贺州昭平县平水村耕地土壤重金属形态特征及基于支持向量机的风险评价研究

作     者：蒋羽雄 

作者单位：桂林理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：文美兰

授予年度：2023年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 07[理学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 120405[管理学-土地资源管理] 0713[理学-生态学] 

主      题：贺州市昭平县 土壤重金属污染 形态分析 支持向量机 风险评价 

摘      要：贺州市昭平县五将镇平水村历史遗留金矿山的乱采乱排对周边土壤造成了较大的污染,其中重金属污染问题较为突出。因此,本次研究选择贺州昭平县五将镇平水村耕地土壤为研究对象,系统采集34件土壤样品,测定土壤中重金属元素Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg的总量及p H值,采用BCR法进行土壤重金属形态提取,分析土壤重金属元素的含量特征和形态分布规律,利用传统评价方法和基于支持向量机的土壤重金属风险评价方法评价其生态风险,针对研究区的土壤重金属污染情况进行探讨和建议,在风险评价的基础上确定运用支持向量机的预测模型对Cd和As元素进行土壤重金属有效态含量的预测,为污染预测和治理提供参考,研究结果表明:（1）研究区内8种重金属元素Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg的平均含量分别是广西土壤背景值的2.36、1.43、1.92、1.95、5.97、8.77、2.89、8.89倍,Cr、As、Cd、Hg的平均含量超过农用地土壤筛选值,分别是筛选值的1.29、3.06、7.90、1.02倍,研究区重金属呈现不同程度的富集特征。（2）研究区各土壤重金属形态分布特征差异不大,Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg均以残渣态为主,占比分别为94.20%、95.01%、84.00%、84.35%、83.85%、93.66%、81.99%、96.69%,个别采样点中Cd和Zn弱酸提取态占比较高,需引起关注。（3）地累积指数法分析表明,Hg、Cd处于中度-高度污染状态,As处于中度污染状态,其余重金属元素为轻度或无污染状态。潜在生态危害指数评价法分析表明,Hg和Cd生态风险高;As为中等生态风险;其余重金属元素为轻微生态风险;综合潜在生态风险高。风险评价编码法分析结果表明As、Hg和Cr无污染风险,Cd、Cu、Ni、Pb为轻微污染风险,Zn为中等污染风险。基于支持向量机的重金属污染评价方法分析表明,研究区高风险点位占比较大,综合生态风险高。（4）利用部分采样点中土壤重金属Cd和As的总量、有效态含量和土壤p H值,构建线性核函数和高斯核函数的支持向量机预测模型SVM-L和SVM-R,对剩余采样点中土壤重金属Cd和As有效态含量进行预测。两个模型在训练集和测试集上均表现出良好的预测能力,SVM-R的决定系数（R）较SVM-L高,平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）更低,预测值/实际值（P/O）更接近于1,预测效果更加理想。