目前我國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不容樂(lè)觀,部分地區(qū)土壤污染嚴(yán)重,耕地土壤質(zhì)量堪憂,工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問(wèn)題突出。針對(duì)日益嚴(yán)重的土壤污染問(wèn)題,我國(guó)逐步加強(qiáng)了土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)。但由于缺乏系統(tǒng)性和科學(xué)性的基礎(chǔ)研究,暫時(shí)還沒(méi)有形成一套科學(xué)而高效的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)信息分析與評(píng)價(jià)體系。本文以土壤污染中問(wèn)題最為突出的重金屬污染為切入點(diǎn),以湖北省重點(diǎn)污染區(qū)——鐘祥磷礦區(qū)為實(shí)例區(qū),圍繞空間變異特征與來(lái)源分析、景觀異質(zhì)因子定量貢獻(xiàn)、時(shí)間預(yù)測(cè)與污染評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布局優(yōu)化以及信息平臺(tái)建設(shè)五個(gè)方面,開(kāi)展土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)信息分析與評(píng)價(jià)相關(guān)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)、空間自相關(guān)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,建立單尺度和多尺度土壤重金屬空間變異、熱點(diǎn)識(shí)別和來(lái)源分析流程。案例分析結(jié)果表明:單尺度和短尺度上,土壤重金屬空間分異明顯,部分重金屬熱點(diǎn)區(qū)受人類活動(dòng)影響,其他重金屬熱點(diǎn)區(qū)與自然因素有關(guān);長(zhǎng)尺度上,土壤重金屬空間變異受成土母質(zhì)控制。(2)利用相關(guān)分析、地理加權(quán)回歸分析(Geographically weighted regression,GWR)、偏冗余分析探討土壤重金屬與景觀異質(zhì)因子的多尺度特征關(guān)系,揭示景觀異質(zhì)因子對(duì)土壤重金屬累積的定量貢獻(xiàn)。結(jié)果表明:各尺度上多數(shù)土壤重金屬與成土母質(zhì)和景觀格局存在顯著相關(guān)關(guān)系;最佳分析尺度上,土壤重金屬與景觀異質(zhì)因子的空間關(guān)系分異明顯,顯著相關(guān)區(qū)域主要位于對(duì)應(yīng)景觀異質(zhì)因子優(yōu)勢(shì)區(qū)域;三組景觀異質(zhì)因子(成土母質(zhì)、距離變量和景觀格局)對(duì)土壤重金屬變異的貢獻(xiàn)隨尺度變化,總體上,成土母質(zhì)組的貢獻(xiàn)最大,景觀格局組的貢獻(xiàn)次之,距離變量組的貢獻(xiàn)最小。(3)利用情景預(yù)測(cè)法構(gòu)建土壤重金屬預(yù)測(cè)模型;利用單因子和內(nèi)梅羅指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法和模糊綜合法評(píng)價(jià)土壤重金屬污染和風(fēng)險(xiǎn)狀況。案例研究結(jié)果表明:樂(lè)觀情景下2020年各種土壤重金屬含量有所下降,部分重金屬含量下降明顯,無(wú)突變情景下2020年土壤重金屬含量顯著升高;土壤重金屬存在一定程度的污染風(fēng)險(xiǎn),風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域人類活動(dòng)較為劇烈。(4)利用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)和空間模擬退火算法探討土壤監(jiān)測(cè)合理樣點(diǎn)數(shù)目和不同約束條件下樣點(diǎn)布局優(yōu)化方案。結(jié)果表明:合理樣點(diǎn)數(shù)目與置信水平、精度和變異程度有關(guān);在土壤樣點(diǎn)布設(shè)時(shí),如果無(wú)先驗(yàn)知識(shí),可以基于平均最短距離最小化(Minimization of the Mean of Kriging Estimation Variance,MMSD)準(zhǔn)則進(jìn)行布局優(yōu)化;如果有先驗(yàn)知識(shí),可以基于Kriging方差最小化(Minimization of the Mean of Kriging Estimation Variance,MMKEV)準(zhǔn)則進(jìn)行布局優(yōu)化;如果有先驗(yàn)知識(shí)并要求兼顧樣點(diǎn)均勻分布,可以結(jié)合兩種準(zhǔn)則進(jìn)行布局優(yōu)化。(5)利用Visual Studio和ArcGIS Engine技術(shù),設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)信息分析與評(píng)價(jià)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、查詢、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和分析。該系統(tǒng)具有開(kāi)放性、運(yùn)行穩(wěn)定、簡(jiǎn)單易用等特點(diǎn),能夠基本滿足土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)信息分析與評(píng)價(jià)的需求,但仍需改進(jìn)和完善。
【學(xué)位單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：X833;X825
【部分圖文】：

數(shù)字高程圖、行政區(qū)劃圖、環(huán)保部口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。逡逑１．５．３論文結(jié)構(gòu)安排逡逑論文分為八章，其組織結(jié)構(gòu)如圖１－１所示。逡逑第一章緒論逡逑邐＾邐逡逑第二章研究區(qū)概況與研究方法逡逑Ｉ第蘭章主巧重金屬空間變異與邐第四章止壤重金屬與景觀異質(zhì)逡逑邐來(lái)源分析邐＂＂邋Ｉ邐因子多尺度關(guān)系研充逡逑邐＾邐：邋？邋：邐，逡逑第五章±~|金灥測(cè)城價(jià)Ｉ．－？■？第巧帛±X蹋蓿蓿迃局優(yōu)化逡逑邐Ｙ邐逡逑第屯章±X碳嗖廡畔⒎治鲇肫蘭巰靛義賢辰ㄉ楨義系詘蘇倫芙嵊胝雇義希擼咤澹擼咤邋五澹咤義賢跡保甭畚淖櫓峁拱才佩義細(xì)髡陸諛諶蒞才湃縵攏誨義系諞徽灤髀坼義媳菊陸檣芰寺畚牡難芯勘塵昂鴕庖�，概侩h斯諭庥氡疚南喙氐難芯肯腫矗義獻(xiàn)芙崍四殼跋喙匱芯康牟蛔�，阐明了本文惦y芯磕勘曖胙芯磕諶藎詈蠼檣芰寺坼義銜牡淖櫓峁埂ｅ義希保板義

本文編號(hào)：2814400