模糊数学方法和综合指数法在土壤重金属污染评价中的应用

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随着过去数十年的快速工业化和城镇化,我国在取得巨大的经济、社会建设成就的同时,各类水土污染、生态破坏等环境问题也更加突出,环保部每年发布的全国土壤污染状况调查公报显示,我国部分地区土壤污染情况相当严重,土壤均受到不同程度的污染,全国土壤总超标率为16.1%,而土壤污染中的重金属污染是土壤污染防治的重中之重,中南地区土壤重金属超标严重,重污染企业及周边土壤超标点位36.3%,镉、砷、铬、铅等重金属污染的正在威胁全国近3亿亩耕地。土壤污染不仅影响土壤质量,导致农作物产量下降,危害人体健康,而且威胁我国的耕地安全和粮食安全[1]。随着2017年《土壤污染防治法》的颁布,土壤污染,尤其是矿业开发地区的土壤重金属污染已经成为当前国家、社会、公民重点关注的问题,如何科学、合理的评价土壤受污染的程度及划定土壤的质量等级或类别是土壤质量评价的关键。国内外学者对土壤污染的原因、机理、规律进行了广泛的研究,从土壤污染的成因来看,我国矿业地区的土壤污染主要是开采过程中的扬尘扩散后沉降、矿井排水所导致的周边地区重金属污染;农业活动中过量的使用化肥、农药、农用地膜和使用污水灌溉是造成的耕地污染的主要原因。综合来看,土壤污染是一定时期内,伴随着工业化和城镇化过程,人们不合理的耕作方式、生产方式所输入土壤中的物质和能量超出土壤本身的自净能力而导致的土壤质量下降、使用功能退化和污染等一系列过程。本文以湖北省大冶市作为调查、评价对象,根据大冶市矿业生产的特点,均匀采集了3个片区的624个土壤样品,测定了各样品中的As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn元素的含量,并以此6项重金属元素构建了大冶市土壤重金属污染评价指标体系,在借鉴相关模型及前人研究成果的基础上,运用模糊数学综合评价法和综合指数法评价大冶市土壤重金属污染程度和土壤质量等级,结果表明:(1)大冶市作为传统的矿业城市,矿区土壤重金属污染程度较为严重,624个土壤样点中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn等重金属元素平均含量为26.61、1.05、69.92、268.51、97.78、182.72mg/Kg,对于土壤I类环境标准的超标率分别为77.39%、422.96%、0%、667.18%、179.39%、82.72%,土壤重金属污染程度依次为:Cu>Cd>Pb>Zn>As>Cr;(2)模糊综合评价法和综合指数法的评价结果略有差异,但两种方法的整体评价结果较为接近,基于模糊综合评价方法的土壤I、II、III、IV、V类土壤样点分别为56、71、85、212、200个,基于综合指数法的土壤I、II、III、IV、V类土壤样点分别为50、69、90、230、185个,因此,模糊综合评价法与综合指数法有各自的优缺点,可以结合应用于土壤污染评价;(3)矿业开发城市要确定合理的环境容量,开展污染防治与监测,以期实现经济、社会、环境的协调发展。
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