[發(fā)明專利]一種土壤重金屬溯源及污染途徑確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011406026.8
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN112595834B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安毅;霍莉莉;武麗娜;林大松;秦莉;杜兆林;姚彥坡;丁健
• 申請（專利權(quán)）人: 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 蘇州國卓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32331
• 代理人: 劉靜宇

1.一種土壤重金屬溯源及污染途徑確定方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)研究區(qū)域確定及數(shù)據(jù)獲取；

(1.1)選取研究區(qū)域并明確背景信息，

(1.2)污染區(qū)域面積確定，

(1.3)點(diǎn)位布設(shè)，

(1.4)獲取點(diǎn)位監(jiān)測數(shù)據(jù)

獲取所述點(diǎn)位的土壤，并對土壤進(jìn)行檢測，獲取監(jiān)測指標(biāo)對應(yīng)檢測結(jié)果；

(1.5)對研究農(nóng)田的土壤檢測結(jié)果進(jìn)行主成分分析，獲取載荷矩陣X，所述載荷矩陣X的行為監(jiān)測指標(biāo)，列為主成分，獲取得分系數(shù)矩陣Y，所述得分系數(shù)矩陣Y的行為監(jiān)測指標(biāo)，列為主成分，根據(jù)所述載荷矩陣X可得到單一監(jiān)測指標(biāo)I_i：

I_i＝a₁F₁+a₂F₂+…a_iF_i

其中，I_i為單一監(jiān)測指標(biāo)，僅示意無取值；F_i為單一監(jiān)測指標(biāo)對應(yīng)主成分，僅示意無取值；a_i指成分矩陣中單一監(jiān)測指標(biāo)I_i對應(yīng)的數(shù)值；

同時(shí)根據(jù)Y得到任意F_i：

F_i＝m₁I₁+m₂I₂+…+m_iI_i

其中：m_i指得分系數(shù)矩陣中單一監(jiān)測指標(biāo)I_i對應(yīng)的數(shù)值；

(2)污染差異度計(jì)算

(2.1)對于污染源區(qū)域內(nèi)農(nóng)田，所述農(nóng)田內(nèi)點(diǎn)位的監(jiān)測指標(biāo)均

存在以下關(guān)系式，并可通過最小二乘法求解w_i：

E_i(Fi)＝∑C_im_i(Fi)

C_i＝w_1(Fi)E₁+w_2(Fi)E₂+…+w_i(Fi)E_i

其中，E_i(Fi)為污染源地塊單一監(jiān)測指標(biāo)I_i對應(yīng)F_i下的成分因子，C_i為監(jiān)測指標(biāo)I_i對應(yīng)檢測結(jié)果，m_i(Fi)為得分系數(shù)矩陣中單一監(jiān)測指標(biāo)I_i對應(yīng)F_i下的數(shù)值，w_i(Fi)為單一監(jiān)測指標(biāo)I_i對應(yīng)F_i下的值；

(2.2)依據(jù)單一監(jiān)測指標(biāo)I_i的a_i(Fi)和w_i(Fi)分別構(gòu)建矩陣，求單一監(jiān)測指標(biāo)污染差異度，確定已知污染源是否為實(shí)際污染源，具體公式如下：

其中cosθ_i為單一監(jiān)測指標(biāo)污染差異度，a為a_i(Fi)組成的矩陣，且ai_(Fi)為成分矩陣中單一監(jiān)測指標(biāo)I_i對應(yīng)F_i下的數(shù)值，w為w_i(Fi)組成的矩陣；所述差異度≤0.85認(rèn)為已知污染源為研究區(qū)域?qū)嶋H污染源；＞0.85則認(rèn)為已知污染源不是研究區(qū)域?qū)嶋H污染源；

(3)污染途徑確定；

污染途徑確定，其特征在于：

(3.1)選取污染差異度≤0.85的污染源，依據(jù)區(qū)域背景信息預(yù)設(shè)污染途徑，并布設(shè)污染途徑地塊，所述污染途徑地塊內(nèi)點(diǎn)位數(shù)量、監(jiān)測指標(biāo)信息與污染區(qū)域保持一致，

(3.2)潛在污染源確定

依據(jù)步驟(1)-(2)的步驟計(jì)算步驟(3.1)確定的所述污染途徑地塊的污染差異度，確定差異度突變地塊，針對所述突變地塊進(jìn)行輻射性地塊布設(shè)，獲取輻射性地塊的污染差異度，循環(huán)此操作，直至差異度穩(wěn)定變化，

所述輻射性地塊點(diǎn)位數(shù)量、監(jiān)測指標(biāo)信息與污染區(qū)域保持一致，每次循環(huán)布設(shè)一個(gè)或多個(gè)輻射性地塊；

(4)污染源貢獻(xiàn)率

依據(jù)上述已知污染源及潛在污染源，獲取污染地塊所有監(jiān)測指標(biāo)的w值，所有污染地塊與研究地塊存在關(guān)系如下式；聯(lián)立所有監(jiān)測指標(biāo)關(guān)系式，通過最小二乘法求解k_i，k_i即為各污染源地塊的貢獻(xiàn)率：

a_i(Fi)＝k₁w_i⁽¹⁾_(Fi)+k₂w_i⁽²⁾_(Fi)+…+k_iw_i⁽ⁿ⁾_(Fi)

其中，w_i⁽¹⁾_(Fi)、w_i⁽²⁾_(Fi)、w_i⁽ⁿ⁾_(Fi)與w_i求法一致，僅用于區(qū)分不同污染源地塊；

所述k_i和為1。