矿区重金属污染土壤生态修复技术评价方法与系统

1.本发明涉及土壤修复评估技术领域，具体涉及矿区重金属污染土壤生态修复技术评价方法与系统。


背景技术：

2.近年来，农田土壤长期受到采矿冶炼、工业生产、大气沉降、污水灌溉以及肥料和农药的过度使用等影响，形成了严重的土壤重金属和类金属污染问题，与此同时，由于土壤中重金属元素不能通过物理、化学、生物途径分解，易于积累并通过生物富集、生物累积等途径危害人类的健康。因此，如何有效地修复重金属污染土壤受到社会及科学界的广泛关注。
3.目前，重金属污染土壤修复方法主要分为物理化学修复及植物修复两类。传统的物理化学修复方法，如化学淋洗、客土翻耕等，具有周期短、成效快的优点，但存在成本高及潜在二次污染的问题，而植物修复虽然需要时间较长，但由于植物修复具有投入较低、环境友好等优点，受到广泛的关注，然而，有关重金属污染土壤修复效果评价，尤其是对土壤污染植物修复效果的评价，缺乏必要的研究和探讨，进而影响了重金属污染土壤修复理论和技术的发展。
4.申请号为cn202210944130.5的专利公开了一种重金属污染农田土壤修复效果的综合评估方法，包括：确定重金属污染农田土壤修复效果的评价指标；利用层次分析法获得各评价指标之间的标度，构造判断矩阵，根据判断矩阵，计算得到各评价指标的权重；以评价指标为依据，获取目标区域内采用多种不同修复方式修复后的样本数据；基于各评价指标相对应的样本数据和权重，利用逼近理想解排序法，对目标区域内多种不同修复方式的修复效果进行综合评估排序，该发明采用层次分析法结合逼近理想解排序法，对重金属污染农田土壤所采用的不同修复方式进行评估排序，实现对重金属污染农田土壤修复效果的综合评估，但仍然存在以下不足之处：该方法的评价标准比较单一，所评价的结果不够精确和合理，不能保证对重金属污染土壤的生态修复效果进行充分说明。


技术实现要素：

5.为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供矿区重金属污染土壤生态修复技术评价方法与系统：通过参数采集模块采集分析对象的金属含量值和评价样区的植物参数，通过数据库根据分析对象的取样位置获得金属污染值，通过数据分析模块根据植物参数获得植物系数，通过修复评价平台根据金属含金量、金属污染值获得修复系数，根据修复系数与植物系数获得修评值，通过推广展示模块根据修评值将修复技术的名称进行展示，解决了现有的重金属污染农田土壤修复效果的综合评估方法的评价标准比较单一，所评价的结果不够精确和合理，不能保证对重金属污染土壤的生态修复效果进行充分说明的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.矿区重金属污染土壤生态修复技术评价系统，包括：
8.参数采集模块，用于采集分析对象i的金属含量值jhi，并将金属含金量jhi发送至修复评价平台，还用于采集评价样区的植物参数，并将植物参数发送至数据分析模块，其中，植物参数包括植量值zl、植高值zg以及植金值zj；
9.数据库，用于根据分析对象i的取样位置获得金属污染值wri，并将金属污染值wri发送至修复评价平台；
10.数据分析模块，用于根据植物参数获得植物系数zx，并将植物系数zx发送至修复评价平台；
11.修复评价平台，用于根据金属含金量jh i、金属污染值wri获得修复系数xx，根据修复系数xx与植物系数zx获得修评值xp，并将修评值xp发送至推广展示模块；
12.推广展示模块，用于根据修评值xp将修复技术的名称进行展示。
13.作为本发明进一步的方案：所述参数采集模块采集金属含量值jh i、植物参数的具体过程如下：
14.将按照不同修复技术修复后的矿区重金属污染土壤样本分别标记为分析对象i，i＝1、
……
、n，n为自然数；
15.采集分析对象i中的重金属含量之和并将其金属含量值jh i，其中，重金属包括汞、镉、铅、铬、类金属砷、锌、铜、镍；
16.将分析对象i、金属含金量jh i发送至修复评价平台；
17.将评价对象所对应的取样位置标记为评价样取；
18.获取评价样区中的植物数量并将其标记为植量值zl；
19.获取评价样区中的每株植物的高度，求和并求取平均值并将其标记为植高值zg；
20.获取评价样区中的每株植物中的重金属含量之和并将其植物金属含量值，对植物金属含量值求和并求取平均值并将其标记为植金值zj；
21.将植量值zl、植高值zg以及植金值zj发送至数据分析模块。
22.作为本发明进一步的方案：所述数据分析模块获得植物系数zx的具体过程如下：
23.将植量值zl、植高值zg以及植金值zj代入公式将植量值zl、植高值zg以及植金值zj代入公式得到植物系数zx，其中，δ为误差因子，取δ＝1.209，d1、d2、d3分别为植量值zl、植高值zg以及植金值zj的预设比例系数，且d3＞d2＞d1＞2.358；
24.将植物系数zx发送至修复评价平台。
25.作为本发明进一步的方案：所述修复评价平台获得修评值xp的具体过程如下：
26.将金属含金量jh i、金属污染值wri代入公式得到修复系数xx，其中，ε为误差因子，取ε＝0.996；
27.将修复系数xx与修复预设值xy进行比较：
28.若修复系数xx≤修复预设值xy，则将修复系数xx所对应的分析对象i标记为不合格对象；
29.若修复系数xx＞修复预设值xy，则将修复系数xx所对应的分析对象i标记为评价对象，同时生成参数采集指令，并将评价对象、参数采集指令发送至参数采集模块；
30.将修复系数xx与植物系数zx代入公式得到修评值xp，其中，q1、q2分别为修复系数xx与植物系数zx的预设权重因子，且q1+q2＝1,0＜q1＜q2＜1，取q1＝0.38，q2＝0.62；
31.将修评值xp发送至推广展示模块。
32.作为本发明进一步的方案：矿区重金属污染土壤生态修复技术评价方法，包括以下步骤：
33.步骤a1：参数采集模块将按照不同修复技术修复后的矿区重金属污染土壤样本分别标记为分析对象i，i＝1、
……
、n，n为自然数；
34.步骤a2：参数采集模块采集分析对象i中的重金属含量之和并将其金属含量值jh i，其中，重金属包括汞、镉、铅、铬、类金属砷、锌、铜、镍；
35.步骤a3：参数采集模块将分析对象i、金属含金量jh i发送至修复评价平台；
36.步骤a4：修复评价平台接收到分析对象i、金属含金量jh i后生成数据提取指令，并将数据提取指令发送至数据库；
37.步骤a5：数据库接收到数据提取指令后根据分析对象i的取样位置，获取矿区重金属污染土壤样本相同取样位置的金属含量值jh i并将其金属污染值wri，并将金属污染值wr i发送至修复评价平台；
38.步骤a6：修复评价平台将金属含金量jh i、金属污染值wri代入公式i、金属污染值wri代入公式得到修复系数xx，其中，ε为误差因子，取ε＝0.996；
39.步骤a7：修复评价平台将修复系数xx与修复预设值xy进行比较：
40.若修复系数xx≤修复预设值xy，则将修复系数xx所对应的分析对象i标记为不合格对象；
41.若修复系数xx＞修复预设值xy，则将修复系数xx所对应的分析对象i标记为评价对象，同时生成参数采集指令，并将评价对象、参数采集指令发送至参数采集模块；
42.步骤a8：参数采集模块接收到参数采集指令后将评价对象所对应的取样位置标记为评价样取；
43.步骤a9：参数采集模块获取评价样区中的植物数量并将其标记为植量值zl；
44.步骤a10：参数采集模块获取评价样区中的每株植物的高度，求和并求取平均值并将其标记为植高值zg；
45.步骤a11：参数采集模块获取评价样区中的每株植物中的重金属含量之和并将其植物金属含量值，对植物金属含量值求和并求取平均值并将其标记为植金值zj；
46.步骤a12：参数采集模块将植量值zl、植高值zg以及植金值zj发送至数据分析模块；
47.步骤a13：数据分析模块将植量值zl、植高值zg以及植金值zj代入公式得到植物系数zx，其中，δ为误差因子，取δ＝1.209，d1、d2、d3分别为植量值zl、植高值zg以及植金值zj的预设比例系数，且d3＞d2＞d1
＞2.358；
48.步骤a14：数据分析模块将植物系数zx发送至修复评价平台；
49.步骤a15：修复评价平台将修复系数xx与植物系数zx代入公式步骤a15：修复评价平台将修复系数xx与植物系数zx代入公式得到修评值xp，其中，q1、q2分别为修复系数xx与植物系数zx的预设权重因子，且q1+q2＝1,0＜q1＜q2＜1，取q1＝0.38，q2＝0.62；
50.步骤a16：修复评价平台将修评值xp发送至推广展示模块；
51.步骤a17：推广展示模块显示修评值xp和修评值xp相对应的修复技术的名称，且修复技术的名称的排列方法按照修评值xp的从大到小的顺序进行展示。
52.本发明的有益效果：
53.本发明的矿区重金属污染土壤生态修复技术评价方法与系统，通过参数采集模块采集分析对象的金属含量值和评价样区的植物参数，通过数据库根据分析对象的取样位置获得金属污染值，通过数据分析模块根据植物参数获得植物系数，通过修复评价平台根据金属含金量、金属污染值获得修复系数，根据修复系数与植物系数获得修评值，通过推广展示模块根据修评值将修复技术的名称进行展示；该系统通过获取金属污染值和金属含金量，金属污染值表示重金属污染土壤被修复前的重金属含量，金属含金量表示重金属污染土壤被修复后的重金属含量，通过两者所得到的修复系数用于衡量相应的修复技术的修复效果，将修复系数与修复预设值进行比较能够筛除不合格的修复技术，修复效果不佳，之后对修复效果合格的分析对象进行进一步的评价，通过获取植量值、植高值以及植金值获得植物系数，植量值用于衡量评价样区中生长的植物丰富程度，植高值用于衡量生长的植物的状态，植金值进一步衡量评价样区中的重金属修复情况，而植物系数能够综合衡量评价样区的植物生长情况，将修复系数与植物系数分析得到的修评值能够综合衡量重金属污染土壤的生态修复情况，而且不仅直接从重金属含量的方向进行综合评价，还间接的从重金属污染土壤所在区域的植物生长情况进行综合评价，使得评价的结果更为精确，更加合理，之后通过修评值对修复技术进行排序，可以直观的对每种修复技术进行展示，便于对修复技术进行推广，加快对重金属污染土壤的生态修复效率和提高其修复效果。
附图说明
54.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
55.图1是本发明中矿区重金属污染土壤生态修复技术评价方法与系统的原理框图。
具体实施方式
56.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
57.实施例1：
58.请参阅图1所示，本实施例为矿区重金属污染土壤生态修复技术评价系统，包括参数采集模块、数据库、数据分析模块、修复评价平台以及推广展示模块；
59.其中，所述参数采集模块用于采集分析对象i的金属含量值jhi，并将金属含金量jh i发送至修复评价平台，还用于采集评价样区的植物参数，并将植物参数发送至数据分析模块，其中，植物参数包括植量值zl、植高值zg以及植金值zj；
60.其中，所述数据库用于根据分析对象i的取样位置获得金属污染值wri，并将金属污染值wri发送至修复评价平台；
61.其中，所述数据分析模块用于根据植物参数获得植物系数zx，并将植物系数zx发送至修复评价平台；
62.其中，所述修复评价平台用于根据金属含金量jh i、金属污染值wri获得修复系数xx，根据修复系数xx与植物系数zx获得修评值xp，并将修评值xp发送至推广展示模块；
63.其中，所述推广展示模块用于根据修评值xp将修复技术的名称进行展示。
64.实施例2：
65.请参阅图1所示，本实施例为矿区重金属污染土壤生态修复技术评价方法，包括以下步骤：
66.步骤a1：参数采集模块将按照不同修复技术修复后的矿区重金属污染土壤样本分别标记为分析对象i，i＝1、
……
、n，n为自然数；
67.步骤a2：参数采集模块采集分析对象i中的重金属含量之和并将其金属含量值jh i，其中，重金属包括汞、镉、铅、铬、类金属砷、锌、铜、镍；
68.步骤a3：参数采集模块将分析对象i、金属含金量jh i发送至修复评价平台；
69.步骤a4：修复评价平台接收到分析对象i、金属含金量jh i后生成数据提取指令，并将数据提取指令发送至数据库；
70.步骤a5：数据库接收到数据提取指令后根据分析对象i的取样位置，获取矿区重金属污染土壤样本相同取样位置的金属含量值jh i并将其金属污染值wri，并将金属污染值wr i发送至修复评价平台；
71.步骤a6：修复评价平台将金属含金量jh i、金属污染值wri代入公式i、金属污染值wri代入公式得到修复系数xx，其中，ε为误差因子，取ε＝0.996；
72.步骤a7：修复评价平台将修复系数xx与修复预设值xy进行比较：
73.若修复系数xx≤修复预设值xy，则将修复系数xx所对应的分析对象i标记为不合格对象；
74.若修复系数xx＞修复预设值xy，则将修复系数xx所对应的分析对象i标记为评价对象，同时生成参数采集指令，并将评价对象、参数采集指令发送至参数采集模块；
75.步骤a8：参数采集模块接收到参数采集指令后将评价对象所对应的取样位置标记为评价样取；
76.步骤a9：参数采集模块获取评价样区中的植物数量并将其标记为植量值zl；
77.步骤a10：参数采集模块获取评价样区中的每株植物的高度，求和并求取平均值并将其标记为植高值zg；
78.步骤a11：参数采集模块获取评价样区中的每株植物中的重金属含量之和并将其植物金属含量值，对植物金属含量值求和并求取平均值并将其标记为植金值zj；
79.步骤a12：参数采集模块将植量值zl、植高值zg以及植金值zj发送至数据分析模
块；
80.步骤a13：数据分析模块将植量值zl、植高值zg以及植金值zj代入公式得到植物系数zx，其中，δ为误差因子，取δ＝1.209，d1、d2、d3分别为植量值zl、植高值zg以及植金值zj的预设比例系数，且d3＞d2＞d1＞2.358；
81.步骤a14：数据分析模块将植物系数zx发送至修复评价平台；
82.步骤a15：修复评价平台将修复系数xx与植物系数zx代入公式步骤a15：修复评价平台将修复系数xx与植物系数zx代入公式得到修评值xp，其中，q1、q2分别为修复系数xx与植物系数zx的预设权重因子，且q1+q2＝1,0＜q1＜q2＜1，取q1＝0.38，q2＝0.62；
83.步骤a16：修复评价平台将修评值xp发送至推广展示模块；
84.步骤a17：推广展示模块显示修评值xp和修评值xp相对应的修复技术的名称，且修复技术的名称的排列方法按照修评值xp的从大到小的顺序进行展示。
85.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
86.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。