一種基于條件模擬的污染場(chǎng)地土壤修復(fù)量的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境土壤分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于條件模擬的污染場(chǎng)地土壤 修復(fù)量的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的"退二進(jìn)三"政策的逐步推進(jìn)，許多城市內(nèi)工業(yè) 企業(yè)相繼關(guān)?；蜣D(zhuǎn)迀，遺留了大量的工業(yè)污染場(chǎng)地，并且這些場(chǎng)地的土壤也受到不同程度 的污染，對(duì)其的治理修復(fù)問題也越來(lái)越突出。我國(guó)于2014年頒布的《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù) 導(dǎo)則》(HJ 25.3-2014)為污染場(chǎng)地土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值的確定提供了依據(jù)，但在具體工程實(shí)踐 中對(duì)如何根據(jù)所確定的修復(fù)目標(biāo)劃定修復(fù)邊界和估算待修復(fù)土方量尚缺乏科學(xué)性。修復(fù)邊 界劃定得不準(zhǔn)確，待修復(fù)土方量定的過低或過高會(huì)導(dǎo)致修復(fù)工作面臨環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)或經(jīng)濟(jì)風(fēng) 險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于條件模擬的污染場(chǎng)地土壤修復(fù)量的確 定方法，能夠快速準(zhǔn)確的劃定的修復(fù)范圍，確定土壤修復(fù)量。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于條件模擬的污染場(chǎng)地土壤修 復(fù)量的確定方法，所述基于條件模擬的污染場(chǎng)地土壤修復(fù)量的確定方法包括：
[0005] 獲取研究區(qū)域土壤資料數(shù)據(jù)并進(jìn)行樣品采集獲取樣品數(shù)據(jù)；
[0006] 對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)變化，并建立半變異函數(shù)模型；
[0007] 進(jìn)行條件模擬，得出風(fēng)險(xiǎn)損失的修復(fù)范圍劃定；
[0008] 根據(jù)劃定的修復(fù)范圍確定污染區(qū)域面積，結(jié)合所在層的厚度進(jìn)而計(jì)算出修復(fù)土方 量。
[0009] 優(yōu)選的，所述獲取研究區(qū)域土壤資料數(shù)據(jù)包括：區(qū)域土壤類型、滲透系數(shù)、天然含 水率、有機(jī)質(zhì)含量、污染源和污染分布中的至少一種。
[0010]優(yōu)選的，所述獲取研究區(qū)域土壤資料數(shù)據(jù)并進(jìn)行樣品采集獲取樣品數(shù)據(jù)，包括：
[0011] 對(duì)研究區(qū)域通過網(wǎng)格布點(diǎn)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)采樣點(diǎn)并進(jìn)行采樣；
[0012] 結(jié)合研究區(qū)域土壤資料數(shù)據(jù)對(duì)不同類型巖土顆粒進(jìn)行分層采樣。
[0013] 優(yōu)選的，所述對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)變化，包括：
[0014] 采用Box-Cox變化方法，對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)變化，使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成正態(tài)分布，其公 式如下-
[0015]
[0016] 其中，X為原始數(shù)據(jù);Y為變換后的數(shù)據(jù);λ為變換參數(shù)。
[0017] 優(yōu)選的，所述建立半變異函數(shù)模型，包括：
[0018] 利用下式建立半變異函數(shù)模型：
[0019]
[0020] 其中，h為兩樣品間的空間距離，N(h)為空間距離為h時(shí)的樣品對(duì)數(shù)，Z(xi)和Z(xi+ h)分別為區(qū)域化變量在空間點(diǎn)xi和xi+h處的樣品值。
[0021] 優(yōu)選的，所述進(jìn)行條件模擬，得出風(fēng)險(xiǎn)損失的修復(fù)范圍劃定，包括：
[0022] 根據(jù)區(qū)域化變量的分布特征和半變異函數(shù)，順序高斯模擬方法進(jìn)行條件模擬，得 到污染場(chǎng)地污染物超過特定限值的概率分布。
[0023]優(yōu)選的，基于傳遞函數(shù)方法，將位置X處錯(cuò)劃為不需要修復(fù)區(qū)域所引起的低估風(fēng)險(xiǎn) 損失R1和錯(cuò)劃為需要修復(fù)區(qū)域所引起的高估風(fēng)險(xiǎn)損失R2分別表征為：
[0024]
[0025]
[0026] 其中，C(x)為污染物在位置X處經(jīng)條件模擬后得到的濃度值(mg/kg)，CL為污染物 的修復(fù)目標(biāo)(mg/kg)，ω :為低估污染物濃度所引起的單位網(wǎng)格上的健康風(fēng)險(xiǎn)損失，ω 2為高 估污染物濃度所引起的單位網(wǎng)格上的過度修復(fù)風(fēng)險(xiǎn)損失。
[0027] 優(yōu)選的，在進(jìn)行重復(fù)條件模擬后，得到位置X處的低估風(fēng)險(xiǎn)損失期望值φ 1和高估 風(fēng)險(xiǎn)損失期望值φ 2分別為：
[0028]
[0029]
[0030] 共個(gè)L_-u;乃乃米物彳土11!息十恢m后得到的第η個(gè)濃度模擬值（mg/kg)。 [0031]優(yōu)選的，所述得出風(fēng)險(xiǎn)損失的修復(fù)范圍劃定，包括：
[0032]劃分修復(fù)區(qū)域時(shí)應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)損失最小化的原則：如果位置X處的低估風(fēng)險(xiǎn)損失期 望小于高估風(fēng)險(xiǎn)損失期望，即φ 1<φ 2 ,則說(shuō)明該處被劃分為不需要修復(fù)區(qū)域更為合理； 反之，如果φ 1>φ 2 ,則該處被劃分為需要修復(fù)區(qū)域更為合理。
[0033]優(yōu)選的，所述進(jìn)行樣品采集獲取樣品數(shù)據(jù)，包括：
[0034] 參照USEPA3060A、USEPA6010C和HJ/T350中規(guī)定的測(cè)試方法對(duì)樣品進(jìn)行分析。
[0035] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0036] 上述方案中，通過獲取研究區(qū)域土壤資料數(shù)據(jù)并進(jìn)行樣品采集獲取樣品數(shù)據(jù)，能 夠全面了解研究區(qū)域土壤狀況，基于條件模擬法對(duì)研究區(qū)待修復(fù)的范圍及土方量進(jìn)行評(píng) 估，定量評(píng)價(jià)土壤修復(fù)量估算結(jié)果的不確定性所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)大小，并引入傳遞函數(shù)量化決 策結(jié)果與風(fēng)險(xiǎn)損失之間的關(guān)系，以風(fēng)險(xiǎn)損失最小化為原則的修復(fù)范圍劃定，從而有效解決 基于離散樣本點(diǎn)的空間插值在確定污染范圍時(shí)存在的不確定性問題，進(jìn)而為土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn) 污染控制與治理工作提供技術(shù)支持。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1為本發(fā)明的基于條件模擬的污染場(chǎng)地土壤修復(fù)量的確定方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0039] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種基于條件模擬的污染場(chǎng)地土壤修復(fù)量的確定方 法，所述基于條件模擬的污染場(chǎng)地土壤修復(fù)量的確定方法包括：
[0040] 步驟101:獲取研究區(qū)域土壤資料數(shù)據(jù)并進(jìn)行樣品采集獲取樣品數(shù)據(jù)。
[0041] 其中，所述獲取研究區(qū)域土壤資料數(shù)據(jù)可以包括：區(qū)域土壤類型、滲透系數(shù)、天然 含水率、有機(jī)質(zhì)含量、污染源和污染分布中的至少一種。優(yōu)選的，所述獲取研究區(qū)域土壤資 料數(shù)據(jù)并進(jìn)行樣品采集獲取樣品數(shù)據(jù)，包括：
[0042] 對(duì)研究區(qū)域通過網(wǎng)格布點(diǎn)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)采樣點(diǎn)并進(jìn)行采樣；
[0043]結(jié)合研究區(qū)域土壤資料數(shù)據(jù)對(duì)不同類型巖土顆粒進(jìn)行分層采樣。
[0044]其中，可以對(duì)研究區(qū)域通過專業(yè)判斷布點(diǎn)結(jié)合網(wǎng)格布點(diǎn)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)采樣點(diǎn)并 進(jìn)行采樣。點(diǎn)的布設(shè)過程中結(jié)合前期收集的資料對(duì)不同類型巖土顆粒進(jìn)行分層采樣。分層 取得的樣品分析檢測(cè)方法參照 USEPA3060A(USEPA，1996)、USEPA6010C(USEPA，2007WPHJ/ T350(環(huán)境保護(hù)部，2007)中規(guī)定的測(cè)試方法進(jìn)行分析.在樣品采樣和分析時(shí)，嚴(yán)格對(duì)各環(huán)節(jié) 進(jìn)行質(zhì)量控制和保證。通過分析確定樣品中濃度超標(biāo)的污染物作為研究對(duì)象(其中土壤樣 本數(shù)據(jù)的常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析及變換使用SPSS20.0軟件）。
[0045]本實(shí)施例中，對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行前期環(huán)境調(diào)查，能夠了解區(qū)域環(huán)境管理和土地利用 風(fēng)險(xiǎn)控制要求。
[0046]步驟102:對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)變化，并建立半變異函數(shù)模型。
[0047]其中，所述對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)變化，可以包括：
[0048]采用Box-Cox變化方法，對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)變化，使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成正態(tài)分布，其公 式如下：
[0049]
[0050]其中，X為原始數(shù)據(jù);Y為變換后的數(shù)據(jù);λ為變換參數(shù)。
[0051]優(yōu)選的，所述建立半變異函數(shù)模型，可以包括：
[0052]利用下式建立半變異函數(shù)模型：
[0053]
[0054] 其中，h為兩樣品間的空間距離，N(h)為空間距離為h時(shí)的樣品對(duì)數(shù)，Z(xi)和Z(xi+ h)分別為區(qū)域化變量在空間點(diǎn)xi和xi+h處的樣品值。
[0055] 步驟103:進(jìn)行條件模擬，得出風(fēng)險(xiǎn)損失的修復(fù)范圍劃定。
[0056] 其中，所述進(jìn)行條件模擬，得出風(fēng)險(xiǎn)損失的修復(fù)范圍劃定，可以包括：
[0057] 根據(jù)區(qū)域化變量的分布特征和半變異函數(shù)，順序高斯模擬方法進(jìn)行條件模擬，得 到污染場(chǎng)地污染物超過特定限值的概率分布。
[0058] 步驟104:根據(jù)劃定的修復(fù)范圍確定污染區(qū)域面積，結(jié)合所在層的厚度進(jìn)而計(jì)算出 修復(fù)土方量。
[0059] 本發(fā)明實(shí)施例的基于條件模擬的污染場(chǎng)地土壤修復(fù)量的確定方法，通過獲取研究 區(qū)域土壤資料數(shù)據(jù)并進(jìn)行樣品采集獲取樣品數(shù)據(jù)，能夠全面了解研究區(qū)域土壤狀況，基于 條件模擬法對(duì)研究區(qū)待修復(fù)的范圍及土方量進(jìn)行評(píng)估，定量評(píng)價(jià)土壤修復(fù)量估算結(jié)果的不 確定性所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)大小，并引入傳遞函數(shù)量化決策結(jié)果與風(fēng)險(xiǎn)損失之間的關(guān)系，以風(fēng)險(xiǎn) 損失最小化為原則的修復(fù)范圍劃定，從而有效解決基于離散樣本點(diǎn)的空間插值在確定污染 范圍時(shí)存在的不確定性問題，進(jìn)而為土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)污染控制與治理工作提供技術(shù)支持。 [0000]優(yōu)選的，條件模擬是根據(jù)區(qū)域化變量的分布特征和半變異函數(shù)，按照Monte-Carlo 方法產(chǎn)生多個(gè)服從某一正態(tài)分布"實(shí)現(xiàn)"的一種隨機(jī)模擬方法，能夠?qū)θ≈颠M(jìn)行以概率論為 基礎(chǔ)的不確定性評(píng)價(jià)。條件模擬的算法采用順序高斯模擬(SGS)方法。