CN111784149A - 基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法,所述的综合评价方法包括步骤如下：选择土壤国家标准，对m个土样选取p个水质指标进行参评，第i个污染物的第j个指标的原始测量值为Cij；将原始测量值Cij通过进行数据标准化处理得到Pij；确定不同的决策风险值a,得到次序权重Vj；计算相应次序权重下的第i种污染物第j项指标的污染指数；通过计算改进后的内梅罗指数Pi，进行土壤污染评价。通过本技术方案将次序权重平均法OWA与内梅罗指数法相结合，通过改变决策风险，提供多种情景下的评价结果，有利于决策者的综合分析。

Description

基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法
技术领域
本发明涉及土壤重金属污染综合评价技术领域，尤其涉及基于变权重的改进内梅罗污染指数的水质评价方法。
背景技术
土壤重金属污染评价是环境质量评价的重要内容。现有的评价方法，主要有：单因子指数法、内梅罗指数法、污染负荷指数法、地积累指数法、潜在生态危害指数法、环境风险指数法等。其中内梅综合污染指数法被广泛用于土壤评价上，其优点是计算简单且直接将污染程度定量表现出来。缺点是自身的“极大值效应”，方法中一个指标变量的极大值会将整个评价结果大幅度提高，从而使评价过于严格和失真。针对这一现象，国内学者提出过一些修正想法，但均存在着评价结果单一，不利用决策者综合分析。
OWA方法由Yager于1988提出，该评价方法在发展过程中实现准则权重和次序权重的组合，同时语言量化算子和OWA方法的结合也使得决策者可以通过动态的改变决策风险水平，从而获取多尺度的评价结果。
综上所述一个全面的、应用性更强以及更加客观的重金属污染的土壤环境的综合评价方法有待发展。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法。
本发明提出的基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法，所述的综合评价方法包括步骤如下：
S1：选择土壤国家标准，对m个土样选取p个水质指标进行参评，第i个污染物的第j个指标的原始测量值为Cij；
S2：将所述步骤S1中的原始测量值Cij通过下式进行数据标准化处理得到Pij；
Pij＝＝Cij/Sj (1)
Pij为第i种污染物第j项指标的污染指数；Cij为污染物的实测值；Sj为选取的第j种污染物的土壤环境质量标准值。
S3：确定不同的决策风险值a,得到次序权重Vj；
依据准则属性值的大小进行降序排列Zij，并对准则权重进行相应排序Wj；依据下式得到不同决策风险水平a下的次序权重Vj：
Figure BDA0002557982710000021
Wk＝1/n (3)
式中n为评价指标的个数，Vj为次序权重，Wk为依据指标属性值Zij进行降序排列所对应的准则权重，算子系数a与次序权重相关，对应着不同的语言量化算子(表1)。
表1算子系数a所对应的典型语言量化算子
语言量化算子 Atleastone Few Some half many most All
a a→0 0.1 0.5 1 2 10 1000
S4：计算相应次序权重下的第i种污染物第j项指标的污染指数；
Pij加权＝Vj*Pij (4)
S5：通过下式计算改进后的内梅罗指数Pi，进行土壤污染评价：
Figure BDA0002557982710000022
式中，
Figure BDA0002557982710000023
为单项污染指数平均值；pimax为最大单项污染指数，p综合为综合污染指数。
优选地，步骤S1中选择的土壤标准为土壤国家标准。
优选地，步骤S2中对原始测量值Cij通过公式进行数据标准化处理得到Pij：
其中公式表达式如下：Pij＝＝Cij/Sj
其中Pij为第i种污染物第j项指标的污染指数；Cij为污染物的实测值；Sj为选取的第j种污染物的土壤环境质量标准值。
优选地，步骤S3中确定不同的决策风险值a,得到次序权重Vj：
Figure BDA0002557982710000024
Wk＝1/n
式中n为评价指标的个数，Vj为次序权重，Wk为依据指标属性值Zij进行降序排列所对应的准则权重，算子系数a与次序权重相关，对应着不同的语言量化算子(表1)。
表1算子系数a所对应的典型语言量化算子
语言量化算子 Atleastone Few Some half many most All
a a→0 0.1 0.5 1 2 10 1000
优选地，步骤S4中计算相应次序权重下的第i种污染物第j项指标的污染指数：
Pij加权＝Vj*Pij
式中Vj为次序权重。
优选地，步骤S5中计算改进后的内梅罗指数Pi，进行土壤污染评价。
Figure BDA0002557982710000031
式中，
Figure BDA0002557982710000032
为单项污染指数平均值；pimax为最大单项污染指数，p综合为综合污染指数。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)方法结合了内梅罗污染指数法与变权重处理数据，解决了内梅罗污染指数法自身“极大值效应”带来的影响；
(2)得到的评价结果更加合理可靠，可以更科学地的反应水质情况，决策者综合分析；
(3)操作简单，易于实际应用，直接将污染程度定量表现出来，丰富了水体水质检测方法和思路。
附图说明
图1为本发明提出的基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
参照图1，基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法，所述的综合评价方法包括步骤如下：
S1：选择土壤国家标准，对2个土样半数选取2个水质指标镉和汞的金属含量进行参评，第i个污染物的第j个指标的原始测量值为Cij，检测数据为镉金属含量C11＝0.4mg/Kg、C21＝0.38mg/Kg，汞金属含量C12＝0.53mg/Kg、C22＝0.61mg/Kg；
S2：将步骤S1中的原始测量值Cij通过下式进行数据标准化处理得到Pij；
Pij＝＝Cij/Sj (1)
P11＝1.33、P21＝1.267、P12＝1.06、P22＝1.22
Pij为第i种污染物第j项指标的污染指数；Cij为污染物的实测值；Sj为选取的第j种污染物的土壤环境质量标准值，其中镉金属含量标准值：S1＝0.3mg/Kg，汞金属含量标准值：S2＝0.5mg/Kg。
S3：确定不同的决策风险值a,得到次序权重Vj；
依据准则属性值的大小进行降序排列Zij，并对准则权重进行相应排序Wj；依据下式得到不同决策风险水平a下的次序权重Vj：
Figure BDA0002557982710000041
Wk＝1/n (3)
式中n为评价指标的个数，Vj为次序权重，Wk为依据指标属性值Zij进行降序排列所对应的准则权重，算子系数a与次序权重相关，对应着不同的语言量化算子。
表1算子系数a所对应的典型语言量化算子
语言量化算子 At least one Few Some half many most All
a a→0 0.1 0.5 1 2 10 1000
V1＝0.5 V2＝0.5
S4：计算相应次序权重下的第i种污染物第j项指标的污染指数；
Pij加权＝Vj*Pij (4)
P11＝0.665、P21＝0.6335、P12＝0.53、P22＝0.61
S5：通过下式计算改进后的内梅罗指数Pi，进行土壤污染评价。
Figure BDA0002557982710000042
Figure BDA0002557982710000043
pimax＝0.665
p综合＝0.9021
式中，
Figure BDA0002557982710000051
为单项污染指数平均值；pimax为最大单项污染指数，p综合为综合污染指数。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法，其特征在于：所述的综合评价方法包括步骤如下：
S1：选择土壤国家标准，对m个土样选取p个水质指标进行参评，第i个污染物的第j个指标的原始测量值为Cij；
S2：将所述步骤S1中的原始测量值Cij通过进行数据标准化处理得到Pij；
S3：确定不同的决策风险值a,得到次序权重Vj；
S4：计算相应次序权重下的第i种污染物第j项指标的污染指数；
S5：通过计算改进后的内梅罗指数Pi，进行土壤污染评价。
2.根据权利要求1所述的基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法，其特征在于：所述步骤S1中选择的土壤标准为土壤国家标准。
3.根据权利要求1所述的基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法，其特征在于：所述步骤S2中对原始测量值Cij通过公式进行数据标准化处理得到Pij；
其中公式表达式如下：Pij＝＝Cij/Sj
其中Pij为第i种污染物第j项指标的污染指数；Cij为污染物的实测值；Sj为选取的第j种污染物的土壤环境质量标准值。
4.根据权利要求1所述的基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法，其特征在于：步骤S3中确定不同的决策风险值a,得到次序权重Vj；
依据下式得到不同决策风险水平a下的次序权重Vj：
Figure FDA0002557982700000011
Wk＝1/n
式中n为评价指标的个数，Vj为次序权重，Wk为依据指标属性值Zij进行降序排列所对应的准则权重，算子系数a与次序权重相关，对应着不同的语言量化算子。
5.根据权利要求1所述的基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法，其特征在于：所述步骤S4中通过下式计算相应次序权重下的第i种污染物第j项指标的污染指数：
Pij加权＝Vj*Pij。
6.根据权利要求1所述的基于变权重的土壤重金属污染综合评价方法，其特征在于：步骤S5中通过下式计算改进后的内梅罗指数Pi，进行土壤污染评价
Figure FDA0002557982700000021
式中，
Figure FDA0002557982700000022
为单项污染指数平均值；pimax为最大单项污染指数，p综合为综合污染指数。
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