[发明专利]一种农产品污染治理修复方法

权利要求书

1.一种农产品污染治理修复方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)产地环境数据库建立

(1.1)以Cd、Hg、As、Pb、Cr五项重金属中的一项或多项作为土壤研究指标，查找明确对其有影响的土壤影响指标，获取研究区域土壤影响指标监测信息并上传至产地环境数据库；

(1.2)获取研究区域内的环境信息、土壤研究指标监测信息和农产品研究指标监测信息，上传产地环境数据库；

(1.3)收集已有土壤治理修复案例，获取案例信息，上传产地环境数据库，集合为案例库；

(2)异常值剔除

(2.1)空间插值

依据两点间直线距离，逐一筛选出各历史点位的最近邻k个点位，形成点位组；分别对所有点位组的土壤研究指标及土壤影响指标的原始土壤监测数据进行插值运算，插值运算采用多种不同插值方法进行；

(2.2)数据异常值删选

提取各历史点位不同插值方法下的土壤研究指标及土壤影响指标的最大值与最小值，最大最小值区间即为插值范围；将历史点位土壤研究指标及土壤影响指标的原始土壤监测数据与对应监测指标的插值范围进行对比，若原始土壤监测数据位于插值范围内，则该点位为正常点位，保留该点位，若原始土壤监测数据超出插值范围，则该点位为异常点位，删除该点位；

(3)数据均质化

(3.1)点位面积计算

采用专业软件对各正常点位进行点位单元划分，每个点位单元内均存在唯一正常点位，计算出各点位单元的面积；点位单元面积之和与研究区域总面积一致；

(3.2)面积权重计算

基于点位单元的面积分别计算各正常点位的面积权重Q，具体计算方法如下：

其中，Sx为点位单元x的面积，S为点位单元面积加；

(3.3)基于所有正常点位土壤研究指标及土壤影响指标的原始土壤监测数据、农产品研究指标的原始农产品监测数据及面积权重，分别计算出正常点位的土壤研究指标、土壤影响指标及农产品研究指标的均质值zi，具体计算公式如下：

zi＝ci×Q

其中ci为正常点位土壤研究指标及土壤影响指标的原始土壤监测数据、农产品研究指标的原始农产品监测数据；

(4)贡献率计算

(4.1)数据前处理

对经过均质化处理的土壤研究指标、土壤影响指标及农产品研究指标数据进行前处理，包括对数处理及归一化处理两步：

(4.1.1)对数处理，计算公式具体如下：

zi’＝log₁₀^(zi)

其中zi’为正常点位土壤研究指标、土壤影响指标及农产品研究指标的对数处理数据；

(4.1.2)正常点位土壤研究指标、土壤影响指标及农产品研究指标的对数处理数据再采用z-score方法进行归一化处理，获得归一化监测值，计算公式具体如下：

其中，μ为正常点位土壤研究指标、土壤影响指标及农产品研究指标的对数处理数据的平均值，δ为正常点位土壤研究指标、土壤影响指标及农产品研究指标的对数处理数据标准差，计算公式为N为正常点位数量；

(4.1.3)采用专业软件对所有正常点位的土壤研究指标及土壤影响指标进行矩阵转换运算，获取得分系数矩阵，所述得分系数矩阵的行为得分系数，列为主成份类别；

根据得分系数矩阵得到任意主成份E类别下土壤研究指标j与土壤影响指标i的矩阵关系式如下：

E＝m1I1+m2I2+…+miIi+mjIj

其中：mi为得分系数矩阵中土壤影响指标i对应的得分系数，mj为得分系数矩阵中土壤研究指标j对应的得分系数，Ii示意单项土壤影响指标，仅示意无取值，Ij示意土壤研究指标j，仅示意无取值；

所述专业软件包括SPSS、python；

(4.2)土壤贡献率计算

(4.2.1)农产品研究指标j*与土壤研究指标j对应关系如下所示，通过最小二乘法求解农产品权重w_j，基于土壤研究指标j的单项主成份类别Ej与农产品权重关系式具体如下：

Ej＝∑yimi+yj*mj

Yj*＝w₁E₁+w₂E₂+…+w_jEj

其中，yj*为农产品研究指标j*的归一化监测值；

(4.2.2)将上述农产品研究指标j*的归一化监测值均换为土壤研究指标j的归一化监测值，相同方法求得土壤研究指标j的土壤权重V_j；分别计算所有主成份下的农产品权重与土壤权重；将各主成份类别的农产品权重和土壤权重分别构建矩阵，进而求出土壤-农产品关于研究指标j的污染相似度，即为土壤对农产品的j污染贡献率，具体公式如下：

其中cosθ_j为研究指标j的土壤-农产品污染相似度，v为农产品权重矩阵，w为土壤权重矩阵；

(5)农产品治理修复

(5.1)基于研究区域农产品类型，筛选出案例库中对应农产品类型的土壤治理修复案例，明确具体治理修复措施类别及各类别的土壤污染物减少量最大值最小值，最大最小值区间即为土壤污染物减少量范围；

(5.2)筛选正常点位中农产品研究指标的原始农产品监测数据超过标准值的点位，即农产品超标点位点位数量为nj；基于土壤贡献率计算出土壤污染物减少量d_j，计算公式具体如下：

其中，cn_j*为农产品超标点位的农产品研究指标j*的原始农产品监测数据，std_j为土壤研究指标j对应的《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j的农用地土壤污染风险筛选值；

(5.3)基于研究区域土壤污染物减少量，结合案例库中各类别治理修复措施的土壤污染物减少量范围，选取施用措施。