文章摘要
典型工矿周边农田土壤重金属潜在生态风险评价的方法改进及不确定性分析
Improvement of methodology and uncertainty analysis for potential ecological risks assessment of heavy metals in agricultural soils around typical industrial and mining sites
投稿时间:2025-02-11  修订日期:2025-03-10
DOI:
中文关键词: 农田土壤  重金属污染  生态风险评价  模型改进  不确定性分析
英文关键词: Agricultural soil  Heavy metal pollution  Ecological risk assessment  Model improvement  Uncertainty analysis
基金项目:国家重点研发计划(2023YFD1702700); 国家留学基金委员会(202304910160); 天津市科技计划项目(No.22YFYSHZ00310)
作者单位邮编
卢合峰 中国科学院地理科学与资源研究所 100101
王子祥 中国科学院地理科学与资源研究所 
张有军 天津华北地质勘查总院有限公司 
阎秀兰 中国科学院地理科学与资源研究所 
杨潇* 中国科学院地理科学与资源研究所 100101
师碧玲 中国科学院地理科学与资源研究所 
王德宁 国家石油天然气管网集团有限公司 
从辉 天津华北地质勘查总院有限公司 
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中文摘要:
      【目的】数据质量和模型算法是影响土壤重金属风险评价结果的关键核心。根据数据特征合理选择适宜的评价模型是提高风险评价结果准确性和可靠性的重要策略。为了准确评价强异质性区域农田重金属的潜在生态风险,【方法】本研究选取河北省张家口市宣化区工矿周边农田土壤为研究对象,基于土壤中Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn元素含量数据,分别采用传统确定性方法(TCM)、蒙特卡洛-纠偏模型(MCS-COR)和蒙特卡洛-三角模糊数模型(MCS-TFN)与Hakanson生态风险模型耦合对重金属潜在生态风险进行评价。综合结果不确定性、模型稳定性角度分析模型结果差异,确定最优评价方法。【结果】与TCM相比,MCS-COR和MCS-TFN模型均能有效降低评价结果的不确定性,分别从281%降至209%和118%,其中MCS-COR模型在模型稳定性上表现更佳,训练集和验证集的相对偏差小于20%。【结论】研究表明,MCS-COR更适合偏正态分布数据的风险评价。该区域生态风险综合等级为中等风险,其中Cd潜在生态风险最为突出,主要分布情况为中等风险(46.03%)、较强风险(24.98%);其次是Hg,为中等风险(29.87%)、较强风险(21.95%);而Pb、Cu、Zn的生态风险较小,有99.99%概率为轻微风险。研究构建的改进模型与不确定性量化方法可为典型工矿周边农田土壤重金属风险评价方法范式提供参考。
英文摘要:
      不同的模型各有优缺点,且对于不同的场景和数据特点表现的性能也存在差异。众多学者使用多种模型用于矿冶区周边土壤重金属生态风险评价,但是缺乏对模型方法之间的适配和结果可靠性的综合判断。因此,本研究通过对比研究不同模型评价结果的不确定性、稳定性验证,为准确评价工矿周边农田土壤的污染风险提供了一种新的方法范式。
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