基于GIS和污染指数法的土壤环境质量评价——以甘孜藏族自治州东部为例

成都理工大学 地球科学学院 豆敬翔 唐 斌

安徽省地质矿产勘查局 322地质队 游 芳

基于GIS和污染指数法的土壤环境质量评价
——以甘孜藏族自治州东部为例

成都理工大学 地球科学学院 豆敬翔 唐 斌

安徽省地质矿产勘查局 322地质队 游 芳

甘孜藏族自治州东部地处三江成矿带和康滇成矿带北段，是我国矿产资源勘查开发的九大热点地区之一，将逐步发展为国家级大型矿业基地。矿区污染物的累积、迁移和转化加剧了环境质量恶化，严重影响了土壤圈的良性物质循环和人类的生存环境。

国内大部分学者是基于实际采样点数据探讨土壤环境质量的空间分布特征，再对评价结果进行插值，模拟区域分布状况。由于成本问题，实际采样点一般较少，因而很难准确模拟区域分布状况。本文，笔者采用区域地球化学数据，精度相对较高。

一、研究区概况

研究区位于甘孜藏族自治州东部，地处28°15′N～31°35′N，100°30′E～102°30′E。地形上大渡河和雅砻江两岸河谷地带属于中高山区地表切割强烈；土壤类型多样，河谷两岸主要分布有棕壤和褐土，高原平坦地区主要分布有草毡土和黑毡土。

二、土壤环境质量因子的选定和评价方法

对土壤环境质量的评价方法多种多样，主要有污染指数法、污染程度法，层次分析法、基准分级法、密切值法和模糊数学综合评判法、灰色聚类法、人工神经网络法等。本文，笔者以研究区1∶25万区域地球化学数据为基础,采用污染指数法和GIS空间分析技术，对研究区土壤的环境质量现状进行评价。采取污染指数法进行研究区土壤环境质量评价时，参照中国土壤环境质量标准（GB15618 -1995）来确定此次研究的评价标准，根据综合污染指数建立土壤质量级别划分标准。

1.评价因子的选定。根据研究区矿产资源分布状况和土壤类型，将土壤中的Cu，Pb，Zn，Cd，Hg，Cr，A，Ni元素作为评价土壤环境质量的因子。

（1）单污染指数.单污染指数表示某项单一因子对土壤环境质量影响的程度，该方法只用一个参数作为评价指标，可直接了解土壤质量状况与评价标准之间的关系，它是综合污染指数评价的基础。其表达式为：

式（1）中，Pi表示污染物i的污染指数，Ci表示污染物i的实测浓度，Si表示污染物i的评价标准。若Pi＜1，则表示未受污染物的i的污染；若Pi＞1，则表示已遭受污染物的i的污染；Pi越大，表示受污染程度越重。

（2）综合污染指数。综合污染指数表示多项污染物对环境产生综合影响的程度。它以单污染指数为基础，通过各种数学关系综合获得。它兼顾了单因子污染指数的平均值和最高值，能较全面地反映环境质量，而且可以突出污染较重的污染物的作用。其表达式为：

式（2）中，P综表示综地表水综合污染指数；Pimax表示各单项组分评分值Pi中的最大值；表示各单项组分评分值Pi中的平均值。

三、土壤环境质量评价分析

利用1∶25万区域地球化学数据中的Cu，Pb，Z，Cd，Hg，Cr，As，Ni八个元素数据进行分析。具体分析在ArcGIS软件中的ArcMap下实现。

1.转换数据。将区域地球化学调查数据八个要素的矢量格式（shape）转换成栅格格式（Gird），便于进行栅格分析。

2.计算单污染指数。利用ArcGIS的空间分析功能，在Spatial Analyst功能中的栅格计算器（RasterCalculator），参照式（1）和中国土壤环境质量标准（GB15618-1995）计算出各重金属元素的单污染指数。

3.计算综合污染指数。首先利用ArcGIS统计出八个单污染指数栅格图层的最大值和平均值，具体利用 Local工具下的Cell Statistics功能，然后再利用栅格计算器结合式（2）计算土壤的综合污染指数。

4.重分类综合污染指数。按照土壤质量级别划分标准，对计算出的土壤综合污染指数结果重分类。

四、结论

本文，笔者土壤环境质量评价采用区域地球化学数据，数据精度相对较高。单污染指数和综合污染指数法结合GIS的空间分析可以精确的对区域土壤环境质量进行评价，分析了土壤环境质量分布特征，为以后区域土壤修复和治理提供依据。GIS技术在复杂的空间事物处理上越发显得重要。