一种全面评价土壤重金属污染状况的研究方法技术

本发明专利技术公开了一种全面评价土壤重金属污染状况的研究方法，包括时空数据采集模块、污染等级识别模块、时空分布趋势识别模块、浓度预测模块，使用关键词“重金属”或个别元素(Cd，Cr，Cu，Hg，Ni，As，Pb，Zn等)和“农业土壤”或“农田土壤”以及“某研究区”或“个别城市”，在Web of Science(WOS)和中国国家知识基础设施(CNKI)的数据库中全面检索历年发表的关于研究区农田土壤重金属的研究刊物，对长时间序列的重金属数据进行污染评价，时空分布识别，并预测未来重金属浓度的累积情况。该发明专利技术可服务于较大尺度农田土壤重金属时空分布识别、污染风险评估，可依靠浓度预测指导进一步的污染防控。控。控。

【技术实现步骤摘要】
一种全面评价土壤重金属污染状况的研究方法


[0001]本专利技术属于土壤生态系统环境保护
，具体涉及一种全面评价土壤重金属污染状况的研究方法。

技术介绍

[0002]土壤环境正面临着快速工业化和城市化带来的负面影响。农田土壤重金属污染已成为世界范围内共同面临的环境问题之一。大量的重金属污染物从岩石风化、工业活动、矿物冶炼、交通运输和农业活动进入农田土壤。土壤中积累的重金属污染物会影响土壤的理化性质和生物特性，并危及土壤生态系统功能和结构的稳定性，物种的丰富性和多样性也会受到重金属的负面影响。重金属还可通过口腔、皮肤或呼吸道接触进入人体，并通过协同反应危害人类健康。
[0003]目前，已经开展了大量关于土壤重金属污染的研究，但由于人力物力的限制，对土壤重金属的研究多集中在典型污染区或采集有限的采样点。大尺度重金属的研究大多集中在单一重金属元素上，如Hg、Cd。此外，大多数关于土壤重金属污染的研究缺乏长期监测，无法反映重金属积累随时间的变化。因此，研究规模小、样本少、缺乏长期监测等原因阻碍了研究人员对农田土壤重金属的时空变化的全面了解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全面评价土壤重金属污染状况的研究方法，其特征在于：包括土壤重金属时空数据采集模块、污染等级识别模块、时空分布趋势识别模块、浓度预测模块，在Web of Science(WOS)和中国国家知识基础设施(CNKI)的数据库中使用关键词“重金属”或个别元素(Cd，Cr，Cu，Hg，Ni，As，Pb，Zn等)和“农业土壤”或“农田土壤”以及“某研究区”或“个别城市”，全面检索历年发表的农田土壤重金属的研究刊物，对长时间序列的重金属数据进行污染评价，时空分布识别，并预测未来重金属浓度的累积情况，该发明可服务于较大尺度农田土壤重金属时空分布识别、污染风险评估，可依靠浓度预测指导进一步的污染防控，本发明使用性强，可反映人为活动对土壤污染的影响，为科学地评估该地区土壤污染状况和促进该地区土壤环境修复提供理论依据与实践依据。2.根据权利要求1所述的一种全面评价土壤重金属污染状况的研究方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：采集时空数据：使用关键词“重金属”或个别元素(Cd，Cr，Cu，Hg，Ni，As，Pb，Zn等)和“农业土壤”或“农田土壤”以及“某研究区”或“个别城市”，在Web of Science(WOS)和中国国家知识基础设施(CNKI)的数据库中全面检索历年发表的关于研究区农田土壤重金属的研究刊物；步骤二：数据数据预处理：对提取的数据进行初步整理，填充缺失的数据，如标准差、研究区域大小等。由于数据采集区域和分析方法的多变性，数据提取完成后无法立即进行后续分析，为了保证统计结果的显著性，将整理的数据分成8个不同元素的文件进行检验，通过Meta分析中的发表偏倚和敏感性分析对离群值进行选取和去除，在本研究中，离群值的确定选择了常见的诊断指标，如Studentized剔除残差、DFFITS/Cook距离和COVRATIO；步骤三：计算重金属加权均值：通过Meta分析方法获取农田土壤重金属的加权平均值。根据野外实验的特点，研究区域、采样点数量和方差是计算权重的基本参考值，可以定义为研究面积大、采样点多、方差小的数据，推断结论更可靠，应给予更大的权重。目前有两种模型确定权重，即固定效应模型和随机效应模型，在固定模型中，权重是方差的倒数。由于环境条件和实验方法的差异不可避免，随机效应模型引入异质性以平衡变异，该权重由异质性和方差计算得到；步骤四：计算污染风险等级：根据数据采集模块获得研究区各个城市土壤重金属的浓度数据，利用土壤重金属潜在风险指数评估土壤重金属潜在的生态风险的污染，对污染进行等级划分。潜在生态风险指数(RI)侧重于重金属的毒性和生态效应，接着利用GIS技术进行空间可视化，对研究区污染等级进行空间划分，明确污染热点地区；步骤五：识别时空累积趋势：为量化地区和城市之间的差异，基于地理位置和城市水平的亚组分析。将不同地区及城市的重金属加权平均值与农田土壤的背景值进行比较，以更好地了解土壤重金属的富集情况。接着对8种重金属元素的时空加权平均值进行空间制图，直观展示不同城市农田土壤重金属积累的空间差异；步骤六：预测土壤重金属浓度：采用累积预测模型，计算研究区土壤重金属的未来浓度。乐观方案假设研究区关闭所有高污染的工业企业，禁止不合理地使用农药和化肥，无突变情景假设当前重金属的积累和清除率保持不变，分别预测两种情景下2030年和2050年农田土壤重金属的浓度，基于此，提出相应的土壤污染治理的有效措施。3.根据权利要求2所述的一种全面评价土壤重金属污染状况的研究方法，其特征在于：
所述步骤一中，初步研究必须满足这些标准：(1)只选择监测研究区农田土壤表土(0
‑
20cm，或0
‑
15cm)的田间实验；(2)选定的研究应说明采样点的数量和研究区域的大小；(3)土壤样品的制备和分析应采用可接受的方法，分析中应包括质量控制和保险过程，土壤应使用混合酸(如HNO3‑
HClO4‑
HF
‑
HNO3、HClO4‑
HCl或HCl
‑
HNO3‑
HF
‑
HClO4)进行消化，样品用ICP
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞，濮励杰，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：