模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用（共15篇）

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇1

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用

通过对乌鲁木齐市水西沟乡、板房沟乡、四十户乡、青格达湖乡、安宁渠镇、永丰乡、六十户乡7个蔬菜基地土壤中重金属离子(镉、汞、砷、铜、铅、铬)含量进行检测,采用单因素决定和加权平均两种模糊数学模型对土壤重金属综合污染进行评价,其分析结果表明,评价区域土壤环境中的6种重金属离子均在标准之内,土壤环境质量为一级,属于安全、清洁级水平,符合无公害蔬菜产地环境的要求.

作 者：石晓翠 钱翌 熊建新 SHI Xiao-cui QIAN Yi XIONG Jian-xing 作者单位：新疆农业大学,资源与环境学院,新疆,乌鲁木齐,830052刊 名：土壤通报 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SOIL SCIENCE年，卷(期)：37(2)分类号：X53关键词：模糊数学 重金属污染 污染评价 土壤环境质量 评价标准

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇2

关键词：单因子指数法,土壤重金属污染程度

一、单因子指数法简介

单因子指数法是在所有参与综合污染评价的评价中, 用污染最深的单项指标的类别来确定整体污染的类别, 即用污染程度监测结果对照相关的分类标准以确定污染的类别.

二、单因子指数法在土壤重金属污染模型具体应用

根据各功能区的数据样点, 分别求出不同区域内各重金属污染浓度的离差标准化值ci, 用EXCEl作出简单图表分析, 从总体上把握不同区域的重金属污染程度. 计算单因子污染指数pi, 利用重金属元素污染程度分级表, 对于不同区域各种重金属的污染程度分级, 采用单因子指数法进行具体地评价, 最终得到不同区域重金属污染的程度.

1. 离差标准化

设各功能区为i ( 1, 2, 3, 4, 5) , 为8 种重金属元素为n ( 1, 2, 3, …, 8) . 各功能区分别有 ζi个采样点, 求出各功能区采样点8 种重金属元素浓度的均值ci. 公式如下:

由上式求得ci, 将其离差标准. 筛选出5 个地区的各采样点, 用EXCEL分别将各区域8 种重金属元素的浓度值全部离差标准化, 使其可比较. 将各功能区8 种重金属元素标准化后的数值作柱形图, 如下图所示

2. 计算单因子污染指数

pi为第i个功能区内土壤中受到第n种元素污染的环境质量指数. ci为第i个功能区土壤中第n种元素的测定浓度.si为各重金属元素的背景值, 即评价标准. 计算公式如下:

3. 单因子指数评价重金属元素污染程度

按指数的高低对重金属元素污染程度分以下几级. 如下表所示:

根据不同区域8 种重金属的污染程度计算结果可知: 总体上, 该城区内不同区域重金属污染程度差别悬殊: 工业区重金属污染程度最深, 主干道路区、生活区、公园绿地区次之, 山区重金属污染程度最浅.

三、结果分析

由结果可知, 各区域重金属污染程度与结果一致. 具体来看, 各区域受Hg、Cu、Zn污染的程度普遍较高. 需要特别关注的是, 工业区Hg、Cu属于严重污染, 且已分别超过背景值10 倍、9 倍以上. 不难分析出作为城区内的交通要道, 车流密集, 汽车尾气、大气降尘、公路轮胎磨损是造成该区域受重金属污染的主要原因.

参考文献

[1]2011全国大学生数学建模比赛A题.

[2]徐鸿志.安徽省主要土壤重金属污染评价及其评价方法研究[D].安徽农业大学, 2007.

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇3

摘要：遥感技术具有宏观性和现势性强、综合信息丰富等优势，为矿区土壤重金属污染评价提供了可行的方法。本文综述了遥感技术在矿区土壤重金属污染评价方面的研究，并对其进行了展望。

关键词：遥感；土壤；重金属

Abstract：Remote sensing technology has the advantages of macroscopic characteristics，strong currency and comprehensive abundant information. It provides a feasible method for soil heavy metal pollution evaluation of mining area. This paper summarizes the research of evaluation for mining area of soil heavy metal pollution with remote sensing technology.

Key Words：remote sensing；soil；heavy metal

1. 引言

矿产资源是生产资料和生活资料的重要来源，人类社会的发展进步与矿产的开发利用密不可分。矿产的开采、冶炼、加工过程中大量的铅、锌、铬、镉、钴、铜、镍等重金属以及类金属砷等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。根据2014年4月17日环境保护部、国土资源部发布的《全国土壤污染调查公报》，“全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，总的超标率达16.1%”、“在调查的70个矿区的1672个土壤点位中，超标点位占33.4%，主要污染物为镉、铅、砷和多环芳烃”。资源、环境是制约社会经济发展的两大瓶颈，如何克服这个瓶颈问题同时又能实现矿山开发的可持续发展，是我国社会必须面对和解决的紧迫的社会问题[1]。

传统的土壤重金属污染监测方法有实验室监测、现场快速监测等方法。实验室监测方法虽然测量精度高，但是存在劳动强度大、采样分析费时，适用范围小的缺点；现场快速监测法虽然具有大面积、连续、高密度获取信息的特点，但是还大多处于定性或半定量的试验阶段，易受周围因素影响[2]。

各种岩石、土壤、植被及水体等均有各自独特的光谱特征。地物光谱特征的差异，是遥感技术识别各类地物的主要依据，也是应用遥感技术开展土壤重金属污染评价的理论基础。遥感技术以其宏观性和现势性强、综合信息丰富等优势，在矿区土壤重金属污染评价中起到了积极的先导作用，并取得了良好的应用效果。

一般情况下，土壤中的有机质、水分、铁氧化物、重金属等对土壤光谱反射率有一定影响。国外相关研究起步较早，始自20世纪六十年代土壤光谱研究[3]。国外有研究中表明，当土壤有机质含量超过2%，铁氧化物、重金属等光谱信息有可能被土壤中的有机质的光谱信息所掩盖，进一步加大了光谱信息提取的难度；同时土壤的反射率会因铁氧化物的存在而在整个波谱范围内有明显的下降趋势，土壤的光谱反射率都朝着蓝波方向下降，并且这种下降趋势可以扩展到紫外区域[4]，相关研究陆续拓展至矿区重金属污染中来[5]；国内自20世纪八十年代在云南腾冲系统地开展土壤光谱与理化性状关系的研究[6～7]，并于九十年代末开展遥感技术在矿区重金属污染监测的探索。

目前遥感技术对矿区土壤重金属污染评价研究主要有两个方向：一是植被反演。根据地表植被覆盖以及重金属在植被根茎、叶片中富集，植被在重金属胁迫下叶绿素等光谱特征发生变化的特点，通过植被光谱数据反演土壤中的重金属含量，间接评价重金属污染。二是土壤监测。利用重金属对土壤波谱特性的影响，通过土壤光谱数据监测重金属含量[8-10]。

2. 植被反演方法

植被在生长发育的过程中，矿区土壤中的重金属被吸收和富集，对植物的产生的影响主要体现在长势方面产生了生物地球化学效应，如色素含量、水含量、叶面温度的变化，进而影响植被的光谱反射率，植被光谱的变化能够在遥感光谱信息中有所体现。基于以上认识，可以通过植被光谱信息、波谱曲线变化的分析提取污染信息[11]。不同植物对重金属敏感性不同，重金属胁迫导致植物体内生物化学成分发生改变，使电磁波谱反射特性不同。

植被反演方法的原理是，运用遥感技术研究重金属污染条件下植被光谱特征变化，建立植被光谱特征与重金属污染条件下植被生长状态参数变化之间的关系[7]；研究叶绿素含量与重金属污染之间的关系，分析叶绿素变化敏感的光谱指数及其响应规律，并进行了区域应用与验证[11-13]。研究表明，随着土壤中重金属含量增加，植被近红外、可见光反射光谱特征发生显著变化，表现为可见光光谱反射增强，近红外光谱减少，红边移动范围减少[14-15]。此方法适用于矿区植被覆盖较茂密的区域。

王杰等（2005年）以江西德兴铜矿去为实验区，采用美国陆地卫星（Landsat）ETM +数据，采用比值分析、彩色合成、影像融合等方法增强影像视觉效果，对污染区的植被的波谱曲线与正常区的同种植被的光谱特征作对比，总结出受毒化植物叶冠的波谱形态与正常植物叶冠的波谱形态相比发生的形态变异的特征，总结对照区和污染区植被的波谱特征差异和各污染区的受污染程度，分析出不同污染区植物的受毒害程度[16]。

雷国静等（2006年）在南方植被茂密区离子型稀土矿区采用高分辨率QuickBird遥感数据采取坐标换的方式，消除土壤信息干扰，获取了较真实的植被受污染影响程度的信息，运用了归一化植被指数密度分割方法和通过旋转二维散点图获得植被绿度方法来提取植被污染信息，取得了较好的效果[17]。

李新芝等（2010年）以肥城煤矿区为实验区，将SPOT-5数据2.5米分辨率的全色波段进行小波变换、主成分分析等融合方法提高图像的空间信息量，综合运用缨帽变换、植被与土壤相关性分析、支持向量机分类等方法提取矿区植被信息，并制作了植被等级分布图，确定了不同污染程度的植被覆盖面积，与矿区污染分布的规律具有较好的一致性[11]。

黄铁兰等（2014年）以广东大宝山矿区及周边10 公里范围作为研究区，分别以ASTER及QuickBird为数据源，采用植被指数法和植被绿度法对植被污染信息进行识别，对获取的植被绿度信息图像进行密度分割，获得植被污染程度及分布情况。同时建议大范围的矿山植被污染信息的识别，考虑到项目综合成本等因素，采用ASTER等低分辨率的数据源，选择植被绿度指数法进行识别。对于小范围的典型矿区，可选用QuickBird 等高分辨率的数据源，用植被指数法进行识别[18]。

由于混合像元、大气效应的存在，植被信息提取过程中容易出现错分、漏分现象；相关系数的设置易受经验的影响。同时信息提取易受云层、山体阴影和人类生产活动的影响，均存在一定的误提现象。未来应加强信息提取技术、多源遥感数据在植被反演中的应用研究，以解决上述问题。

3. 土壤监测方法

土壤是由多种物理化学特性不同的物质的组成的混合体，例如有机质、重金属、水、其他矿物质等。各种物质均有发射、反射、吸收光谱的特性，都会对土壤光谱特征产生影响，同时植被覆盖也对土壤光谱的监测有较大影响，因此对于通过土壤光谱数据直接监测土壤重金属含量的研究，尚处于探索阶段。

土壤监测方法的原理是，利用光谱分析方法室内测定土壤发射光谱数据，经线性回归分析或指数回归分析、标准化比值计算、特征光谱宽化处理后，利用回归分析方法建立重金属元素含量与发射率变量之间的土壤重金属反演模型，定量反演出矿区土壤重金属含量[19-23]。此类方法适用于植被覆盖率较低的地区。

Thomas Kemper等（1998年）在西班牙Aznalcóllar 尾矿库溃坝事件土壤重金属污染监测中，基于多元线性回归分析（MLR）和人工神经网络（ANN）方法分别通过化学分析、特征光谱--近红外反射光谱（0.35?0.35μm）手段监测土壤重金属含量，两种手段对 As、 Fe 、Hg、Pb、S、Sb等六种元素监测有较高的相似度。为相似矿区环境的监测提供了较好的借鉴意义[13]。

李淑敏等（2010年）以北京为研究区，研究土壤中8种重金属（Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg）的含量与热红外发射率的关系，分析了土壤重金属的特征光谱，并模拟预测了重金属含量的回归模型，为基于遥感光谱的土壤重金属含量监测奠定了基础[24]。

宋练等（2014年）以重庆市万盛采矿区为研究区，通过光谱特征物质之间的自相关性来分析土壤中光谱特征物质，在回归分析的基础上建立As、Cd、Zn重金属含量的遥感定量反演模型，监测三种重金属含量，结果表明土壤在近红外波段和可见光波段的反射值比值与土壤中As、Cd、Zn含量存在较好相关性[25]。

部分研究对波段选择和光谱分辨率的重要性认识不高，影响了重金属元素光谱信息识别、重金属污染预测精度；土壤中绝大部分重金属，如铅、锌、铬、砷等在可见光—近红外波段区间的光谱特征较弱，易被植被、土壤波谱信息掩盖，对直接利用土壤重金属光谱特征来提取污染信息带来了难度。研究发现，铁氧化物的波谱特征较明显，今后需加强土壤中重金属与铁氧化物相关性的研究，以提高污染信息提取的准确性。

4. 未来展望

近年来，遥感技术用于矿区土壤重金属评价取得了一定进展，今后要在以下几个方面寻求突破：

（1）研究遥感信息提取新技术新方法。地物波谱特性易受土壤成分、大气效应、植被等环境噪音的影响，需进一步加强波谱信息提取技术的研究，以提高遥感信息提取的准确性。

（2）加强田间光谱测量研究。目前对土壤重金属监测仅局限于实验室级别的光谱监测，需要进一步探讨其他因素对重金属吸附的影响以建立准确的土壤重金属含量光谱估算模型，并进行大量而精确的实验室与田间的光谱测量工作。

（3）由定性监测向定量监测转变。遥感技术在矿区土壤重金属污染评价方面的研究大多是定性或半定量评价，尚达不到定量评价。需在遥感反演土壤污染信息模型与理论方法、土壤重金属含量与光谱变量的相关关系等方面加强研究，以接近或达到定量评价污染的水平，进而利用遥感技术评价大面积土壤污染及修复。

（4）研制高性能的卫星，提高遥感信息获取能力。作为中国16个重大科技专项（2006年～2020年）之一的高分辨率对地观测系统已进入全面建设阶段，其中2014年8月发射升空的高分二号卫星空间分辨优于1m，这必将改变遥感数据普遍采用国外遥感数据（SPOT、Landsat、QuickBrid等）的局面。

参考文献：

[1] 贾志强.甘肃省白银市矿山环境遥感调查与评价研究[D].桂林：桂林工学院，2009.

[2] 龚海明，马瑞峻，等.农田土壤重金属污染监测技术发展趋势[J].中国农学通报，2013，29（2）：140-147.

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[4] 张甘霖，赵玉国，杨金玲，等.城市土壤的环境问题及其研究进展[J].土壤学报，2006，44（55）：925-933.

[5] Malley D.F.，Williams，P.C. Use of Near-Infrared Reflectance Spectroscopy in Prediction of Heavy Metals in Freshwater Sediment by Their Association with Organic Matter[J]. Environ. Sci. Technol.， 1997， 31 （12） ：3461-3467.

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[18] 黄铁兰，等.广东大宝山矿区植被污染信息的遥感识别方法研[J].地质学刊，2014，38（02）：284-288.

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模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇4

构建了水质模糊综合评价模型,并以雅安市青衣江龟都府水质监测断面为例,对比分析了水质的`单因子评价法和模糊综合评价方法的特点.结果表明:雅安市青衣江龟都府水质的单因子评价结果为Ⅲ类,模糊综合评价结果对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水质标准相应的隶属度分别为0.771 6,0.178 1,0.050 3,反映尽管断面水质在单因子评价中为Ⅲ类,但大部分监测指标能达到Ⅰ、Ⅱ类标准,模糊综合评价比单因子评价法更能全面地反映水质状况.

作 者：何锦峰 刘艳艳 舒兰 刘邵权 HE Jin-feng LIU Yan-yan SHU Lan LIU Shao-quan  作者单位：何锦峰,刘艳艳,HE Jin-feng,LIU Yan-yan(重庆交通大学,河海学院,重庆,400074)

舒兰,SHU Lan(重庆交通大学,人文学院,重庆,400074)

刘邵权,LIU Shao-quan(中科院、水利部成都山地灾害与环境研究所,成都,610041)

刊 名：重庆工商大学学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING TECHNOLOGY AND BUSINESS(NATURAL SCIENCES EDITION) 年，卷(期)：2009 26(2) 分类号：X37 X322 关键词：水质   模糊综合评价   单因子评价   隶属度  

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇5

表面活性剂因其对疏水有机污染物有增溶和洗脱作用,在土壤有机污染修复/缓解中具有巨大的应用潜力.介绍了表面活性剂的增溶作用并对不同种类的`表面活性剂在污染土壤修复中的应用现状做了综述.

作 者：邱罡 谢凝子 吴双桃 朱慧 QIU Gang XIE Ning-zi WU Shuang-tao ZHU Hui 作者单位：邱罡,谢凝子,吴双桃,QIU Gang,XIE Ning-zi,WU Shuang-tao(韩山师范学院环境化学应用技术研究所,广东潮州,521041)

朱慧,ZHU Hui(韩山师范学院生物系,广东潮州,521041)

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇6

铅稳定同位素在土壤污染物来源识别中的应用

摘要：稳定同位素是追踪土壤重金属来源的重要手段.根据地统计学研究结果,在某重金属污染场地采集了11个表层土壤样品,它们的Pb浓度呈梯度分布,最大值超过2000 μg・g-1.对土壤样品中4种Pb稳定同位素的含量进行了分析,以了解研究区土壤Pb的`主要来源.结果表明,土壤样品206Pb/207Pb、208Pb/204Pb和206Pb/204Pb与Pb浓度的倒数,206Pb/204Pb与208Pb/204Pb都呈显著的线性正相关关系,这些关系符合二元混合模型,由此可以推断土壤铅主要源于人为排放和土壤母质.作 者：吴龙华    张长波    章海波    骆永明    WU Long-hua    ZHANG Chang-bo    ZHANG Hai-bo    LUO Yong-ming  作者单位：吴龙华,章海波,骆永明,WU Long-hua,ZHANG Hai-bo,LUO Yong-ming(中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室,土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京,210008)

张长波,ZHANG Chang-bo(上海市环境科学研究院,上海,200233)

期 刊：环境科学  ISTICPKU  Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE 年，卷(期)：2009, 30(1) 分类号：X53 关键词：铅    稳定同位素    土壤污染物    污染源识别   

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇7

在数学建模活动开展20周年之际, 有必要对以往的数学建模工作进行总结及对未来的发展进行预测。请考虑完成以下任务:

1.通过附件中某高校2006-2011年数学建模成绩, 建立合理的评价模型, 对该校十一五期间数学建模工作进行评价, 并对该校十二五期间的数学建模成绩进行预测;

2.你认为如果科学、合理地进行评价和预测, 除全国竞赛成绩、赛区成绩外, 还需要考虑那些因素?

1.问题的分析

1.1问题1的分析

数学建模竞赛近20年来在我国发展非常迅速, 目前, 全国有一千多所院校参加本项竞赛, 成绩也愈来愈好。

由附件1某高校2006——2011年数学建模成绩, 我们运用加权平均的方法得出2006——2011这六年的建模成绩量化处理, 利用MATLAB软件绘出该高校建模成绩与时间关系图, 进行评价并在此基础上预测出2012——2015年的数学建模成绩。

1.2问题2的分析

问题2要求我们分析说明除全国竞赛成绩、赛区成绩外, 还需要考虑哪些因素。我们首先要在前面问题结论基础上, 对某高校、吉林赛区、全国各院校竞赛成绩进行比较, 观察其关系, 并结合数学建模发展实际情况, 来确定科学合理地评价和预测数学建模竞赛, 所需要考虑的因素。

2.模型1的建立与求解

根据对问题1的分析, 我们对该高校2006——2011年数学建模成绩进行合理的加权, 然后运用模糊综合评判法对该校十一五期间数学建模工作进行了综合评价。接着在对建模奖项加权赋分的基础上, 利用线性回归的方法拟合出了成绩曲线, 建立了建模竞赛成绩关于时间的函数曲线:

。利用这一曲线对该校十二五期间的数学建模成绩进行了预测。具体过程如下:

(一) 对该校十一五期间数学建模工作进行评价

下面我们按照模糊综合评判方法的步骤对该校十一五期间数学建模工作进行综合评价:

1.第一步:取因素集

2.第二步:

3.第三步:确定各因素的权重A=[0.01, 0.25, 0.15, 0.3, 0.2, 0.09]

4.第四步:确定模糊综合评判矩阵R, 对每个因素作出评价, 对指标的评判记为。

我们对每一个奖项进行赋值, 以便于对该校六年来的建模工作进行量化处理。为了体现各奖项的重要程度, 我们分别赋予国家一等奖、国家二等奖、省一等奖、省二等奖、省三等奖的奖项得分为5、4、3、2、1分。已知2006-2011年该校各奖项的获奖数量如表1所示:

赋值后, 该校2006年-2011年各奖项得分及总分数如表2所示。

由上表可得:

以Ri为第i行构成评价矩阵

它是从因素集:U到评语集V的一个模糊关系矩阵

5.第五步:模糊综合评价。进行矩阵合成运算:

向量B即是评语V集上的模糊向量, 取数值最大的评语为综合评判结果, 则该校2006年-2011年的建模工作评判结果为“”。

(二) 对该校十二五期间的数学建模成绩进行预测

利用表2中的数据, 我们构建总分数关于时间 (年) 的函数, 为了方便计算, 我们将自变量2006——2011变成0.1——0.6进行计算, 运用MATLAB软件拟合数据, 建立2006年-2011年每年各奖项的总分数关于时间 (年) 的函数曲线, 如图 (1)

选择的模型如下:

由此得出, 十二五期间该高校的数学建模竞赛平均得分为:2012年:2.923、2013年:4.031、2014年:6.261、2015年:10.254。由于获奖总分数C=参赛队数Dx平均得分E, 我们从参赛队数方面进行考虑, 并在2006——2011年该高校参赛情况的基础上, 做出合理推测, 见表3:

通过以上推测结果来看, 该高校数学建模成绩呈逐年上升的趋势, 表现较良好, 与我们的模糊综合评价结果基本吻合, 表现出较强的科学性、合理性。

3.问题2的求解

问题2要求我们考虑影响我们科学合理地进行评价和预测的因素, 除了全国竞赛成绩、赛区成绩外, 还有哪些?

经过上述解答以及自身的思考, 科学合理地进行评价和评测还需要考虑以下因素:

一是对社会的贡献以及潜在的现实意义, 因为数学建模能在现实生活中广泛的解决一些现实问题。一般的说, 当实际问题需要我们对所研究的现实对象提供分析, 预报, 决策, 控制等方面的定量结果时, 往往都离不开数学的应用, 而建立数学模型则是这个过程的关键环节。因此考虑其的现实意义非常重要, 而对于社会的贡献正是建模的精髓。

二是创新性, 时代在发展而创新是时代进步的源泉和动力因此在对数学建模进行科学。合理的评价和预测时我们要注重论文中思想的创新性。

三是参赛人员的总体素质, 因为随着时代的发展国民文化素质越来越高, 因此接受的教育程度普遍较高, 对于问题的解决以及建模的完整性有很大影响。

四是题目的现实性, 因为题目的现实性对于参赛者来说非常重要, 如果题目现实性强对于创新模型的提出以及对现实问题的解决更具有指导意义。

参考文献

[1]韩中庚.数学建模竞赛——获奖论文精选与点评.北京:科学出版社, 2006.

[2]赵静.数学建模与数学实验.北京:高等教育出版社, 2009.

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇8

【关键词】纳米羟基磷灰石；重金属污染；治理

伴随着生态环境问题的深化，土壤重金属污染形势也日趋严峻，现阶段针对土壤重金属污染而展开的研究和治理，已经成为生态环境治理中的重点内容。在此背景下，大量土壤污染的治理方法纷纷涌现，其中包括应用纳米羟基磷灰石对重金属污染土壤的治理，以下对该方法的应用情况进行深入分析。

一、重金属对土壤造成的污染

（一）重金属土壤污染特点

大部分重金属属于过渡性元素，具有过渡性元素的共同特征即电子层结构，正是因为这一点导致重金属对土壤产生的化学反应凸显出以下几种特点：①作为一种中心离子，重金属可以接受大多数简单分子以及阴离子的独对电子，从而生成配位络合物。简单来说，就是重金属在水中的溶解度增大，扩大了其污染范围；②重金属还具备可变价态，能够在特定幅度内产生氧化还原反应，并且针对具有不同价态的重金属，会产生不同程度的毒性和活性；③重金属处于土壤环境中，较容易产生水解反应，从而形成毒性氢氧化物造成污染。

（二）重金属土壤污染危害

重金属主要通过以下几种方式造成土壤污染：①通过外界环境变化而进行传播污染，包括在土壤中施加添加剂、酸雨等，加强了重金属的活性以及其对生物产生的有效性，促进了植物对重金属的吸收，进而对人体和动物产生危害；②通过暴露的土壤间接对人体和动物产生危害；③借助雨水的渗透作用，浸入土壤深层从而对地下水造成污染。

二、纳米羟基磷灰石在重金属污染治理中的应用

（一）纳米材料在环境污染治理中的应用

纳米实际上是一种度量单位，一纳米等于百万分之一毫米，也就是一毫微米。而作为纳米材料來讲，其主要由纳米粒子组合而成。通常情况下，纳米粒子是指尺寸为一至一百纳米之间的细小结构，正是由于其具备尺寸小且大表面等特殊性效果，因此将其独有的特点集中展现出来，譬如：导电、熔点、光学、磁性、导热等等，一般情况下纳米材料的各项特点与其整体所表现出来的性质有所不同。充分利用纳米材料的特殊性性能，不仅能够有效仿制出自然界的所存在的材料，还能够通过人工合成技术研发出自然界中不存在的新材料，并且凭借纳米工艺将一系列新型材料投入到各个领域的应用中。

（二）羟基磷灰石物理及化学性质

羟基磷灰石又名为羟磷灰石，属于钙磷灰石的自然矿化形式，该物质的化学方程式为Ca10（PO4）6（OH）2，属于六方晶体，处于P6/m空间群内，具体晶胞参数为：a=β=90°，a=b=0.943～0.938nm，c=0.688～0.686nm，r=120°。其中单位晶胞中含有Ca2+十个、OH两个、PO43六个。在其结构中具有两种Ca2+位置，各是配位数为七的Ca（Ⅱ）位置与配位数为九的Ca（Ⅰ）位置，在这其中磷氧四面体足依靠共面或者共角顶的Ca（Ⅱ）、Ca（Ⅰ）从而有效将其多面体进行连接。在此过程中Ca（Ⅱ）磷氧多面体紧紧围绕六次螺旋轴均匀分布，从而构成平行的C轴形式的结构通道。然而由于Ca（Ⅱ）、Ca（Ⅰ）具有不同的位置价键和半径，所以，将二价阳离子介入后将会形成位置的选择性，从而产生一系列有序的超结构，另一方面，通过以上环节能够对其中各项半径所涵盖的二价金属离子具有较为广泛的收容性。

（三）纳米羟基磷灰石在重金属污染治理中的应用

大部分专家学者对纳米羟基磷灰石相关性质进行了深入的研究，并以此为基础延伸出了纳米羟基磷灰石在重金属吸附能力以及机制等方面的研究。通过国内外专家学者的不断探索发现，纳米羟基磷灰石能够连续对水溶液中所含带的锌离子与铜离子进行吸附。在此过程中，锌离子与铜离子的吸附率分别为94%～97.8%以及97.2%～98.3%。与较为单一的金属吸附相对比而言，Zn与Cu处于这两种金属体系之中其吸附能力会受到这两种金属的的影响，从而导致吸附性有所降低，分别降低10%～62%h和12%～75%。锌离子与铜离子的具体固定过程可以分为以下几个方面：①在纳米羟基磷灰石表层的特殊位点实施表层的络合配位；②钙离子与铜锌离子之间发生离子相互交换，并且形成含带重金属成分的纳米羟基磷灰石沉淀。在运用纳米羟基磷灰石进行含重金属废水的处理过程中，还需要充分考虑纳米羟基磷灰石对于复合重金属污染物处理的效率问题。

同时，还有部分科研人员针对纳米羟基磷灰石在处理污水淤泥污染物方面的功能进行了探究，研究的主要内容为污水淤泥中Ni2+和Zn2+的迁移能力，通过一系列实验研究发现，在应用纳米羟基磷灰石分别处理粘土、泥炭及砂壤这三种污水淤泥过程中，土壤的性质直接影响到Zn2+迁移淋溶，而与此不同的是Ni2+的迁移淋溶几乎不受土壤性质牵连。由此实验研究可知，纳米羟基磷灰石在处理污水淤泥过程中，不能够持续有效的抑制砂壤中的Ni淋出，同时特无法有效减弱泥炭和粘壤中Ni2+与Zn2+的淋出。

另外，对于纳米羟基磷灰石处理重金属污染方面，相关科研人员还进行了Pb2+和Ca2+的离子交换能力研究，该研究发现土壤中CaHAP含量的颗粒大小对于Pb2+和Ca2+离子交换能力有着极大的影响。在此基础之上，程世宝以及朱永官等科研人员还对6种含磷成分的矿石，在对土壤中的Pb2+进行处理过程中的现象展开了研究。通过实验研究证实，含磷的矿石在处理Pb污染程度为中等的土壤时具有较好的成效，能够有效降低Pb的污染，具体来说也就是在很大程度上降低由于Pb长期累积在植物中，而对人体健康造成的潜在威胁。在被Pb污染的土壤中施入含磷类矿物质，不仅能够使Pb的离子交换形态发生改变还会使土壤的PH产生变化，而这一系列变化反应可以对Pb在植物幼株中发生的浓度变化做出解释。因此可以说，通过以上实验研究可以证实纳米羟基磷灰石在处理Pb污染土壤时，效果最佳。

结束语

综上所述，加强对纳米羟基磷灰石的研究，不断改进和完善实验研究方法，有效开发出纳米羟基磷灰石在治理土壤污染方面的更多功能，为重金属土壤的污染治理提供充足、有效的环境材料，以及数据支持和理论依据。

参考文献

[1]陈杰华.纳米羟基磷灰石在重金属污染土壤治理中的应用研究[D].西南大学，2009.

[2]胡田田.纳米羟基磷灰石对重金属铜和铅污染土壤的修复研究[D].安徽农业大学，2012.

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇9

本文应用电磁感应方法(大地电导率探测仪EM38),对新疆焉耆盆地的土壤电导率进行了测量,分析了电磁感应方法所得结果和土样分析结果之间的相关关系,证实了电磁感应方法的有效性.基于电磁感应方法测量的结果,对新疆焉耆盆地土壤盐渍化进行了定性评价.结果表明,在开都河上游,土壤盐渍化程度普遍较轻;在中游地带,灌区内的土壤盐渍化改良取得了一定的.成效,土壤中的含盐量较低,但是在远离河谷的非灌区,土壤含盐量依然很高;在下游及靠近博斯腾湖的地区,土壤含盐量普遍较高,并有随深度增加而增加的趋势.

作 者：李海涛 李小梅 B.Philip 李文鹏 郝爱兵 LI Hai-tao LI Xiao-mei B.Philip LI Wen-peng HAO Ai-bing 作者单位：李海涛,李小梅,李文鹏,郝爱兵,LI Hai-tao,LI Xiao-mei,LI Wen-peng,HAO Ai-bing(中国地质环境监测院,北京,100081)

B.Philip,B.Philip(瑞士苏黎世联邦理工大学,苏黎世,CH8093)

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇10

转基因技术在植物修复重金属污染土壤研究中的新进展

综述了植物修复的相关机制及其进展和发展方向.随着一些功能基因的.鉴定和分离,利用转基因技术提高植物对重金属的积累能力已取得了一些进展,开拓了植物修复的新领域.

作 者：刘晓峰 王海鸥 弓爱君 钟广蓉 张淑贞 LIU Xiao-feng WANG Hai-ou GONG Ai-jun ZHONG Guang-rong ZHANG Shu-zheng  作者单位：刘晓峰,王海鸥,弓爱君,钟广蓉,LIU Xiao-feng,WANG Hai-ou,GONG Ai-jun,ZHONG Guang-rong(北京科技大学应用科学学院生物系,北京,100083)

张淑贞,ZHANG Shu-zheng(中国科学院生态环境研究中心,北京,100085)

刊 名：环境监测管理与技术  ISTIC PKU英文刊名：THE ADMINISTRATION AND TECHNIQUE OF ENVIRONMENTAL MONITORING 年，卷(期)： 18(6) 分类号：X53 关键词：植物修复   转基因技术   重金属   污染土壤  

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇11

模糊综合评判法是一种以模糊推理为主的定性与定量相结合的分析评价方法。由于其在处理各种难以用精确数学方法描述的复杂系统问题方面所表现的独特优越性,近年来已在许多学科领域得到广泛的应用[1]。

1 评价方法

旅游资源的模糊综合评判是一种定性和定量相结合的分析过程,从定性研究入手,经过定量加工处理,得出定性的评价结果。具体过程分以下几步:(1)需要各方面的专家组成专家系统,对所要评价的旅游资源作全面的考察,并做出初步定性分析。(2)定量评价阶段。根据模糊综合评价算法,通过它的评价权数子集A与评语矩阵R的模糊变换Y=A*R,按最大-最小法则,可以得到一个属于综合评语集合V的具体评语子集Y[2]。(3)定性结论阶段。根据定量评价的数据,给予定性的描述。

2 旅游资源评价的实例

2.1 定性分析

假设某地的旅游资源评价中,分为效益和条件两个一级指标,每个一级指标下又分二级指标,由8名专家参加评估,详见表1。

将影响旅游资源因素指标体系的评价标准划分为五个等级:优、良、一般、较差、差。

2.2 定量评价

用模型M(∧,∨)[3]经计算得:

2.3 定性描述

最后综合评估的结果表明,对该旅游资源总统评估态势是:17.68%为优,41.44%为良,28.93%为一般,10.84%为较差,1.11%为差。由此结果可知该旅游资源的评价结果为良。

3 模糊综合评判模型的改进

在上述实例的模糊评判决策中,用当需要考虑因素很多时,会导致每个因素所分得的权重ai很小,丢掉了矩阵中的很多信息,从而达不到评判的效果。举例说明:根据调查得出的模糊关系矩阵:

根据R与A,可以得出对该地域旅游资源的综合评价Y=A*R=(0.275,0.3,0.3)。不能判断该地旅游资源到底是一般还是不好。引进一种新的模型:M(·,+)———加权平均模型,其中。对所有因素依权重大小均衡兼顾,适合于各种因素起作用的情况。上例中用此模型,通过C语言中的二维数组存储模糊关系矩阵,用计算机处理结果为:

按最大隶属原则知道,此地旅游资源的评价结果为一般。C语言主要代码如下:

4 结束语

通过C语言编程实现矩阵的乘法,可以大大提高计算结果的准确性。由于旅游资源具有模糊性的特点,旅游资源评价的指标体系尚没有统一的标准,并且量化过程多还用手工计算,用数学软件或者是通过计算机程序实现的比较少。因此,为旅游资源评估,设计信息管理与数据分析系统,建立旅游资源评估的决策支持系统(DSS)就成为今后研究的方向。

摘要：基于模糊综和评判理论,构建了旅游资源评价指标体系,并通过具体的实例,验证了算法的有效性。针对其缺陷,提出了一种改进模型,并用计算机处理运算,大大提高计算结果的准确性。

关键词：模糊综和评判,旅游资源评价

参考文献

[1]胡长深,马卫东.多层次模糊综合评判法在企业战略选择中的应用[J].价值工程,2009(9).

[2]李京颐.模糊理论在旅游资源评价中的应用[J].北京联合大学报,1997,6(,2):81-83.

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇12

高速公路沿线土壤重金属污染特征与评价

摘要：通过对沪宁高速公路南京段沥青路面两侧土壤进行取样分析,结果表明:在距离公路中心线10～120 m范围内,由公路行运产生的重金属Cd、Ni、Pb、Zn对土壤造成了不同程度污染,污染程度由高到低依次为Ni、Cd、Zn、Pb;在10-40 m范围内,Cr、Pb、Zn的浓度均随着水平距离的增加而呈现明显的.减小趋势.同时,根据单因子指数法对污染物污染程度评价的结果表明,镍(Ni)的污染程度最重,最大污染指数达21.9,其次是Cd,最大污染指数达到11,Zn最大污染指数达到2.9,Pb最大污染指数达到1.4.作 者：余爱华 王大明 赵曜 Yu Aihua Wang Daming Zhao Yao 作者单位：南京林业大学,南京,210037期 刊：森林工程 Journal：FOREST ENGINEERING年，卷(期)：,26(4)分类号：X53关键词：高速公路 土壤特性 评价

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇13

摘要：通过对湖北利川水杉母树管理站土壤中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn五种重金属含量进行测定,采用地积累指数法及潜在生态危害指数法分别评价其污染水平,结果表明水杉母树管理站的.土壤重金属具有污染.地积累指数法得出Cd受到中等程度的污染,Igeo分级为2级,其他四种重金属无污染.生态危害指数法得出单一金属潜在生态风险系数上Cd的已经可观,其他四种金属为低,多金属潜在生态风险指数提示已经达到中等.作 者：牟新利 付川 潘杰 刘舒 汪梅 范深厚 Mu Xinli Fu Chuan Pan Jie Liu Shu Wang Mei Fan Shenhou 作者单位：牟新利,付川,潘杰,刘舒,汪梅,Mu Xinli,Fu Chuan,Pan Jie,Liu Shu,Wang Mei(重庆三峡学院,化学与环境工程学院,重庆,万州,404000)

范深厚,Fan Shenhou(湖北省利川市水杉母树管理站,湖北,利川,445400)

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用 篇14

摘要：采用3种不同的溶质加入法研究溶质的吸附平衡,即方案①:先加入萘,然后再加入菲;方案②:萘和菲同时加入;方案③:先加入菲,然后再加入萘.研究结果表明同一溶质在有其它溶质竞争的情况下,表现出与单一纯溶质吸附时不同的吸附行为.随着竞争溶质浓度的`增加,萘的吸附等温线的线性程度不断升高,吸附量降低.而菲则只是在实验方案③时,线性程度明显升高.随着竞争溶质初始浓度的增加,KOC的值不断减小,当竞争浓度大约增加到0.5Sw后,KOC基本不变化,达到了最小值.同时发现分子体积较大、厌水性较强的菲比分子体积较小、厌水性较弱的萘具有更强的竞争吸附能力.作 者：陈迪云    谢文彪    吉莉    李锦文    汤泽平   CHEN Di-yun    XIE Wen-biao    JI Li    LI Jin-wen    TANG Ze-ping  作者单位：陈迪云,谢文彪,李锦文,汤泽平,CHEN Di-yun,XIE Wen-biao,LI Jin-wen,TANG Ze-ping(广州大学环境科学与工程学院,广州,510006)

吉莉,JI Li(北华航天工业学院,廊坊,065000)

期 刊：环境科学  ISTICPKU  Journal：CHINESE JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCE 年，卷(期)：2006, 27(7) 分类号：X131 关键词：厌水有机物    竞争吸附    机理   

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某金矿区农田土壤汞污染评价 篇15

某金矿区农田土壤汞污染评价

摘要：混汞法提金工艺过程中添加的.金属汞是某金矿区周围环境汞污染的主要来源.从农田土壤耕作层总汞调查表明,汞含量范围在0.04～61.20mg/kg,均值为1.98mg/kg;超过二级土壤环境质量标准的样品达36.20%,最大超标倍数为60.2,平均超标倍数为3.61,受到轻度以上污染的农田面积比率达69.7%;与相邻区域表层土壤值相比,汞累积超标率93.1%.因此,某金矿区农田土壤已经受到汞金属的严重污染.作 者：徐友宁 柯海岭 刘瑞萍 张江华 陈社斌 Xu Youning Ke Hailing Liu Ruiping Zhang Jianghua Chen Shebin 作者单位：西安地质矿产研究所期 刊：黄金 ISTICPKU Journal：GOLD年，卷(期)：,27(7)分类号：X825关键词：金矿区 农田土壤 汞污染 评价