基于GIS的稀土矿区土壤重金属空间分异及污染评价研究

摘要

矿区开采往往造成严重的环境问题，同时它也是土壤重金属污染物的主要来源。信丰是江西省赣州市下辖的一个县，矿藏资源丰富，种类较多，但由于早期采矿工艺落后，以及不合理地排放“三废”，造成土壤重金属含量超标，严重破坏了周围生态环境。本文针对矿区存在的环境问题，选取信丰县窑下矿区、赤岗矿区、烂泥坑矿区和虎山矿区作为研究区，研究内容分三步：首先通过GPS定位采集样点，并对数据进行处理，分析重金属的含量特征。其次通过克里金插值、反距离权重插值、全局多项式插值和局部多项式插值等几种模型对比分析，选择最符合实际数据的模型，并绘制空间分布图。最后以《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)和江西省土壤背景值为标准，分别采用单因子指数法对重金属进行单项评价，内梅罗综合指数法进行综合评价，潜在生态危害指数法进行生态风险评价,并将评价结果可视化分析。
　　本研究主要内容包括：⑴8种重金属的平均含量分别为25.973 mg/k g、102.812 mg/k g、64.602 mg/kg、0.053mg/kg、5.152mg/kg、54.179mg/kg、0.051 mg/kg、37.152 mg/kg。从统计分析结果可以看出，除Pb以外的7种元素的平均值含量均未超过一级值。⑵空间分布图显示各种重金属含量分布规律不一样。窑下矿区的高含量主要集中在历史堆池浸矿采场、矿区外上游和百石圩河边。赤岗矿区的高含量主要在下屋河边和历史堆池浸矿采场。烂泥坑的高含量主要集中历史原地浸矿采场、历史堆池浸采场和江仔头附近农田。虎山矿区的高含量主要集中历史堆池浸采场。重金属在虎山矿区的含量最高。⑶以江西省土壤背景值为评价标准时，Pb和 Ni超标数目较多，矿区处于不同程度污染。以国家土壤环境质量二级标准评价时，Ni和Cu超标数目较多；矿区污染程度不大。重金属高含量主要分布在虎山矿区。Cd和Hg的部分采样点具有中等风险程度。⑷总体来说矿区污染程度不大，但部分重金属含量超标，应引起相关部分的重视。虎山矿区是主要污染区域，可能与虎山的采矿方式和运输方式有关。

目录

第一章 绪 论

1 .1 研究背景与意义

1 .2 国内外研究现状

1 .3 研究内容及技术路线

1 .4 创新点

1 .5 论文组织结构

1 .6 本章小结

第二章 研究区概况及数据处理

2 .1 研究区概况

2 .2 样品的采集与分析

2 .3 数据预处理

2 .4 本章小结

第三章 土壤重金属空间结构特征分析

3 .1 地统计学基本原理

3 .2 地统计分析流程图

3 .3 数据正态分布检验和数据转换

3 .4 最优半变异函数拟合

3 .5 本章小结

第四章 矿区土壤重金属空间分异研究

4 .1 趋势分析

4 .2 各种空间插值模型

4 .3 各种插值方法对比分析

4 .4 最优模型的确定

4 .5 插值结果与空间分布

4 .6 本章小结

第五章 矿区土壤重金属污染评价

5 .1 评价方法

5 .2 单因子污染指数法

5 .3 内梅罗指数法

5 .4 潜在生态风险指数法

5 .5 本章小结

第六章 结论与展望

6 .1 研究结论

6 .2 展望

参考文献

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