基于河流生态系统的重金属优控污染物筛选模型的建模方法

摘要

基于河流生态系统的重金属优控污染物筛选模型的建模方法，涉及河流生态系统风险评估技术领域。本发明的目的是提供一种基于河流生态系统的重金属优控污染物筛选模型的建模方法，以筛选出一种或几种重金属优控污染物来表征河流的重金属污染现状。本发明选取重金属毒性系数、污染指数和检出率3个指标分别计算水相、生物相和固相生态风险指数，构建了重金属优控污染物筛选模型，并将综合生态风险指数高的重金属筛选为研究区域河流重金属优控污染物。本文构建模型应用于松花江5种有毒重金属污染综合效应评价，研究结论与其他学者关于松花江的相关研究结果吻合。本发明用于基于河流生态系统的重金属优控污染物筛选。

主权项

一种基于河流生态系统的重金属优控污染物筛选模型的建模方法，其特征在于：所述方法的实现过程为：步骤一、指标体系构建：选取重金属的毒性系数、污染指数、检出率3个指标构建重金属优控污染物筛选模型；重金属毒性系数用于反映重金属的毒性水平和生物对重金属污染的敏感程度；重金属污染指数表征单一重金属的富集和污染程度，由公式1表示：式中：Cⁱ为单一重金属实测值，单位是mg/kg；为单一重金属环境背景参比值，单位是mg/kg；重金属检出率表征单一重金属的污染范围和检出频次，由公式2表示：式中：Sⁱ为单一重金属检出断面个数，为单一重金属监测断面总数；步骤二、根据步骤一确定的评价指标，构建重金属优控污染物筛选模型，如公式4：R＝ζW+ηF+θS   公式4式中，W、F和S分别表示河流生态系统中重金属在水相、生物相和固相中的生态风险指数；ζ、η和θ分别表示河流生态系统中水相、生物相和固相三相空间重金属权重值；步骤三、利用重金属优控污染物筛选模型求得河流生态系统中每种重金属的R值，并将各种重金属的R值由高到低进行排序，根据研究河流的重金属监测指标要求，将R值最高的重金属或R值高的前几种重金属筛选为河流重金属优控污染物；水相、生物相和固相三相空间重金属权重值ζ、η和θ的确定方法如下：(1)分别判定水相、生物相和固相中重金属污染权重系数x、y和z；x、y、z是采用层次分析法确定的，x、y、z是计算ζ、η和θ的过程参数；(2)根据地表水环境质量功能区划分，按水质类别Ⅰ‑Ⅴ类，采用层次分析法依次判定其权重系数α、β、γ、δ和ε；(3)三相空间中重金属污染权重系数x、y和z分别与不同水质类别下重金属权重系数α、β、γ、δ和ε相乘，得到每一水质类别下各相中重金属权重系数α_i、β_i、γ_i、δ_i和ε_i；i的取值范围是1～3，分别代表三相空间，i＝1代表水相，i＝2代表生物相，i＝3代表固相；i与x、y和z是对应的；(4)确定河流研究区间不同水质类别个数A、B、C、D和E；(5)计算出河流三相空间中不同水质类别下重金属权重系数的加权算术平均值a、b和c，进行归一化处理，从而得到水相、生物相和固相的重金属权重值ζ、η和θ，如公式5；$a=\frac{{\alpha }_{1}A+{\beta }_{1}B+{\gamma }_{1}C+{\delta }_{1}D+{ϵ}_{1}E}{A+B+C+D+E}$$b=\frac{{\alpha }_{2}A+{\beta }_{2}B+{\gamma }_{2}C+{\delta }_{2}D+{ϵ}_{2}E}{A+B+C+D+E}$$c=\frac{{\alpha }_{3}A+{\beta }_{3}B+{\gamma }_{3}C+{\delta }_{3}D+{ϵ}_{3}E}{A+B+C+D+E}$