[发明专利]一种受污染耕地综合治理及动态调控方法

权利要求书

1.一种受污染耕地综合治理及动态调控方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)数据库建立

(1.1)明确目标区域重金属污染情况及背景信息；

所述目标区域重金属污染情况包括污染类型、污染指标、污染程度、污染范围，所述污染类型分别为土壤污染、农产品污染、土壤-农产品污染；所述污染指标包括土壤监测指标和农产品监测指标中的超标指标，所述土壤监测指标包括Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni、pH、CEC、pE、SOM，农产品监测指标包括Cd、Hg、As、Pb、Cr；

(1.2)收集整理各类土壤治理修复技术措施，依据作用目标物及治理修复强度将所述土壤治理修复技术措施分为四大类技术类别：农艺调控、土壤调理、重金属钝化、深度修复；每类技术类别包括若干技术措施；

(1.3)收集整理已实施的各类土壤治理修复技术措施实施信息，所述土壤治理修复技术措施实施信息包括实施前、实施中、实施后三个阶段的数据；

(2)单元划分

(2.1)加密布点

(2.1.1)计算目标区域协同点位的最少布设数量，并采用均匀布点法、对角线布点法、梅花形布点法、棋盘式布点法、蛇形布点法中的一种或多种布点法进行点位布设并获取点位信息；点位数量计算公式如下：

其中，N为点位数量，t为T检验的通过阈值，m为容忍误差，Cv为变异系数，Cv＝σ/μ，σ和μ分别为目标区域内土壤监测指标的标准差和平均值；

(2.1.2)依据加密布点点位地理信息，进行协同样品采集，完成实验室检测，分别获取土壤及农产品检测结果；测定土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr五项重金属监测指标可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机态和残渣态五种存在形态的含量；

所述土壤监测指标与农产品监测指标同数据库监测指标一致；

(2.2)单元划分

(2.2.1)初始单元划分

基于加密布点的布点密度及点位分布情况，划分初始单元，所述初始单元内点位数量不低于2个；

(2.2.2)污染主因筛选

基于各初始单元内的土壤检测结果，计算各项重金属的信息熵、相关系数、熵权系数及信息度；信息熵Fi计算公式具体如下：

其中p(x_i)为重金属监测指标i归一化后数值构成的矩阵；

相关系数公式具体如下：

其中q(x_i)为除重金属监测指标i外的所有土壤监测指标归一化后数值构成的矩阵；熵权系数W_i具体公式如下：

其中k为重金属监测指标类型数量；

利用各初始单元内各项重金属监测指标的熵权系数及相关系数，依据线性回归模型分别获取对应系数a_i，计算各项重金属监测指标信息度V_i，公式具体如下：

V_i＝a_iW_i+r_i；

(2.2.3)聚类分区

依据目标区域内各初始单元的信息度V_i，进行聚类分析，并结合目标区域空间界限进行单元划定；各单元内信息度最大的1-3个重金属监测指标即为该单元污染主因；

(3)技术措施筛选实施

(3.1)目标区域污染指数计算

依据确定的各单元的受污染重金属监测指标，计算特定重金属监测指标i的单项污染指数P_i，计算公式具体如下：

其中C_i为特定重金属监测指标检测结果，S_i为《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》中重金属监测指标i的农用地土壤污染风险筛选值；

若单元内污染重金属监测指标为多项，则综合污染指数P_综计算公式具体如下：

其中P_均为各项重金属监测指标的加权平均值P_imax为单元内单项重金属监测指标的最大污染指数；

(3.2)数据库技术类别选取

基于数据库内治理修复技术措施类型及实施数据，计算历史研究区域各项修复治理技术类别的单项污染指数P_i历和综合污染指数P_综历；基于目标区域各单元计算出的单项污染指数及综合污染指数，择优选取数据库内含有对应指数的技术类别；

(3.3)数据库技术措施改善度

依据筛选出的技术类别，确定历史研究区域的技术措施改善度cosθ_i，具体计算公式如下：

其中，S₁为实施治理修复措施前某一特定重金属监测指标i对应的五种存在形态含量S¹_i1、S¹_i2、S¹_i3、S¹_i4、S¹_i5所组成的矩阵，S₂为实施治理修复措施后某一特定重金属监测指标i对应的五种存在形态含量S²_i1、S²_i2、S²_i3、S²_i4、S²_i5所组成的矩阵；

(3.4)技术措施实施

依据目标区域单元特征，选取实施技术措施改善度最大的对应技术措施；

(4)动态调整

各单元种植下一季农产品时，在农产品关键生长期进行协同样品采样及实验室检测，预测农产品超标概率q；当农产品超标概率50％，则在下一关键生长期之前实施叶面调控技术措施；农产品超标概率计算过程具体如下：

其中，πi为目标区域农产品历史超标率；μ为所有土壤监测指标均向量；∑为所有土壤监测指标协方差矩阵；当y＝0时模型结果为q(0)，当y＝1时模型结果为q(1)，农产品超标概率q计算公式具体如下：