許丁丁　朱宇翔

（沈陽航空航天大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院遼寧沈陽110136）

城市表層土壤重金屬污染綜合評(píng)價(jià)方法

許丁丁朱宇翔

（沈陽航空航天大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院遼寧沈陽110136）

為了評(píng)估城市表層土壤重金屬污染對(duì)市民健康狀況的影響，本文首先采用了瑞士著名地球化學(xué)家Hakanson（1980）年提出的潛在生態(tài)指數(shù)法（The Potential Ecological Risk Index,RI）對(duì)2011年數(shù)學(xué)建模A題的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。之后，針對(duì)城市表層土壤重金屬污染對(duì)市民健康狀況的影響方式，提出了相對(duì)人口密度θ和污染效果指數(shù)χ，加以改進(jìn)，并給出整體分布圖。其實(shí)際意義為：通過這樣的方法，評(píng)價(jià)在人口密度不均勻、污染效果變化的城市，表層土壤重金屬污染對(duì)市民健康的影響大小。

潛在生態(tài)指數(shù)法；表層土壤；重金屬污染；人口密集指數(shù)；污染效果

現(xiàn)有的評(píng)價(jià)系統(tǒng)在此方面各有利弊[1]：內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法能夠客觀地反映各污染物對(duì)土地環(huán)境的作用；污染負(fù)荷指數(shù)法能夠高度概括調(diào)查區(qū)域的污染物分布，方便比較；地質(zhì)累計(jì)指數(shù)法給出直觀的重金屬污染級(jí)別。但是以上方法不能兼顧不同重金屬的不同毒性且綜合多種重金屬的污染程度，所以本項(xiàng)目采用潛在生態(tài)指數(shù)法，綜合考慮土壤重金屬含量、重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和毒理學(xué)，對(duì)于重金屬的毒性在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和評(píng)價(jià)區(qū)域?qū)χ亟饘傥廴镜拿舾行裕O(shè)定合理權(quán)數(shù)。

在對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行初步地?cái)?shù)據(jù)分析之后，針對(duì)于城鎮(zhèn)地區(qū)人口分布不均勻、污染效果差距明顯，對(duì)潛在生態(tài)指數(shù)法改進(jìn)，加以人口密集指數(shù)θ和污染效果指數(shù)χ。

1潛在生態(tài)指數(shù)法

潛在生態(tài)危害指數(shù)法是瑞典學(xué)者Hakanson應(yīng)用沉積學(xué)原理評(píng)價(jià)重金屬污染與生態(tài)危害的方法。其計(jì)算方法是按照單因子危害指數(shù)和綜合多因子潛在生態(tài)危害指數(shù)進(jìn)行分級(jí)，計(jì)算公式為：

本項(xiàng)目以2011年數(shù)學(xué)建模A題數(shù)據(jù)為樣本，依據(jù)公式通過插值計(jì)算出整個(gè)地區(qū)的綜合多因子潛在生態(tài)危害指數(shù)分布圖。

圖1綜合多因子潛在生態(tài)危害指數(shù)分布圖

由圖中可以得到，如圖ABC三處的綜合多因子潛在生態(tài)危害指數(shù)最高，污染最嚴(yán)重，其功能區(qū)分別為A工業(yè)區(qū)、B交通區(qū)、C交通區(qū)。A地區(qū)的主要污染原因可能是工業(yè)“三廢”未按標(biāo)準(zhǔn)處理排放造成的，B和C地區(qū)主要污染原因是汽車尾氣的直接排放，造成在交通區(qū)里重金屬的富集。

2對(duì)潛在生態(tài)指數(shù)法的改進(jìn)

ABC地中，A地污染程度最大。常識(shí)上判斷，若與A地區(qū)相同濃度重金屬分布在居民區(qū)，即人口較集中的地區(qū)，對(duì)市民健康影響程度更加嚴(yán)重。可以這樣解釋，Hakanson潛在生態(tài)指數(shù)法有一個(gè)假設(shè)，即考察區(qū)域的生物密度相同或相似，也就是說，這片區(qū)域各樣本點(diǎn)的相對(duì)生物密度為1。而實(shí)際上，城市地區(qū)的人口分布并不平均，山區(qū)的人口密度較低，居民區(qū)的人口密度較高，所以為了表征人口密度的影響，采用不同地區(qū)間的相對(duì)人口密度作為參數(shù)。計(jì)算公式為：

其中為各功能區(qū)的人口密度，ρ軃為樣本人口密度。

其次，在污染傳播途徑方面，表層土壤重金屬通過地面揚(yáng)塵、食物鏈傳遞、水污染等方式進(jìn)入人體。食物鏈傳遞和水污染在空間分布中無規(guī)律性，并且可以由食品監(jiān)管和水質(zhì)監(jiān)測(cè)人為控制，所以本評(píng)價(jià)系統(tǒng)以地面揚(yáng)塵為主要因素。表層土壤重金屬通過地面揚(yáng)塵的危害條件為一定風(fēng)速和人口滯留時(shí)間。大多城鎮(zhèn)地區(qū)地勢(shì)平穩(wěn)，各功能區(qū)風(fēng)速條件差距不大，所以本評(píng)價(jià)系統(tǒng)以相對(duì)人口滯留時(shí)間作為污染效果指數(shù)χ。

其中ti為各功能區(qū)的居民滯留時(shí)間，t軃為樣本居民平均滯留時(shí)間。

單因子危害在各個(gè)功能區(qū)的分布很明顯，影響因素的改進(jìn)意義不大，所以只考慮綜合多因子潛在生態(tài)危害指數(shù)分布。

3結(jié)語

3.1相同濃度的重金屬分布，人口的集中和滯留對(duì)污染程度起著放大作用。同時(shí)提醒相關(guān)部門，在布置城市的功能區(qū)時(shí)，首先考慮項(xiàng)目污染情況及其周邊環(huán)境的人口密度，以減少對(duì)市民健康的傷害。

3.2治理城市表層土壤重金屬污染時(shí)，針對(duì)交通污染對(duì)人體危害極大的情況，對(duì)城市交通管理中的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，作進(jìn)一步的調(diào)整。

3.3考慮到它的傳播途徑主要由氣流引起的風(fēng)沙、粉塵，應(yīng)大力提高綠化面積，有效吸附土壤和空氣中的污染物，降低空氣中相應(yīng)污染物的含量。

[1]朱兆洲.土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法[J].生態(tài)學(xué)雜刊,2011,30(5).

[2]徐爭(zhēng)啟.潛在生態(tài)危害指數(shù)法中重金屬毒性系數(shù)計(jì)算[J].環(huán)境可續(xù)與技術(shù),2008(2).

該項(xiàng)目由大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃dcs13062資助。