基于GIS和污染指數法的土壤環境質量評價
——以甘孜藏族自治州東部為例

成都理工大學 地球科學學院 豆敬翔 唐 斌

安徽省地質礦產勘查局 322地質隊 游 芳

基于GIS和污染指數法的土壤環境質量評價
——以甘孜藏族自治州東部為例

成都理工大學 地球科學學院 豆敬翔 唐 斌

安徽省地質礦產勘查局 322地質隊 游 芳

甘孜藏族自治州東部地處三江成礦帶和康滇成礦帶北段，是我國礦產資源勘查開發的九大熱點地區之一，將逐步發展為國家級大型礦業基地。礦區污染物的累積、遷移和轉化加劇了環境質量惡化，嚴重影響了土壤圈的良性物質循環和人類的生存環境。

國內大部分學者是基于實際采樣點數據探討土壤環境質量的空間分布特征，再對評價結果進行插值，模擬區域分布狀況。由于成本問題，實際采樣點一般較少，因而很難準確模擬區域分布狀況。本文，筆者采用區域地球化學數據，精度相對較高。

一、研究區概況

研究區位于甘孜藏族自治州東部，地處28°15′N～31°35′N，100°30′E～102°30′E。地形上大渡河和雅礱江兩岸河谷地帶屬于中高山區地表切割強烈；土壤類型多樣，河谷兩岸主要分布有棕壤和褐土，高原平坦地區主要分布有草氈土和黑氈土。

二、土壤環境質量因子的選定和評價方法

對土壤環境質量的評價方法多種多樣，主要有污染指數法、污染程度法，層次分析法、基準分級法、密切值法和模糊數學綜合評判法、灰色聚類法、人工神經網絡法等。本文，筆者以研究區1∶25萬區域地球化學數據為基礎,采用污染指數法和GIS空間分析技術，對研究區土壤的環境質量現狀進行評價。采取污染指數法進行研究區土壤環境質量評價時，參照中國土壤環境質量標準（GB15618 -1995）來確定此次研究的評價標準，根據綜合污染指數建立土壤質量級別劃分標準。

1.評價因子的選定。根據研究區礦產資源分布狀況和土壤類型，將土壤中的Cu，Pb，Zn，Cd，Hg，Cr，A，Ni元素作為評價土壤環境質量的因子。

（1）單污染指數.單污染指數表示某項單一因子對土壤環境質量影響的程度，該方法只用一個參數作為評價指標，可直接了解土壤質量狀況與評價標準之間的關系，它是綜合污染指數評價的基礎。其表達式為：

式（1）中，Pi表示污染物i的污染指數，Ci表示污染物i的實測濃度，Si表示污染物i的評價標準。若Pi＜1，則表示未受污染物的i的污染；若Pi＞1，則表示已遭受污染物的i的污染；Pi越大，表示受污染程度越重。

（2）綜合污染指數。綜合污染指數表示多項污染物對環境產生綜合影響的程度。它以單污染指數為基礎，通過各種數學關系綜合獲得。它兼顧了單因子污染指數的平均值和最高值，能較全面地反映環境質量，而且可以突出污染較重的污染物的作用。其表達式為：

式（2）中，P綜表示綜地表水綜合污染指數；Pimax表示各單項組分評分值Pi中的最大值；表示各單項組分評分值Pi中的平均值。

三、土壤環境質量評價分析

利用1∶25萬區域地球化學數據中的Cu，Pb，Z，Cd，Hg，Cr，As，Ni八個元素數據進行分析。具體分析在ArcGIS軟件中的ArcMap下實現。

1.轉換數據。將區域地球化學調查數據八個要素的矢量格式（shape）轉換成柵格格式（Gird），便于進行柵格分析。

2.計算單污染指數。利用ArcGIS的空間分析功能，在Spatial Analyst功能中的柵格計算器（RasterCalculator），參照式（1）和中國土壤環境質量標準（GB15618-1995）計算出各重金屬元素的單污染指數。

3.計算綜合污染指數。首先利用ArcGIS統計出八個單污染指數柵格圖層的最大值和平均值，具體利用 Local工具下的Cell Statistics功能，然后再利用柵格計算器結合式（2）計算土壤的綜合污染指數。

4.重分類綜合污染指數。按照土壤質量級別劃分標準，對計算出的土壤綜合污染指數結果重分類。

四、結論

本文，筆者土壤環境質量評價采用區域地球化學數據，數據精度相對較高。單污染指數和綜合污染指數法結合GIS的空間分析可以精確的對區域土壤環境質量進行評價，分析了土壤環境質量分布特征，為以后區域土壤修復和治理提供依據。GIS技術在復雜的空間事物處理上越發顯得重要。