许丁丁　朱宇翔

（沈阳航空航天大学创新创业学院辽宁沈阳110136）

城市表层土壤重金属污染综合评价方法

许丁丁朱宇翔

（沈阳航空航天大学创新创业学院辽宁沈阳110136）

为了评估城市表层土壤重金属污染对市民健康状况的影响，本文首先采用了瑞士著名地球化学家Hakanson（1980）年提出的潜在生态指数法（The Potential Ecological Risk Index,RI）对2011年数学建模A题的样本数据进行分析。之后，针对城市表层土壤重金属污染对市民健康状况的影响方式，提出了相对人口密度θ和污染效果指数χ，加以改进，并给出整体分布图。其实际意义为：通过这样的方法，评价在人口密度不均匀、污染效果变化的城市，表层土壤重金属污染对市民健康的影响大小。

潜在生态指数法；表层土壤；重金属污染；人口密集指数；污染效果

现有的评价系统在此方面各有利弊[1]：内梅罗综合污染指数法能够客观地反映各污染物对土地环境的作用；污染负荷指数法能够高度概括调查区域的污染物分布，方便比较；地质累计指数法给出直观的重金属污染级别。但是以上方法不能兼顾不同重金属的不同毒性且综合多种重金属的污染程度，所以本项目采用潜在生态指数法，综合考虑土壤重金属含量、重金属的生态效应、环境效应和毒理学，对于重金属的毒性在土壤中的迁移转化规律和评价区域对重金属污染的敏感性，设定合理权数。

在对样本数据进行初步地数据分析之后，针对于城镇地区人口分布不均匀、污染效果差距明显，对潜在生态指数法改进，加以人口密集指数θ和污染效果指数χ。

1潜在生态指数法

潜在生态危害指数法是瑞典学者Hakanson应用沉积学原理评价重金属污染与生态危害的方法。其计算方法是按照单因子危害指数和综合多因子潜在生态危害指数进行分级，计算公式为：

本项目以2011年数学建模A题数据为样本，依据公式通过插值计算出整个地区的综合多因子潜在生态危害指数分布图。

图1综合多因子潜在生态危害指数分布图

由图中可以得到，如图ABC三处的综合多因子潜在生态危害指数最高，污染最严重，其功能区分别为A工业区、B交通区、C交通区。A地区的主要污染原因可能是工业“三废”未按标准处理排放造成的，B和C地区主要污染原因是汽车尾气的直接排放，造成在交通区里重金属的富集。

2对潜在生态指数法的改进

ABC地中，A地污染程度最大。常识上判断，若与A地区相同浓度重金属分布在居民区，即人口较集中的地区，对市民健康影响程度更加严重。可以这样解释，Hakanson潜在生态指数法有一个假设，即考察区域的生物密度相同或相似，也就是说，这片区域各样本点的相对生物密度为1。而实际上，城市地区的人口分布并不平均，山区的人口密度较低，居民区的人口密度较高，所以为了表征人口密度的影响，采用不同地区间的相对人口密度作为参数。计算公式为：

其中为各功能区的人口密度，ρ軃为样本人口密度。

其次，在污染传播途径方面，表层土壤重金属通过地面扬尘、食物链传递、水污染等方式进入人体。食物链传递和水污染在空间分布中无规律性，并且可以由食品监管和水质监测人为控制，所以本评价系统以地面扬尘为主要因素。表层土壤重金属通过地面扬尘的危害条件为一定风速和人口滞留时间。大多城镇地区地势平稳，各功能区风速条件差距不大，所以本评价系统以相对人口滞留时间作为污染效果指数χ。

其中ti为各功能区的居民滞留时间，t軃为样本居民平均滞留时间。

单因子危害在各个功能区的分布很明显，影响因素的改进意义不大，所以只考虑综合多因子潜在生态危害指数分布。

3结语

3.1相同浓度的重金属分布，人口的集中和滞留对污染程度起着放大作用。同时提醒相关部门，在布置城市的功能区时，首先考虑项目污染情况及其周边环境的人口密度，以减少对市民健康的伤害。

3.2治理城市表层土壤重金属污染时，针对交通污染对人体危害极大的情况，对城市交通管理中的尾气排放标准，作进一步的调整。

3.3考虑到它的传播途径主要由气流引起的风沙、粉尘，应大力提高绿化面积，有效吸附土壤和空气中的污染物，降低空气中相应污染物的含量。

[1]朱兆洲.土壤重金属污染评价方法[J].生态学杂刊,2011,30(5).

[2]徐争启.潜在生态危害指数法中重金属毒性系数计算[J].环境可续与技术,2008(2).

该项目由大学生创新创业训练计划dcs13062资助。