省自然资源厅或者每个省的地质勘查局进行收集。
[0023]进一步,步骤S4中根据以下公式进行重金属污染程度评价
[0024]I
geo
＝log2[C
i
/(kB
i
)][0025]式中：C
i
为水系沉积物中某一重金属元素的浓度，常数k是为消除岩石差异引起的背景值变动的常数，取k＝1.5，B
i
为背景值，根据需要选择全省、全国或特殊区块相应元素的背景值。
[0026]进一步,步骤S5中采用潜在危害风险指数法进行潜在生态危害评价，计算公式为：
[0027]E
i
＝T
i
×
P
i
[0028]RI＝ΣE
i
＝ΣT
i
×
C
is
/C
in
[0029]式中：C
is
为沉积物中某一重金属实测浓度值，C
in
为背景值，根据需要选择全省、全国或特殊区块相应元素的背景值，E
i
为某一重金属的潜在生态危害系数，T
i
是反映重金属毒性水平的毒性响应系数，RI为多因子综合潜在生态危害指数。
[0030]进一步,步骤S6中所述制作地球化学图的步骤为
[0031]S601：迭代循环剔除大于平均值加指定倍数离差值的数据；
[0032]S602：对步骤S601处理后的数据进行网格化；
[0033]S603：对网格化后的数据进行补空阔边；
[0034]S604：应用制图软件，采用步骤S603处理后的数据绘制地球化学图。
[0035]进一步,步骤S7包括以下子步骤
[0036]S701、对待研究区进行地质单元划分；
[0037]S702、进行细化和归并所述地质单元，分别计算各地质单元重金属的背景值；
[0038]S703、比较各地质单元中重金属背景值的差异，结合地球化学图和地质图进行分析解析重金属源。
[0039]进一步,计算各地质单元重金属背景值的方法为：将各地质单元数据取对数后，计算均值X与离差S，用逐步剔除法检验，对大于X+3S和小于X－3S的数据进行剔除，直至获得近似服从正态分布的母体，剩下的数据统计其均值作为背景值。
[0040]本专利技术的效果在于：采用本专利技术所公开的一种基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法，通过重金属元素含量统计、地积累指数及潜在生态风险指数评价，可得到研究区存在的主要污染元素，并据此编制主要污染元素地球化学图。为了解重金属元素分布规律与地质背景的关系，根据区域地质图进行地质单元的划分，分别计算不同地质单元中重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法，包括以下步骤：S1、收集待研究区域现有地球化学数据；S2、对收集的所述现有地球化学数据进行系统偏倚平抑；S3、利用系统偏倚平抑后的地球化学数据，对重金属元素含量进行统计；S4、根据步骤S3中的统计结果，采用地积累指数法进行重金属污染程度评价；S5、根据系统偏倚平抑后的地球化学数据进行潜在生态危害评价；S6、结合步骤S3
‑
S5得到待研究区存在的主要污染元素，针对所述主要污染元素制作地球化学图及地质图；S7、对研究区进行地质单元划分，结合地质背景进行重金属源解析。2.如权利要求1所述的基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法，其特征在于，步骤S2中所述进行系统偏倚平抑包括以下子步骤：S201、用原始地球化学数据编制地球化学图，根据所述地球化学图分别对每个元素进行系统偏倚识别；S202：利用所述地球化学图中不同区块地球化学数据文件计算步骤S201中确定的存在系统偏倚的各个区块算术平均值X
i
和工作区算术平均值X，其中区块编号i＝1、2、3
……
；S203：根据公式K
ij
＝X
ij
/X
i
计算各区块内每点的平均衬值，其中j为点号，K
ij
为工作区i区块内第j号点的平均衬度值，X
ij
为工作区i区块内第j号点初始含量值；X
i
为j号点所在i区块的算术平均值；S204：根据公式Y
ij
＝X
×
K
ij
计算各区块每个点的视含量值，X为工作区算术平均值，Y
ij
为工作区i区块内第j号点经平抑后的视含量值；S205：将每个点的视含量值Y
ij
重新归网成地球化学图，而后再进行系统偏倚的识别，如仍存在系统偏倚，重复步骤S202
‑
S205，直至系统偏倚获得显著平抑。3.如权利要求2所述的基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法，其特征在于：系统偏倚识别的判断标准为：如果某个区块边界呈线性台阶状，且地球化学场的空间展布延续和规律性受到破坏，则判断为此区块存在系统偏倚。4.如权利要求1所述的基于地质背景的区域土壤重金属源解析及评价方法，其特征在于：步骤S3包括对待研究区重金属含量的峰值、均值以及变异系数进行计算，变异系数＝标准差/均值，并结合全省、全国或特殊区块相应元素的背景值分析各元素形成污染的概率。5.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋起保，欧阳永棚，贺玲，孟德磊，魏锦，陈祺，章敬若，邓友国，
申请(专利权)人：江西省地质局第十地质大队，
类型：发明
国别省市：