CN111652462A - 一种农用地重金属污染及潜在生态风险的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农用地环境的污染评价技术领域，具体涉及一种农用地重金属污染及潜在生态风险的评价方法：首先进行采样，然后对土壤重金属含量化学测定,在采用地累积指数法、改进的内梅罗综合污染指数法分析农用地污染程度的基础上，提出了一套新的综合考量土壤、污染时空趋势、成岩作用和人类活动对环境的影响等多方面的评价方法。本发明的方法克服了传统潜在生态风险评价法的局限性，在一定程度上提升了农用地重金属污染风险评价的准确性和科学性,能够全面和准确地对土壤中重金属生态风险进行评价，为农用地重金属污染监测、环境管理及生态保护提供实质性的方法指导。
Description
技术领域
本发明属于农用地重金属生态风险评价技术领域，尤其涉及一种 农用地重金属污染及潜在生态风险的评价方法。
背景技术
2014年环保部和国土部公布的《全国土壤污染状况调查公报》 显示，我国耕地土壤点位超标率为19.4％，其中轻微、轻度、中度和 重度污染点位的比例分别为13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，土壤重金 属污染问题严峻。从污染物类型看，无机污染物超标点位数占全部超 标点位的82.8％，尤其是重金属污染极为严重，而从地类来看，农用 地超标率较高，农用地重金属污染具有高毒性、潜伏性、难迁移、易 累积的性质，因此，对农用地土壤重金属污染治理的研究迫在眉睫， 农用地土壤是保障农产品生产安全的第一道防线，也是构筑健康安全 的人居环境的重要基础，农用地土壤环境质量状况直接关系到我国经 济发展、生态安全和百姓民生福祉等关键问题。我国明确提出以污染 防治行动计划为纲实施土壤污染分类分级防治，优先保护农用地土壤 环境质量安全。而进行治理的前提就是先准确摸清农用地土壤重金属 的含量状况、空间分布特点、污染或者风险水平，对于预测重金属的 污染程度，从而预防重金属污染，制定土壤污染治理措施，具有非常 重要的现实意义。
应用潜在生态风险指数法评价土壤重金属污染的生态风险，是目 前国际土壤重金属研究广泛使用的方法之一。该法不但考虑了土壤重 金属含量，而且将重金属的生态效应、环境效应和毒理学联系起来， 综合考虑了重金属的毒性在土壤和沉积物中普遍的迁移转化规律和 评价区域对重金属污染的敏感性，以及重金属区域背景值的差异,消 除了区域差异影响，进而划分出重金属潜在风险的程度。这种方法体 现了生物有效性和相对贡献及地理空间差异等特点，是综合反映重金 属对生态环境影响潜力的指标，但这种方法的污染因子应用的是简单 的单因子指数，此时应用于农用地这种易累积、难迁移的复杂环境时， 评价过程会出现评价结果分级没有区分度、评价标准不统一和主观性 太强等问题。综上所述，在简便快速地评价农用地重金属生态风险的 同时，评价结果的准确性以及评价方法的适用性也不容忽视。
因此，有必要从现有的各种方法中取长补短，解决现有技术存在 的问题。近年来，地累积指数被广泛应用于从沉积物过渡到土壤重金 属污染的评价。评价农用地重金属的污染，除必须考虑到人为污染因 素、环境地球化学背景值外，还应考虑到由于自然成岩作用可能会引 起背景值变动的因素，地累积指数法注意到了此因素，弥补了其他评 价方法的不足。此外，其计算过程对数据集进行对数化，促使数据的 分散性大大降低，以此更能真实地表达土壤的实际污染状况。因此， 如何基于地累积指数提供一种农用地重金属潜在生态风险的评价方 法，在农用地重金属风险的评价中起着至关重要的作用。
发明内容
为了解决上述风险评价方法存在的问题，本发明提供一种农用地 重金属污染及潜在生态风险的评价方法。
本发明的技术方案为：
一种农用地重金属污染潜在生态风险的评价方法，其特征在于， 包括选择土壤重金属整体污染特征、土壤重金属污染风险程度、土壤 重金属污染趋势作为农用地重金属生态风险的评价指标的步骤。
进一步，所述的土壤重金属整体污染特征由描述性统计、污染源 解析、污染含量趋势表征组成。
进一步，还包括从点位和空间上对土壤重金属污染风险程度、风 险趋势评价指标划分风险等级的步骤。进一步，从点位和空间上对土 壤重金属污染风险程度、风险趋势评价指标划分风险等级的步骤，具 体包括以下步骤：
步骤S21：根据地累积指数Igeo、单因子污染指数PI即PIs、PIB和改进前后单项潜在生态风险指数即Er、MEr三种单项污染指数评 价重金属元素在土壤中的污染风险程度，等级划分方法如下：
步骤S22：根据传统的内梅罗综合污染指数即Pn、IN、基于地累 积指数改进的内梅罗综合污染指数IMN以及改进前后综合潜在生态风 险指数即RI和MRI三种综合污染指数评价重金属元素在土壤中的综 合污染风险程度，等级划分方法如下：
步骤S23：根据改进前后单项潜在生态风险指数Er及MEr、改 进前后综合潜在生态风险指数RI及MRI评价重金属元素在土壤中的 污染风险趋势；所述地累积指数Igeo通过以下计算公式得到：
式中：Igeo为重金属i的地累积指数；Ci为i种重金属实际所测 定的浓度，单位为mg/kg；1.5为成岩作用引起的背景值变动系数； Bi为所测土壤中重金属i浓度的当地背景值，单位为mg/kg。
所述单因子指数PI即PIs或PIB通过以下计算公式得到：
PI是重金属的单因子污染指数，在本研究中，Si取背景值浓度 (mg/kg)时，定义为PIB；Si取《土壤环境质量农用地土壤污染风险 管控标准(试行)》中风险筛选值(水田)为标准限值(mg/kg)时，定 义为PIs；Ci为重金属污染物i的实测值(mg/kg)；n为参与评价的重金属种类总数。
所述传统的(即前述改进前的)单项潜在生态风险指数Er通过 以下计算公式得到：
其中Eri是重金属i的单项潜在生态风险指数；Tri是采样点重金 属i的毒性响应系数(Cr＝2，Pb＝5，As＝10，Cd＝30，Hg＝40)； Ci为重金属污染物i的实测值(mg/kg)；Si为重金属i的国家标准筛选 值；
所述改进的(即前述改进后的)单项潜在生态风险指数MEr通 过以下计算公式得到：
其中MEri为改进的单项潜在生态风险指数；Ci是土壤中检测到 的重金属i的实测值；Bi是土壤中重金属i的背景值；1.5是成岩作 用引起的背景值变动系数；
所述传统的内梅罗综合污染指数即Pn、IN通过以下计算公式得 到：
其中，Pn为以国家标准筛选值为评价标准的内梅罗综合污染指 数，IN为以背景值为评价标准的内梅罗综合污染指数，PIsmax、PIsave、 PIBmax、PIBave分别代表单因子指数即标准筛选值的最大值和平均值、 单因子污染指数即背景值的最大值和平均值；
所述改进的内梅罗综合污染指数IMN通过以下计算公式得到
式中：IMN为改进的内梅罗指数；Igeomax为各单因子重金属地累 积指数的最大值；Igeoave为各单因子重金属地累积指数的平均值；
所述传统的(即前述改进前的)潜在生态风险指数RI通过以下 计算公式得到
其中Eri是重金属i的单项潜在生态风险指数，Tri是采样点重金 属i的毒性响应系数(Cr＝2，Pb＝5，As＝10，Cd＝30，Hg＝40)， PIsi是重金属i的单因子污染指数；
所述改进的(即前述改进后的)潜在生态风险指数RI通过以下 计算公式得到
其中，MRI为改进的潜在生态风险指数，MEri是改进的重金属i 的单项潜在生态风险指数，Igeo为重金属i的地累积指数。
进一步，在从点位和空间上对土壤重金属污染风险程度、风险趋 势评价指标划分风险等级的步骤后，还包括将土壤重金属污染风险程 度评价指标的评价结果利用ArcGIS地统计分析模块的普通克里金插 值法，对含量和评价结果在农用地上进行空间插值，得到空间分布图 后统计各等级的面积。
进一步地，根据风险污染程度和风险趋势分析结果反映治理措施 实施效果并指导农用地土壤修复和治理工作。
本发明的有益效果在于：
(1)针对研究区农用地重金属背景值高，人类活动强度大，来 源复杂且政府部门在农田治理方面付出大量努力等情况，研究地区重 点污染Cd的地累积指数为2.9，对应污染等级结果为中度污染，地 累积指数考虑了自然成岩作用对背景值和人类活动的影响，对数化数 据可以在减少数据分散性的同时确保评估的准确性；
(2)研究区附近的农用地利用内梅罗综合污染指数评价发现为 2.2，属于中度污染。引用地累积指数解决了传统内梅罗综合污染指 数未考虑权重因素，从而导致其在评价过程中只突出污染相对最严重 的重金属问题，符合研究区的实际情况；
(3)综合潜在生态风险指数分析表明，研究区在新的潜在生态风 险指数评价结果中，污染集中在中度风险和强风险，解决了传统的潜 在生态风险指数法应用单因子指数时评价结果分级不准确、高估重金 属污染风险等问题，即并非高背景的区域代表高风险，MRI的评价结 果更加符合研究区政府部门进行过大范围重金属污染治理的实际情 况，且该法计算简便合理、适用性强，分析结果可靠，能够为研究人 员和政府部门提供重要参考，并且所使用的方法也可以用于其他环境 中的污染评估。
总之，本发明的评价方法，是在现行的农用地重金属污染风险评 价方法的基础上，从现有的各种方法中取长补短，提出的一套新的综 合考虑重金属污染、风险水平及趋势等多方面的评价方法，本方法不 仅体现了土壤重金属污染水平、潜在生态风险水平，还考虑了土壤重 金属不同时期的污染和风险趋势，解决了传统的潜在生态风险指数法 应用单因子指数时评价结果分级不准确、高估重金属污染风险等问 题，即并非高背景的区域代表高风险，评价结果更加符合研究区政府 部门进行过大范围重金属污染治理的实际情况，且该法计算简便合 理、适用性强。在一定程度上提升了农用地重金属污染风险评价的准确性和科学性，可以为研究人员和政府部门提供重要参考，并且本方 法也可以用于其他环境中的污染评估对环境管理、制定相应对策、划 分合理管控区具有十分重要的意义。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明实施例的Cd含量不同历史数据百分位数比较分析 图。图3为本发明实施例的Er不同历史数据百分位数比较分析图。
图4为本发明实施例的MEr不同历史数据百分位数比较分析图。
图5为本发明实施例的RI不同历史数据百分位数比较分析图。
图6为本发明实施例的MRI不同历史数据百分位数比较分析图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
如图1所示，本发明的农用地重金属潜在生态风险评价包括步骤 S1至S3。
S1：将土壤重金属整体污染特征、土壤重金属污染风险程度、土 壤重金属污染趋势作为农田重金属污染风险的评价指标；
S2：从点位和空间上对土壤重金属污染风险程度、风险趋势评价 指标划分风险等级，并利用ArcGIS地统计分析模块的普通克里金插 值法，对含量和评价结果在农用地上进行空间插值，得到空间分布图 后统计各等级的面积；；
S3：综合每个所述评价指标分别根据相应的风险等级评价得到的 结果中，最终确定研究区农用地土壤重金属污染风险水平。
本发明中，农用地土壤重金属污染风险主要从土壤重金属整体污 染特征、土壤重金属污染风险程度、土壤重金属污染趋势三个方面进 行评价。其中土壤重金属整体污染特征主要表征农用地土壤含量水 平、污染源情况及重金属含量趋势；土壤重金属污染风险程度主要表 征农用地土壤中单项重金属和综合污染风险程度；土壤重金属污染趋 势主要表征不同时期土壤污染及风险趋势。现行的农田土壤重金属污 染风险评价方法中，单因子指数是通过重金属浓度值与背景值之比的 直接计算得到，导致其以背景值为评价标准高估污染、以标准值为评 价标准主观性强，而应用单因子指数计算的传统单项潜在生态风险指数法评价农用地存在异常严重和异常轻微的评价结果，空间上在重金 属浓度相对更低的情况下却评价为更严重的风险程度，应用单因子指 数计算的传统内梅罗综合指数法由于未考虑权重因素，从而导致其在 评价过程中只突出污染相对最严重的重金属问题，应用单因子指数计 算的传统综合潜在生态风险指数法，同样五种重金属在浓度均相对较 低的情况，RI会过于夸大研究区的污染风险。在表征农用地重金属 污染趋势时，现行的单项和综合潜在生态风险指数法的趋势评价结果 与实际重金属含量变化趋势在数据集和空间上均存在一定差异。本发 明的评价方法，是在现行的农用地重金属污染风险评价方法的基础上，从现有的各种方法中取长补短，提出的一套新的综合考虑重金属 污染、风险水平及趋势等多方面的评价方法；本方法利用地累积指数 法可以综合考虑自然成岩作用对背景值和人类活动对环境的影响等 优势改进现行的潜在生态风险指数，不仅体现了土壤重金属污染水 平、潜在生态风险水平，还考虑了土壤重金属不同时期的污染和风险 趋势，在一定程度上提升了农用地重金属污染风险评价的准确性和科 学性，对环境管理、制定相应对策、划分合理管控区具有十分重要的 意义。
如图1所示，步骤S2进一步包括步骤S21至S23。
S21：根据地累积指数法评价单项污染元素在土壤中的残留危害 程度。其公式为：
式中:Igeo为重金属i的地累计指数；Ci为i种重金属实际所测定 的浓度，单位为mg/kg；1.5为成岩作用引起的背景值变动系数；Bi为所测土壤中重金属i的当地背景值。本文以湖南土壤背景值为标准 (Cd：0.098、Pb：27、Cr：68、Hg：0.096、As：14)。下表1为地 累积指数法的分级标准。
根据单因子指数(PIs、PIB)评价单项污染元素在土壤中的残留 危害程度，通过以下计算公式得到：
PI是重金属的单因子污染指数，在本研究中，Si取背景值时，定 义为PIB；Si取《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》 中风险筛选值(水田)为标准限值时，定义为PIs。Ci为重金属污染 物i的实测值(mg/kg)；n为参与评价的重金属种类总数。
根据传统的单项潜在生态风险指数Er评价单项重金属在土壤中 的污染风险程度，通过以下计算公式得到：
其中Eri是重金属i的单项潜在生态风险指数；Tri是采样点重金 属i的毒性响应系数(Cr＝2，Pb＝5，As＝10，Cd＝30，Hg＝40)； Ci为重金属污染物i的实测值(mg/kg)；Si为重金属i的国家标准筛选 值。
根据改进的单项潜在生态风险指数MEr评价单项重金属在土壤 中的污染风险程度，通过以下计算公式得到：
其中MEri为改进的单项潜在生态风险指数；Ci是土壤中检测到 的重金属i的实测值；Bi是土壤中重金属i的背景值；1.5是成岩作用 引起的背景值变动系数；
表1单项污染指数分级标准
S22：改进的内梅罗综合指数在地累积指数法的基础上，对环境 中要污染物进行综合污染评价，分析重金属在土壤环境中的影响。 其公式为：
式中：IMN为改进的内梅罗指数；Igeomax为各单因子重金属地累 计指数的最大值；Igeoave为各单因子重金属地累计指数的平均值。
根据传统的内梅罗综合污染指数(Pn、IN)对环境中要污染物进 行综合污染评价，通过以下计算公式得到：
其中Pn为以国家标准筛选值为评价标准的内梅罗综合污染指 数，IN为以背景值为评价标准的内梅罗综合污染指数，PIsmax、PIsave、 PIBmax、PIBave分别代表单因子指数(标准筛选值)的最大值和平均值、 单因子污染指数(背景值)的最大值和平均值。
根据传统的潜在生态风险指数RI评价重金属生态风险，通过以 下计算公式得到
其中Eri是重金属i的单项潜在生态风险指数，Tri是采样点重金 属i的毒性响应系数(Cr＝2，Pb＝5，As＝10，Cd＝30，Hg＝40)， PIsi是重金属i的单因子污染指数。
根据本发明的潜在生态风险指数法土壤中重金属的生态风险程 度并进行污染评级，分析重金属对生态环境的风险影响潜力。
其公式为：
式中：MRI为潜在生态风险指数；MEr指单项重金属i的潜在生 态风险指数；Igeo为重金属i的地累积指数；Tr为重金属i的毒性响 应系数，下表2为一种本发明获得的新的潜在生态风险指数的分级标 准。
表2潜在生态风险指数的分级标准
S23：根据改进前后单项潜在生态风险指数(Er、MEr)、改进前 后综合潜在生态风险指数(RI和MRI)等评价重金属元素在土壤中 的污染风险趋势；。
本发明的潜在生态风险指数法的主要优势如下:
(1)综合研究区内重金属含量数据及分布特征、污染源分析、 重金属含量趋势等了解实际农用地土壤污染状况，为科学的重金属风 险评价提供参考，更有利于验证风险评价结果的可靠性；
(2)基于地累积指数改进了潜在生态风险指数用于评价农用地 风险，在一定程度上避免了应用单因子指数的传统潜在生态风险指数 的主观性强等问题，对推动农用地土壤环境风险评价，促进农用地土 壤污染治理，改善农用地土壤风险管控区划分的规划管理，健全我国 农用地土壤风险评价体系均有重要意义；
(3)在评价的过程中融入农用地重金属趋势分析，改进的潜在 生态风险指数在不同时期的污染风险趋势有较高的准确度，评价农用 地土壤重金属更加可靠，这样可以通过长期监测或对已公开的调查进 行回顾性分析，从而改进整个风险评价过程。
实施例1
1、农用地土壤样品采集
样点设置和土壤样品采集在醴陵市某镇，该镇的农用地总面积为 56.9Km2。根据各个分析区的工矿企业情况在靠近污染源的东、南、 西、北四个方向采样，结合分析区位置及采样点分布在每个采样点采 集0-20cm，层采集土壤样品,分别装入密封袋，标记好各采样点的经 纬度和海拔高度带回实验室。剔除土壤样品中的杂质后，采用四分法 取适量土壤样品，风干、磨细,过1mm筛后装入自封袋备用
2、农用地土壤重金属含量化学测定
土壤样品的理化性质参数的测定遵循实验的标准程序。土壤pH 和电导率分别采用1:2.5和1:5的土水质量比测定；土壤有机质通过 重铬酸钾湿燃烧过程测定。土壤品中的重金属浓度分析根据国家标准 方法相关要求进行。土壤样品中的铬(Cr)、砷(As)、铅(Pb)、浓 度用HF-HNO3-HClO4消解，之后用火焰原子吸收光谱法(FAAS) 测定其浓度，对土壤样品进行HF-HNO3-HClO4消解。汞(Hg)的 浓度通过HNO3–H2SO4消解后，由冷蒸汽原子荧光光谱法测定。
3、农用地土壤重金属评价结果
3.1研究区整体污染特征
研究区域2018年的农用地土壤Cd、Pb、Cr、Hg和As的平均 浓度分别为1.19、106.6、99.81、0.24和25.74mg/kg，分别超过了相 应的背景值的12.1、3.9、1.5、2.5、1.8倍，所有土壤样品中Cd、Pb、 Cr、Hg和As含量超过标准值分别占100％、37.0％、0％、1.0％和 17.4％，说明Cd、Pb污染较为严重，而农用地土壤Cr、Hg、As污 染相对较轻：区域农用地土壤中5种重金属均呈现一定程度的富集， 空间上整体为北高南低的梯度变化。污染来源及治理情况：运用相关 性分析、聚类分析和主成分分析等方法对区域农用地土壤重金属污染 进行源解析发现，Cd、As和Pb具有同源性且大气沉降和长期污水灌 溉对该地区Cd、As和Pb的贡献，铅锌矿为研究区农用地中污染Cd、 As和Pb的主要来源。土壤中的Hg在很大程度上可能与研究区采矿 活动较为频繁，金矿“混汞法”选矿有关。通过结合超标率并与背景 值的比值分析研究区土壤中Cr的含量及其分布没有受到人类活动的 影响且在研究区污染较小，主要考虑母质土壤成岩作用的影响。含量 趋势变化：运用百分位数分析法和显著性分析对研究区土壤重金属含 量进行趋势分析。Cd、Hg整体表现为2014>2018>2009年，这与研 究区污染源解析结果一致，其中土壤污染物Cd含量较大值甚至有大 幅下降趋势且极高值控制效果比较好。Cr整体表现为 2018>2009>2014年，但不同时期重金属含量总体处于较低浓度范围内波动，主要受到母质土壤成岩作用的影响。As整体趋势表现相对 较为混乱，不同时期的不同百分位数统计出现上下波动趋势，2014 年和2018年在土壤As高含量方面的控制有所欠缺。Pb在2009年至 2018期间出现大幅下降趋势，2014年至2018在极高值控制不好； Cd、Pb和As同时在近5年期间有发生和10年期间没有发生明显变 化，Hg和Cr在不同时期均发生了较显著变化。总体说明政府在 2014-2018年期间土壤整治措施实施有效，但土壤环境复杂，受重金 属迁移转化等因素影响，仍有部分区域污染情况严重。
3.2研究区单项污染指数评价结果
单项污染指数评价模块包括地累积指数(Igeo)和基于地累积指 数改进的单项潜在生态风险指数(MEr)。评价结果见表3-1所示。
表3-1改进的单项污染指数评价结果
3.3研究区综合污染指数评价结果
综合污染指数评价模块包括基于地累积指数改进的内梅罗综合 污染指数(Igeo)和基于地累积指数改进的潜在生态风险指数(MRI), 评价结果见表3-2所示.
表3-2改进的综合污染指数评价结果
3.4研究区污染风险趋势分析结果
3.4.1单项污染风险趋势分析结果
以不同时期Cd含量、改进的单项潜在生态风险评价结果为基础 分别按照算术平均值，以及第5、25、50、75、95百分位数开展评价， 结果见表3.3。
表3-3 Cd含量及单项潜在生态风险指数的百分位数分析
3.4.1综合污染风险趋势分析结果
以不同时期改进的潜在生态风险评价结果为基础分别按照算术 平均值，以及第5、25、50、75、95百分位数开展评价，结果见表 3-4。
表3-4改进的综合潜在生态风险指数的百分位数分析
对比例1
根据单因子指数法对研究区农用地重金属Cd进行污染评价，样 品采集与处理、含量化学测定方法同实施例1，评价结果见表5-1所 示。
表5-1所示传统的单项污染指数评价结果
对比例2
根据传统的内梅罗污染指数法和传统的综合潜在生态风险指数 法对研究区农用地重金属进行综合污染评价，样品采集与处理、含量 化学测定方法同实施例1，评价结果见表5-2所示。
表5-2传统的综合污染指数评价结果
对比例3
以传统的单项潜在生态风险指数法和传统的综合潜在生态风险 指数法评价结果为基础分别按照算术平均值，以及第5、25、50、75、 95百分位数开展评价，评价结果见表5-3所示
表5-3传统的单项和综合潜在生态风险的百分位数分析
由对比例1和实施例1可看出PIs、PIB评价结果出现接近无污染 点和异常高污染点，而地累积指数的评价结果与Cd超标率较高这一 结果以及土壤重金属整体污染特征是相一致的，分别应用到单项潜在 生态风险指数法发现传统的单项潜在生态风险指数法，与Er相比， MEr等级3(强风险)没有出现同样异常低或者高风险的点，与研究 区含量特征相符，而且农用地面积减少了12.97km2，而等级2(中等 风险)的农用地面积增加了12.97km2，该结果与研究区多年污染治 理的实际情况，结果相对更加准确。
由对比例2和实施例1可看出Pn评价结果中存在轻微污染和较 高比例的非常严重污染点位，IN评价研究区污染全部为非常严重污 染，高估了农用地重金属造成的风险，相对而言IMN更符合研究区除 了Cd、Pb其他三种重金属污染相对较轻的实际情况。MRI相对于RI很强风险、强风险点位转换为中等风险的点位有所增多，与IMN评价得到的土壤健康状况是一致的，说明改进后的潜在生态风险评价 方法相对合理且符合实际情况。与RI相比，强风险的农用地面积明 显减少了22.9km2，相应增加了中等风险的农用地面积，说明MRI 计算结果对应的生态风险风险程度较RI总体上呈现不同程度地降 低，RI过于夸大研究区的污染风险，与综合污染评价结果也不一致， 说明MRI在污染程度上分级更加准确、结果更加可靠，也符合当地 政府管理部门重点整治政策的实施成果，
结合图2、3、4、5、6，由对比例3和实施例1可看出MEr评价 结果统计的风险趋势与Cd含量平均值累积变化-7.2％和第5百分数累 积变化13.9％的浓度趋势是一致的，而Er评价结果统计的风险趋势 却完全相反；2009-2018年期间Pb(5)的毒性相应系数相对较小，而相对较大的Cd(30)和Hg(40)均呈上升趋势且Hg上升幅度较 大，说明整体应该是上升趋势的，MRI相比RI与此结果更加一致。
上述结果表明，本发明的农用地的潜在生态风险评价方法在点位 比例、空间分析、趋势分析等方面均较现行的评价方法有更高的准确 性和可靠性。
最后，本发明的发明仅为较好的实施发难，并不用以限制本发明, 凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种农用地重金属污染及潜在生态风险的评价方法，其特征在于，包括选择土壤重金属整体污染特征、土壤重金属污染风险程度、土壤重金属污染趋势作为农用地重金属生态风险的评价指标的步骤。
2.如权利要求1所述的农用地重金属污染及潜在风险的评价方法，其特征在于，所述土壤中重金属整体污染特征由描述性统计、污染源解析、污染含量趋势表征组成。
3.如权利要求2所述的农用地重金属污染及潜在风险的评价方法，其特征在于，还包括从点位和空间上对土壤重金属污染风险程度、风险趋势评价指标划分风险等级的步骤。
4.如权利要求3所述的农用地重金属污染及潜在风险的评价方法，其特征在于，从点位和空间上对土壤重金属污染风险程度、风险趋势评价指标划分风险等级的步骤，具体包括以下步骤：
步骤S21：根据地累积指数Igeo、单因子污染指数PI即PIs、PIB和改进前后单项潜在生态风险指数即Er、MEr三种单项污染指数评价重金属元素在土壤中的污染风险程度，等级划分方法如下：
步骤S22：根据传统的内梅罗综合污染指数即Pn、IN、基于地累积指数改进的内梅罗综合污染指数IMN以及改进前后综合潜在生态风险指数即RI和MRI三种综合污染指数评价重金属元素在土壤中的综合污染风险程度，等级划分方法如下：
步骤S23：根据改进前后单项潜在生态风险指数Er及MEr、改进前后综合潜在生态风险指数RI及MRI评价重金属元素在土壤中的污染风险趋势；
所述地累积指数Igeo通过以下计算公式得到：
式中：Igeo为重金属i的地累计指数；Ci为i种重金属实际所测定的浓度，单位为mg/kg；1.5为成岩作用引起的背景值变动系数；Bi为所测土壤中重金属i浓度的当地背景值，单位为mg/kg；
所述单因子指数PI即PIs、PIB通过以下计算公式得到：
PI是重金属的单因子污染指数，Si取单位是mg/kg的背景值时，定义为PIB；Si取《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中水田风险筛选值为单位是mg/kg的标准限值时，定义为PIs；Ci为重金属污染物i的实测值，单位为mg/kg；n为参与评价的重金属种类总数；
所述传统的单项潜在生态风险指数Er通过以下计算公式得到：
其中Eri是重金属i的单项潜在生态风险指数；Tri是采样点重金属i的毒性响应系数：Cr＝2，Pb＝5，As＝10，Cd＝30，Hg＝40；Ci为重金属污染物i的实测值，单位为mg/kg；Si为重金属i的国家标准筛选值，单位为mg/kg；
所述改进的单项潜在生态风险指数MEr通过以下计算公式得到：
其中MEri为改进的单项潜在生态风险指数；Ci是土壤中检测到的重金属i的实测值；Bi是土壤中重金属i的背景值，单位为mg/kg；1.5是成岩作用引起的背景值变动系数；
所述传统的内梅罗综合污染指数即Pn、IN通过以下计算公式得到：
其中Pn为以国家标准筛选值为评价标准的内梅罗综合污染指数，IN为以背景值为评价标准的内梅罗综合污染指数，PIsmax、PIsave、PIBmax、PIBave分别代表单因子指数即标准筛选值的最大值和平均值、单因子污染指数即背景值的最大值和平均值；
所述改进的内梅罗综合污染指数IMN通过以下计算公式得到
式中：IMN为改进的内梅罗指数；Igeomax为各单因子重金属地累积指数的最大值；Igeoave为各单因子重金属地累积指数的平均值；
所述传统的潜在生态风险指数RI通过以下计算公式得到
其中Eri是重金属i的单项潜在生态风险指数，Tri是采样点重金属i的毒性响应系数：Cr＝2，Pb＝5，As＝10，Cd＝30，Hg＝40，PIsi是重金属i的单因子污染指数；
所述改进的的潜在生态风险指数RI通过以下计算公式得到
其中，MRI为改进的潜在生态风险指数，MEri是改进的重金属i的单项潜在生态风险指数，Igeo为重金属i的地累积指数。
5.如权利要求4所述的农用地重金属污染及潜在风险的评价方法，其特征在于，在从点位和空间上对土壤重金属污染风险程度、风险趋势评价指标划分风险等级的步骤后，还包括将土壤重金属污染风险程度评价指标的评价结果利用ArcGIS地统计分析模块的普通克里金插值法，对含量和评价结果在农用地上进行空间插值，得到空间分布图后统计各等级的面积。
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