当前位置:主页 > 科技论文 > 数学论文 >

模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用

发布时间:2016-11-29 12:51

  本文关键词:模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用,由笔耕文化传播整理发布。


当前位置:首页 >> 农学 >> 模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用


维普资讯

第3 7卷 第 2期  20 0 6年 4月  







报 

Vo . 7. .   1 3 No 2 Ap ., 0 6 t 20  

Chn s o ma fS i

S in e ieeJu l  ol ce c  o  

模 糊 数 学模 型 在 土壤 重 金属 污 染 评 价 中的应 用 
石 晓翠 , 钱  翌 , 建新  熊
( 新疆农业大学 资源与环境学院 , 新疆 乌鲁木齐 805   3 02)



要: 通过 对乌鲁木齐市水西沟乡 、 板房沟乡 、 四十户乡 、 青格达湖 乡 、 宁渠镇 、 安 永丰 乡、 六十 户乡 7个 蔬菜基 地土 

壤 中重金属离子 ( 、 、 、 、 、 ) 量进行检测 , 镉 汞 砷 铜 铅 铬 含 采用单 因素决定 和加权平均 两种模糊数学模型对土壤重金 属综合污 

染进行评价 , 其分析结果表明 , 评价 区域土壤环境 中的 6种重金 属离子均在 标准之 内 , 土壤 环境质 量为一 级 , 于安 全 、 属 清 
洁级水平 , 符合无公害蔬菜产地环境的要求 。   关 键 词: 模糊数学 ; 重金 属污染 ; 污染评价 ; 土壤环境质量 ; 评价标准 
文 献 标 识 码 :  A 文章 编 号 : 6 .9 5 2 0 )2 )3 43 0 434 (0 6 0 434   5 ) 中图分类号 : 3 X5  

土壤 是人 类赖 以生 存 的最 基 本 的 自然 资源 之 一 。  
土壤 重金 属 的污染 可 能 影 响 土壤 的正 常功 能 , 成 食  造

R为 因子集 U与评价 集 V之 间 的模 糊关 系 , 根据  矩 阵 的运 算法 则 , R确 定 了一 个 模 糊 映射 , U上 的  把


物链 的污 染 , 并通 过 在人 体 内富 集 对人 类 和 环境 产 生  威 胁 。随着 现代 工 农 业 和 城 市 的不 断 发 展 , 工业 “ 三  废 ” 城 镇生 活垃 圾 的 大 量 增 加 , 业 化 肥 、 膜 等 农  、 农 农 用 投入 品 的不 合理 使 用 , 使 土壤 受 到 不 同程 度 的重  致 金属污 染 , 重 影 响 了 人 类 健 康 和 环 境 安 全  。 因  严 此 , 土壤 重金 属综 合 污染评 价具 有很 重要 的意义 。 对   本 文 通过 对乌 鲁 木 齐 市 主要 蔬 菜 基地 水 西 沟 乡 、  

个模糊 子集 A, 映射 到 V上 的一 个模 糊 子 集 B, B 即  


A ? 模 糊 子集 B即 为 多 因子 综 合评 价 的结 果 . R. 因 

为在 我们 的评 价 中所选 取 的重 金 属 皆对 土壤 环 境 的质  量状 况有一 定 的贡献 , 文 选 用 突 出 主 导 因子 的单 因  本 素决 定模 型 :   b =    i AH R:m/ , i(  r , , , , m, 取  i m n W ,l x J  :1 2 3 A, 先

0  0
加  

小后 取 大的原 则进行 最 终 结 果 的评 定 , 来体 现各 个 参  评 因素 都对综 合评 价 有 贡献 的加 权 模 型 算 法 , b= 即 j 
l l  

板房沟乡、 四十户乡 、 青格达湖乡 、 安宁渠镇 、 永丰乡 、  
六 十户 乡蔬 菜 基 地 的 土 壤 环 境 中重 金 属 离 子 汞 、 、 砷  
铅 、 、 、 的含 量 进 行 检测 , G / 14 . -2 0  镉 铬 铜 以 B T 80 1 o l

如 如

∑Wr相 结合 的方 法进行 土 壤 环境 质 量 的 评 价 。为 了  i  

《 产 品安 全质 量 无 公 害蔬 菜 产地 环 境 要 求 》 农 为评价  标准 , 采用 单 因素决 定 和 加权 平 均 两 种模 糊 数 学 模 型  对土壤 重 金属 综合 污染 进行评 价 。  

使得不同评价对象间可 比性增强 , 采用评价分值 , 就是  利用评 价 向量 的分量 形 成 权 重 , 过确 定 各 等 级 对 应  通
的分值 , 对各 等 级 的 分 值 进 行 加 权 平 均 , 到 评 价 分  得
值。  
表 1 无公 害蔬 菜 基 地 土壤 环 境质 量分 级 标 准 ( gk  )   m  g  
T b e 1 e a c i,   tn a d o   n i n n a  u i   fh r e s v g tb e a l  Hir r h cd sa d r   f e vr me tlq a t o   a mls   e ea l  ' o l y
】n   日 d

O  O 如 ∞

∞ ∞

1 模 糊 数 学 综 合评 判 法 的数 学 模 型 
已知 因子集 U ={  U ,  … ,  } 评 语 集 V U , :U , U , ,  


咖 ∞如  

{   V ,   … ,  , 因 子 的权 重 分 配 为 U上 的  V , :V , V } 对
评价因子 自  
镉 
汞  砷 

模 糊子 集 A, 记 为 A=( , , , , ) 其 中  简 w  w:w  … w  , w 为第 i 种污 染 因子 U所对应 的权 重 。对第 i 因子  个 的单 因子评 判 为 V上 的模 糊子集 R, 有 R:(. r 则 r, .  …r), 而可 以构 成一 个单 因子 评价矩 阵 R为 : ; 从    
A  r 1   人  r 2  
R=  

值 

铜 
铅  铬 

M  M  

1 1 评价 因子 的隶属 度 函数及模 糊 关 系矩阵 的建 立  . 

A r    

收 稿 日期 :05 1 6 修 订 日期 :05— 3 2  20 - - ; 0 2 20 0 — 7 基金项 目: 本研 究得 到新疆乌鲁木齐维吾尔 自治区高校科研计划科学重点研究项 目“ 乌鲁木齐 市蔬菜和土壤 重金属污染 及健康 风险评 价研 究”   的
资助 

作者简介 : 石晓翠(99一 , 新疆人, 17 ) 女, 硕士研究生, 主要研究方向为环境评价。  
通 讯 作者 

维普资讯

2期 

石 晓 翠等 : 糊 数 学模 型 在 土 壤 重 金 属 污 染 评 价 中的 应 用 模  

35 3 

为 了进行 模糊 运 算 , 要确 定隶 属 度 函数 , 以隶  需 并 属度 来描 述 土壤 污染 状况 的模 糊界 线 。使用表 1的值  作 为各个 隶 属度 函数 的拐点 , 用分 段的 直线 函数模 拟 ,  
可 以得 到 土壤 重金 属污 染状 况 的隶属 度 函数 。一 般来 

2 实例 分 析 
本 文 以乌 鲁木 齐市 主要 蔬 菜 基 地 水 西 沟 乡 、 房  板 沟乡 、 四十户 乡 、 格 达 湖 乡 、 宁 渠镇 、 丰 乡 、 十  青 安 永 六 户乡蔬 菜基 地 的土壤 环 境 质 量 为研 究 对 象 , 过 调 查  通 确定该 区域 的重 金属镉 、 、 、 、 、 汞 砷 铜 铅 铬最 为严重 , 选  取这 六种 元素 为评价 因子 , 用 模 糊 数 学模 型对 其 进  应
行检 测 。采样点 各种 重金 属元 素实测 数据 见 表 2   。

说 , 种土 壤重 金属 环境 质 量状 况 的隶 属 度 函数 可 以  各
用下 面三个 分 段 函数表 示 。  

某 污 染 因子对 一级 土壤 重 金属 环境质 量 的隶属 度 
函数  一  

f  

x i i    ̄a

表 2 各 采 样 点 土壤 重 金属 含 量 ( g培   ) m  
T b e 2 Th   o t n  fh a y me a si   a i u   a ln  ie a l     e c n e t   e v   tl n v r s s mp i g st  o o

u。 2  。 b n   6 6 (  () l 一)     。     2   =(  / 一)n    0( b )
某 污染 因子对 二级 土壤重 金 属环境 质量 的隶 属度 
函数 

f   0   x< i i c i a,> i - x   - u 。= ( 一  / 6一   Ⅱ () 2     Ⅱ (  Ⅱ   。 ) )   6 ()   3 
【 c一 。 (  b) b 。 c (  ) c一 。       /  
某 污染 因 子对三 级 土壤重 金属 环境 质量 的隶属 度 
函数 
注 : 据 均是 作 者 自己 采 样 测 定 的 。 一 个 乡采 样 7个 点 , 后 收  数 每 然

其平均数。  
1  O   O  

f  

0  
1  

x b i i _ < 

2 1 建 立模糊 关 系矩 阵  .

u。 2 一)cb 。 c (  () 【 b (一)b   4   =( 。 。       /   )
式 中 :  X 为该 重 金 属含 量 的实测 值 ; b、。 别  a、ic 分
为该 污 染 因子对 应 于一级 、 二级 , 级土 壤环境 质量 状  三

按 照 12所述 的关 系模 糊 矩 阵建 立 方 法 . 据 各  . 依
采样 点实 测值及分 级标 准建 立各 重金 属含 量对 应 于各 
1  O   O  

土壤重 金 属环境 质 量等 级 的隶 属 度 函数 , 计算 关 系  并
模糊 矩阵 。如 1 号采 样点 经过计 算所 得 的关 系模 糊矩  阵为:  
表 3 1号 采样 点 的 关 系模 糊 矩 阵   
Ta l    u z  t x o  e ai n o  h   u e   n   a l d p i t b e 3 F zy mar   fr lt   ft e n mb ro e s mp e   o n   i o
Hg  


O   O   O 

况 的标 准值 。   取 V为污染 物 评价 因素 的集 合 , 为评 价 等级 的  V 集 合 。 即 U 镉 、 、 、 、 、 ) V(I级 , ( 汞 砷 铜 铅 铬 , Ⅱ级 , Ⅲ  级, Ⅳ级 , V级 ) 。通 过各 指标 的隶 属 度 函数 求 出各单 

钉 1   9    
1   O   O 

A8  

Pb  

Cd  

Cr  

CuO  

  O   O 

8   l  

项指标对于各级别土壤重金属污染状况 的隶属度 , 组  成 一个 3×6的模 糊 矩阵 , 为关 系模 糊矩 阵 R。 称  
1 2 各评价 因子权 重 的确定  .



097 . 7  003 .2 
0  

二级
三级

由 于各单 项评 价指标 对 环境综 合 体 的贡献存 在差  异, 因此 应有 不 同的权重 。计算权 重 的方法 很 多 , 这里 
采 用土 壤环境 中污染 物 因子 的实测浓 度 与其相 应分级 

2 2 计 算参 评 因子权重  .

依照公式( ) 分别计算各采样点各重金 属参评  5,
因子 的权重 。如 1 采 样 点 , 过 计算 后 所得 的权 重  号 经
模糊 矩 阵 为 : ={ . 8 8 0 18 , . 2 9, . 17  W 0 03 ,.9 2 0 05 0 5 0 ,

标 准 的 比值 来计 算权 重 。该计 算权 重 的方 法在 一 定程  度 上可 以反 映污 染超 标 的轻重 对 因子权 重 的影响 。该 

0 09 ,.98 。同理可 计算 出其 它 采样 点的权 重模  .860 0 1 }
糊 矩 阵。  

方法计算权重的一般公式为 : = i i 中 wi Wi C/ , S其 为第  i 因子的权重 ;i 个 C 为该指标 的实测值 ;i S 为该指标对 
应 的各土 壤重 金属 质 量级别 的标 准值 ( 见表 1 。将权  ) 重 归一化 , : 即 
=  

2 3 模 糊矩 阵复 合运算 及模 型评 价  . 评价 向量 的计 算 : 算 各 采 样 点 的 关 系模 糊 矩 阵  计 和权 重模糊 矩 阵 , 对评 价结 果进 行 归一化 处理 , 到各  得

公式 ( ) 从 而构 成 了一 个 1×n阶 的模  5 ,,

采样 点 的评 价 向量 , 见表 4  。
评价 分值 的计 算 , 据 土壤 环 境 质 量 各 级 别 的 控  根

糊 矩 阵 A, A=( 。 , …  )    ,     。

制 意义 , 土壤环 境 质量 一 级 水平 的分 值 为 9 取 0分 , 二 

维普资讯

36 3 







报 

3 7卷 

级水 平 为 8 0分 , 三级 水 平 为 6 0分 。各 区域 采样 点 的 

成 的 , 因素 决 定模 型 , 际 上 只考 虑 了 最 突 出 的 因  单 实

评 价分 值 见表 4 。从 评价 分值 可 直观 的看 出各 采样 点 
土壤环 境 质量 的 优劣 。  
表 4 评 价 区 域 总 隶 属 度 模 糊 综 合 决 策 结 果 
T be4T ejrdcino ereo  zycmpees edcs n ̄sl t al  h   i it  f ge ff z o rh ni  eio e to   us o d u v i u   
a p ms   r a p r mg a e  

素 , 它因素 的作用 被弱 化 。因此 在实 例分 析 中 , 其 主要 
是 体现 了相 对含量 较 高 、 染状 况 较 严 重 的评 价 因 子  污

对整个评 价 结果 的影 响 。而加 权平 均模 型 进行评 价 则 
充分考 虑 了每个 因素 对综 合 评 价 的 贡 献 , 把 贡 献 按  并

权 值 进行分 配 , 评价 结 果 是 各个 参评 指 标 综 合 作 用  其 的产 物 。如 l 采样 点 , 因 素决 定模 型 的评 价 分 值  号 单 为 8 ., 5 2 而加权 平 均模 型 的评 价 分值 为 7 .4 9 3 。从 表  4的评价 结果 可 以看 出 : 然 采 用 两 种 不 同 的评 价 模  虽 型, 对应 于各 土壤环境 质 量级别 的隶 属度 也有 所不 同 ,  
但最 终 的评 定 结果 是相 同 的 , 价 区 域 的土壤 环 境 质  评 量 均 为 l级 , 属于安 全 、 清洁 级 水平 , 合 无公 害 蔬菜  符 生 产基地 土壤 环境 质量 的要 求 . 以作 为无 公 害 蔬菜  可
生产基 地 。  

参考文献 :  
2 4 结 果 与讨论  . ,  
[ ] 朱  1  
5. 7 

, 生路 , 周 孙兆金 , 两种模糊数 学模 型在土壤 重金属综  等.

依据表 4的分析结果 , 按照最大隶属度 的原则可  以评价 出评 价 区域 的土壤重 金属环 境质 量级 别 。   从单因素决定模型分析的各区域评价分值大小结  果 看 , 区域优 劣顺 序 为 : 十户 乡 = 丰 乡 >安 宁渠  各 六 永
镇 >青 格 达湖 乡 >四十 户 乡 >板 房 沟 乡 >水 西 沟 乡 ,   而从 加权平 均分 析 的各 区域评 价 分 值 大 小结 果 看 , 各  区域 优劣 顺 序 为 : 十户 乡 :永 丰 乡 >安 宁 渠镇 >板  六 房 沟乡 >青格 达 湖乡 >四十户 乡 > 西 沟乡 。 水   两 种模 型评 价 的各 区域土 壤环境 优 劣顺序 有所 不  同 , 主要 是 因为两 种 评 价模 型 评 价 的出 发点 不 同造  这

合污染评价中的应用 与 比较[ ] 环 境保护 科学. 04 6 :3— J. 20 ( ) 5  
[  周建利 , 2 陈嗣斌 . 国城 郊菜地 土壤 和蔬菜 重金属污 染研究 现状  我 与展望[ j 湖北农学院学报 ,0 2 2 ( ):7 4 0 J. 2 0 ,2 5 4 6— 8 .   [ j 陈怀满 , 3  郑春荣 , 涂 从, 中国土壤重 金属污染现 状与 防治对  等. 策 [ . j 人类环境 杂志 ,99,( ) 10一 4  19 3 2 :3 l . 3

[] 梁 4

俊, 赵政阳 . 王雷存 . 陕 西 白水县 无公害苹 果园环境 质量  等.
1   6.

评 价[ ] 西北农林科技 大学学报 ( j. 自然科学 版 )2 0 , 3 ) 1 , 4 (2 :3 0  


[ ] 谭丽娟 , 5  魏成熙 , 常德荣. 贵阳市无公害蔬菜基地土壤环境质量 的 

监测与评价  ] 山地农业生物学 报,04 2 ( ) 24— 3 . J. 20 , 3 :3 2 8 3  

App i a i n o   z y M a h m a i s M o e s i   he l to   fFu z   c te tc   d l n t  

Ev l a i n o   o l a u t   fS i He v   e a  l to   o   a yM t l Pol in u
S I i —c iQ A   iX O G J n—x g H  a X o u , I N Y , I N  i a i  n
( ol efRsuc n  ni n et c ne Xnin gl h rlU i  ̄ y mm i 8 0 5   C lg   eore dE v om n Si c , i agA r u ua  nv e o a r   e j c e ,U q, 30 2)

A src :   i p p r epeetdas d eut b u si e vrn e t  ulyb   o i r g hay m t s Hg  b ta tI t s a e    rsne  t yrsl a o t o  n i m na q a t y m nt i   ev  e l( , nh  w u     l o l i  on a A ,P ,C , d u i vgt l f lsi S ux o  afn gu Ss i , n i q , ogega d Luhh  o ny s b r C ,C )n ee bei d n h ii uB na go , i h A nn u Y n f  n   isiu cu t.   a  e   g h u g n  

T okn so  zym te ai   d l(h  ig  at   eiigmoe ad w i t  vrg  oe) eea o t     w  id fuz  ahm t smoe t s l f o dcd   d l n   e he aeaem d1 w r dpe t f c s e ne cr n   g d do
e auae t e c mp e e sv   o lh a y me a  ol t n. Th   n lss e u t  n c t te o tnto    k n s o   e v   v l t h   o r h n ie s i e v   tlp l i   uo e a a y i rs ls i diae: h  c ne   f6 i d   f h a y me a o s i h  e i n ls i e vr nme   r  t i  h   tn a d a d te s i e vr n ntlq a i  si h   r tg a e, tli n  n t e r go a ol n io   nt e wi n t e sa d r   n  h   ol n io me a  u lt i n t ef s  r d   a h   y i

b ln i g t t e l v l fsf t  n   l a l e s eo g n  o h  e e   a ey a d ce n i s .   o n  
Ke  wo d y r s:Fu z  mah ma is;He v  mea p l tn zy t e tc ay tl ol i g;Pol t n p a sng;S i nvr n n a q aiy;E a u to   u lu i  a pr ii o ol  e io me tl u lt v l ain sa d r   tn ad



  本文关键词:模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用,由笔耕文化传播整理发布。



本文编号:197900

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/yysx/197900.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户54e77***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com