1. Características geoquímicas elementales de la cuenca del río Xiaoqing
El río Xiaoqing se origina en manantiales en Jinan, comienza en Mulizhuang en el oeste y desemboca en la bahía de Laizhou en el este. La longitud total de la corriente principal es de 237 km y el área de drenaje es de 10 336 km2. La cuenca del río Xiaoqing es una importante zona de desarrollo económico en la provincia de Shandong. Tiene la importante ciudad industrial de Zibo y las ciudades industriales emergentes de Guangrao y Shengli Oilfield. Tiene una gama completa de categorías industriales y está salpicada de empresas municipales y rurales. Tiene una amplia gama de cultivos, que incluyen no solo trigo, maíz y algodón, sino también el famoso arroz del río Amarillo y Mingshui, las cebollas verdes Zhangqiu y las verduras Shouguang, que son muy conocidas en Huantai, el primer condado de toneladas de grano en China. país, se ubica en la parte central y sur del área de trabajo. Sin embargo, desde la década de 1970, con el rápido desarrollo de ciudades y empresas industriales y mineras como Jinan, Zibo y Qilu Petrochemical en la cuenca, la descarga de aguas residuales industriales y domésticas ha aumentado año tras año. La cuenca representa la escorrentía anual promedio del río Xiaoqing. Es más de 2/3 de la cantidad masiva, lo que provoca que el ambiente acuático del río Xiaoqing se deteriore y el cuerpo de agua esté gravemente contaminado. la calidad del agua de riego agrícola en muchos lugares supera seriamente el estándar. Debido a la escasez de agua agrícola, el área de riego con aguas residuales continúa expandiéndose y ha duplicado la acumulación de metales pesados y contaminantes orgánicos como Gr, Pb y Cu en el suelo, lo que ha provocado una grave disminución del suelo. calidad ambiental y una disminución de la calidad de los productos agrícolas y ganaderos en las zonas de riego con aguas residuales. Según las estadísticas, el 25% de los cultivos de cereales en las principales zonas de riego con aguas residuales de la provincia superan los estándares de metales pesados. En las últimas décadas, la incidencia de cáncer, enfermedades hepáticas y malformaciones fetales ha aumentado significativamente en las zonas contaminadas a lo largo de los ríos.
Por lo tanto, llevamos a cabo investigaciones sobre la calidad ambiental del suelo a lo largo del río Xiaoqing, averiguamos el estado de contaminación ambiental del suelo a lo largo del río Xiaoqing, realizamos evaluaciones de la calidad ambiental del suelo y proponemos contramedidas y medidas para mejorar el suelo. lo que contribuirá a mejorar la calidad y la calidad de los productos agrícolas en la zona de estudio es de gran importancia proteger la salud de las personas.
El área de investigación comienza desde la ciudad de Jinan en el oeste hasta la desembocadura del mar de Bohai en el este; desde el condado de Qudi-Gaoqing-ciudad de Chunchun en el norte hasta Zouping-Huantai en el sur. Gobierna ocho condados y ciudades: Zhangqiu, Jiyang, Zouping, Gaoqing, Boxing, Huantai, Guangrao y Shouguang en las cinco ciudades de Jinan, Zibo, Dongying, Weifang y Binzhou.
(1) Características del contenido geoquímico de los elementos en la cuenca del río Xiaoqing
1. Características estadísticas de los elementos del suelo a lo largo del río Xiaoqing
La distribución de los elementos del suelo. El contenido a lo largo del río Xiaoqing se muestra en la tabla 3-17. Entre los 25 elementos e indicadores analizados, la mayoría de las diferencias en la media aritmética antes y después de eliminar los valores atípicos son pequeñas. Solo los valores medios de Cr, Hg, Mo, Se y S tienen grandes diferencias: Cr pasó de 81,21 × 10 -6 a 72,44 × 10 -6, Hg cambió de 52,8 × 10 -9 a 29,6 × 10 -9, Mo cambió de 0,657 × 10 -6 a 0,589 × 10. -6, Se cambió de 0,25×10 -6 a 0,20× 10 -6, S cambia de 0,083% a 0,027%.
En cuanto al coeficiente de variación, el coeficiente de variación de 20 de los 25 indicadores está dentro de 0,5. Entre los elementos o indicadores con mayor grado de dispersión de datos se encuentran S, Hg, Cr, Se. , y Zn, y sus coeficientes de variación son Los valores originales son 5,74, 2,03, 0,79, 0,69 y 0,64. Después de eliminar los valores atípicos, los coeficientes de variación de estos cinco indicadores son 0,30, 0,35, 0,11, 0,25 y 0,16. respectivamente, todos <0,4.
Tabla 3-17 Tabla de parámetros característicos del contenido geoquímico de los componentes superficiales del suelo en la cuenca del río Xiaoqing
Desde la perspectiva de la distribución de los valores de fondo de los elementos, As, Hg, Mo en El fondo del suelo en el área, SiO2, Al2 O3, TFe2 O3, K2 O y otros elementos están básicamente cerca de los tramos inferiores de la cuenca del río Amarillo, los elementos Na2 O, P, B son ligeramente más bajos, mientras que Cd, Co, Cr. , Cu, F, Mn, Ni, Pb, V, Zn, N, S, Se, CaO y Mg son ligeramente más altos que los del suelo en el tramo inferior del río Amarillo; , y los elementos de Na2O en el suelo a lo largo del río Xiaoqing son significativamente más bajos que el valor promedio del suelo en la provincia de Shandong, de los cuales Mo es solo el valor más alto en el suelo en la provincia de Shandong 0,1 veces, As, B, Cd, Cr. , F, Hg, Ni, Zn, Se, TFe2 O3, MgO, CaO y otros elementos son todos más altos que el valor promedio del suelo en la provincia de Shandong. Entre ellos, los elementos CaO, Mg0 y Cd son respectivamente el valor promedio del suelo en. Provincia de Shandong 2,56, 1,78 y 1,79 veces, mientras que Cu, Al2 O3 y K2 O son básicamente equivalentes al valor promedio del suelo en la provincia de Shandong. El valor promedio del suelo del río Xiaoqing es significativamente más bajo en mi país, entre los cuales Hg, Mo es solo 0,46 y 0,3 veces mayor que el del suelo de mi país, mientras que Cd, Cr, F, Cu, Ni, MgO, CaO y Na2O son más altos. que el valor promedio del suelo de mi país. Entre ellos, el MgO y el CaO son 1,84 y 2,88 veces el del suelo de mi país, respectivamente. Los elementos restantes están básicamente cerca del valor promedio del suelo de mi país.
2. Características de distribución de los elementos del suelo en los tramos superior, medio e inferior del río Xiaoqing.
Comparar los datos estadísticos del contenido de elementos del suelo superficial en diferentes secciones de los tramos superior, medio y tramos inferiores del río Xiaoqing (Figura 3-31), se puede encontrar que entre los elementos del suelo en la parte superior, los valores de fondo de F, Mn, Al2 O3, S, MgO y K2 O son más bajos que los de los suelos de la mitad y de la parte baja del suelo. Los valores de fondo de elementos como As, B, Cu, Cd, Cr, Co, F, Hg, Mn, Ni, Pb, Zn y Se en el suelo intermedio son todos más altos que los del suelo aguas arriba y aguas abajo. Los elementos, entre los que se encuentran Cd, Hg y Se, respectivamente, son 1,3, 1,6 y 1,4 veces el valor de fondo del suelo aguas abajo, mientras que SiO2 y Na2O son inferiores al valor de fondo del suelo aguas arriba y aguas abajo.
Figura 3-31 Mapa de valores de fondo de los elementos del suelo en los tramos superior, medio e inferior del río Xiaoqing
3. Características de distribución de los elementos del suelo en las orillas sur y norte de Xiaoqing. Río
El contraste es pequeño Las estadísticas de los valores de fondo de los elementos del suelo en las orillas sur y norte del río Qinghe tienen las siguientes reglas, como se muestra en la Figura 3-32 Los valores de fondo de Hg. , P, Pb, N, SiO2 y Na2 O en el suelo de la orilla sur son ligeramente más altos que los valores de fondo de los elementos del suelo en la orilla norte, donde el Hg es 1,2 veces el valor de fondo del suelo de la costa norte; , B, Cd, Cr, F, Mn, Ni, Pb, Zn, Se y otros elementos y óxidos son todos más bajos que el valor de fondo de los elementos del suelo en la costa norte, donde As, S y CaO son respectivamente 0,86, 0,88. y 0,81 veces el valor de fondo del suelo.
Figura 3-32 Mapa de valores de fondo de los elementos del suelo en las orillas sur y norte del río Xiaoqing
(2) Características del perfil del elemento
1. Elementos del perfil del suelo a lo largo del río Xiaoqing Las características de distribución de La diferencia es grande y también hay diferencias significativas en ambos lados del río Xiaoqing en el mismo perfil del suelo, consulte la Tabla 3-18.
Tabla 3-18 Tabla estadística del contenido de elementos del perfil horizontal del suelo a lo largo del río Xiaoqing
Tabla continua
1) El perfil de Licheng comienza en la ciudad de Wangsheren en En el sur, hasta Liujiaji, las zonas residenciales están densamente pobladas. El suelo de la margen sur de este perfil se distribuye principalmente en suelo fluvo-canelo, mientras que en la margen norte predomina el suelo fluvo-acuico y el suelo salino fluvo-acuico. Las estadísticas muestran que los contenidos de elementos del suelo As, Cr, F, Hg y Ni en la orilla sur son significativamente más altos que los de la orilla norte, mientras que Cd, Cu, Se y P son más bajos que los de la orilla norte. Los niveles de contenido de otros elementos son relativamente cercanos. Sin embargo, el contenido de elementos de metales pesados es mayor que el valor inicial del suelo de Xiaoqinghe, lo que puede causar un cierto grado de contaminación del medio ambiente del suelo, que está relacionado con el impacto de las actividades humanas.
2) La orilla sur de la sección Boxing se extiende desde la ciudad de Qifeng hasta el oeste de la aldea Xifu en el condado de Boxing. El suelo en la orilla sur está dominado por el subtipo fluvoide húmedo, mientras que en la orilla norte. Está dominado por suelos fluvoides.
Las estadísticas muestran que la distribución de elementos de metales pesados como, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb y Zn en el suelo de la orilla norte es significativamente mayor que la de la orilla sur, mientras que el contenido de elementos beneficiosos B, Mo, Se, N, S y CaO son significativamente mayores en la orilla sur que en la orilla norte.
3) La sección Wangdao va desde la ciudad de Wopu en el sur hasta la granja Guangbei en el norte. El tipo de suelo es suelo salino fluvoide. Los niveles de contenido de elementos del suelo en la orilla norte son significativamente más bajos que los de la orilla sur. Los contenidos de elementos de metales pesados como, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb y Zn en el suelo de la orilla norte son significativamente. más bajos que el valor de fondo del río Xiaoqing, mientras que los de la orilla sur son ligeramente más altos.
2. Características de distribución de los elementos del perfil vertical del suelo a lo largo del río Xiaoqing
1) Distribución de los elementos del perfil vertical del suelo en Licheng. La textura del suelo encontrada en el campo es básicamente arcillosa arenosa en la capa superior del perfil, y arcillosa por debajo de los 60 cm. Hay óxido en las partes profundas. A medida que aumenta la profundidad, el contenido de materia orgánica disminuye y los elementos del suelo también muestran cambios regulares (Figura 3-33). Los principales componentes del suelo SiO2, MgO, K2 O, CaO y Na2 O no cambian mucho con la profundidad. Se infiere que la composición del sedimento original es relativamente estable y la estratificación del ritmo sedimentario no es obvia. El contenido de N, P, Cr, Hg, S, Se, Cd, Pb y otros elementos en la superficie del suelo es anormalmente alto, y desciende bruscamente desde la superficie hasta una profundidad de 80 (100) cm, especialmente los elementos N, P, Se, S, Hg. Se cree que las actividades de producción humana tienen un mayor impacto en el suelo, y se estima que la profundidad del impacto es de 100 cm. Los contenidos de TFe2 O3, Al2 O3, Mn, B, V, Co y otros elementos aumentan con la profundidad y se enriquecen en la parte profunda del suelo. La razón es que el suelo puede ser ácido en la superficie del suelo. Los elementos se encuentran en forma de compuestos iónicos bajo la acción superficial. Migran al fondo del suelo, lo que hace que los elementos estén más concentrados en el fondo. El contenido de As, F, Ni, Cu, Zn, Mo y otros elementos no cambia significativamente con el aumento de la profundidad.
2) Características de distribución de elementos en el perfil vertical del suelo Boxing. Se encontró en el campo que no había ningún cambio obvio en la textura del suelo en el perfil, y todo era arcilla. A medida que aumenta la profundidad, varios elementos muestran cambios regulares (Figura 3-34). Los componentes principales del suelo SiO2 y Na2 O cambian ligeramente con la profundidad, son relativamente estables en el rango de profundidad de 0 a 100 cm y aumentan con la profundidad a partir de 100 cm TFe2 O3, Al2 O3, MgO, K2 O y V, Co, On; por el contrario, elementos como el Mn (que tiene una correlación muy significativa con TFe2 O3 y Al2 O3) disminuyen al aumentar la profundidad a 100 cm. Aunque la pedogénesis puede causar arcilla en la superficie del suelo y cambios verticales en la composición mineral, este cambio marcado en la composición mineral está obviamente más estrechamente relacionado con la composición sedimentaria original. As, Cd, Cr, Hg, Ni, F, Cu, Pb, Zn, N, P, S, Se y otros elementos disminuyen al aumentar la profundidad, y se enriquecen anormalmente en la capa superficial del suelo, y se encuentran desde la superficie hasta a una profundidad de 60 cm Hay una fuerte disminución en el contenido, especialmente para los elementos N, P y Hg. Esta distribución no solo está relacionada con la estratificación de la composición sedimentaria original, sino también con la migración por activación de la superficie y la redistribución de la sedimentación por adsorción bajo las limitaciones de la textura del suelo y el contenido de materia orgánica. Entre ellos, N, P, Hg, S, etc. muestran fuertes características de enriquecimiento del suelo superficial, lo que obviamente está relacionado con la contaminación. Elementos como C, B y Mo no cambian significativamente al aumentar la profundidad.
Figura 3-33 Mapa de distribución de elementos del perfil de suelo de Licheng a lo largo del río Xiaoqing
3) Características de distribución de elementos en el perfil vertical del suelo de Wangdao. El tipo de suelo es principalmente suelo fluvoacuico salino. Se encontró en el campo que la textura del suelo en el perfil es principalmente arcilla, arena y arcilla, y la calidad del suelo es relativamente suelta. El contenido de elementos muestra una regularidad obvia con la profundidad (Figura 3-35): el contenido de los componentes principales del suelo SiO2 y Na2O aumenta con la profundidad, y TFe2O3, Al2O3, K2O, MgO, etc. se enriquecen en la capa superficial del suelo. , y luego disminuir bruscamente desde 60 cm. En comparación con el valor de fondo, esto puede estar relacionado con la composición de arcilla/arena del suelo y la variación de la materia orgánica. As, Cd, Cr, F, Hg, Ni, Cu, Pb, Zn, Mn, N, P, Se, S y otros elementos se enriquecen desde la superficie hasta 60 cm de profundidad y luego tienden al valor de fondo después de una fuerte disminución. a partir de 60cm, especialmente elementos N, P, S, Cu, Pb, Zn. Por un lado, esta distribución está relacionada con la composición sedimentaria original del suelo, por otro lado, las fuertes características de enriquecimiento de N, P, S, Cu, Pb, Zn y otros elementos provocados por efectos epigenéticos se ven obviamente afectados por contaminación. El elemento As aumentó significativamente después de una fuerte caída desde la superficie a 130 cm, lo que puede estar relacionado con la migración descendente de As a través del goteo.
El CaO aumenta gradualmente desde la superficie hasta los 60 cm, se enriquece en el medio y cae bruscamente desde los 60 cm hasta la profundidad, lo que puede estar relacionado con el uso de fertilizantes minerales de fosfato. Elementos como B y Mo no muestran cambios significativos desde la superficie hacia las profundidades.
Figura 3-34 Mapa de distribución de elementos del perfil de suelo Boxing a lo largo del río Xiaoqing
Figura 3-35 Mapa de distribución de elementos del perfil de suelo Wangdao a lo largo del río Xiaoqing
(Tres) Características de combinación de elementos del suelo
1. Análisis de conglomerados
El análisis de conglomerados es un método estadístico multivariado, que se utiliza principalmente para identificar cosas similares y analizarlas en función de sus diferencias. Las características están "agrupadas" de modo que cosas del mismo tipo tengan un alto grado de similitud. El uso del análisis de conglomerados para clasificar elementos de valores de fondo puede describir las diferencias y conexiones entre los valores de fondo de múltiples muestras de una manera más natural y objetiva. El principio del método de análisis de conglomerados es clasificar elementos (o muestras) en función del grado de similitud entre varias muestras, de modo que todos los elementos dentro de una clase tengan una relación estrecha, mientras que las relaciones entre varios tipos sean relativamente distantes. Ciertos indicadores se utilizan generalmente para expresar la similitud de las características geoquímicas del suelo de múltiples muestras. Los indicadores principales son los coeficientes de correlación entre las características geoquímicas. Seleccione los resultados del análisis de conglomerados que sean consistentes con la interpretación geológica agrícola. A través del análisis de conglomerados del diagrama genealógico (coeficiente de correlación, distancia euclidiana) de los elementos del suelo superficial a lo largo del río Xiaoqing, como se muestra en la Figura 3-36, existen las siguientes combinaciones de elementos para 25 elementos:
Figura 3- 36 Suelo superficial a lo largo del río Xiaoqing Diagrama genealógico del coeficiente de correlación del análisis de grupos de elementos del suelo
1) TFe2 O3, Al2 O3, Co, Ni, V;
2) Cd, Zn, Mo, Pb, Se;
3) F, Mn, As
4) SiO2, Na2 O
5) N, P
6) Hg, P, Cr;
7) S.
2. Análisis factorial
El análisis factorial es un método de análisis estadístico multivariable que analiza una gran cantidad de datos de observación geológica y ofrece una explicación más razonable. métodos de datos. Se reflejan las intrincadas relaciones entre las variables. Para el suelo a lo largo del río Xiaoqing, se seleccionaron para el análisis factorial 25 elementos que reflejan las características geológicas agrícolas del fondo. Porcentaje de raíz característica (contribución a la varianza) y porcentaje acumulado según la raíz característica. Los resultados del cálculo muestran que el porcentaje de contribución de la varianza de los primeros cuatro valores propios alcanza el 71,187%. Tomando los primeros cuatro valores propios se puede extraer más del 70% de la información de los cambios de datos originales, lo que es suficiente para ilustrar el problema.
Calcule la matriz de carga factorial inicial y utilice Varimax para la rotación ortogonal para simplificar la estructura de la matriz de carga factorial. La Tabla 3-19 muestra la matriz de carga factorial rotada. Se puede observar en la tabla que los elementos que están correlacionados positivamente con el primer factor principal son As, Co, F, Mn, Ni, V, Al2 O3, TFe2 O3, K2 O, mientras que Na2 O está correlacionado negativamente; que están correlacionados positivamente con el segundo factor principal. Los elementos que están correlacionados positivamente con el tercer factor principal son S y CaO, y los elementos que están correlacionados negativamente con SiO2; los elementos que están correlacionados positivamente con el cuarto factor principal son N y P, el elemento con correlación negativa es Cr.
Tabla 3-19 Tabla de matriz de carga factorial después de la rotación del suelo superficial a lo largo del río Xiaoqing
Analizado mediante el gráfico de puntuación del factor principal (Figura 3-37), el elemento metálico representado por factor principal 1 Las características de combinación son prominentes en la sección media del río Xiaoqing, que está bajo la jurisdicción de los condados de Boxing y Gaoqing. Además, también aparecen áreas de alto valor alrededor de Jinan. Los elementos Cd, Cu, Hg, Mo, Pb, Zn y Se representados por el factor principal 2 son indicadores importantes de la calidad del suelo superficial. Este factor tiene un desempeño destacado en la ciudad de Jinan, lo que indica que la contaminación urbana provocada por el hombre contribuye al enriquecimiento de estos iones. en el suelo el impacto es mayor. El factor 3 indica que la combinación de elementos S, SiO2 y CaO puede considerarse una representación de los factores geológicos del suelo, y su distribución es consistente con la distribución de los tipos de suelo a lo largo del río Xiaoqing. El factor principal 4 representa la combinación de elementos N y P. Este factor es prominente en el área desarrollada agrícolamente en la sección media del río Xiaoqing, lo que indica que las actividades agrícolas tienen un cierto impacto en la distribución de estos elementos.
Figura 3-37 Gráfico de puntuación de los principales factores a lo largo del río Xiaoqing
2 Estado actual de la contaminación ambiental en la cuenca del río Xiaoqing
La cuenca del río Xiaoqing. es una importante concentración industrial en la provincia de Shandong. El área incluye importantes ciudades industriales a gran escala en la provincia, como la ciudad de Jinan, la ciudad de Jining y la ciudad de Zibo. Las principales fuentes de contaminación incluyen plantas de fertilizantes, plantas de plástico, plantas de acero, refinerías de petróleo y maquinaria pesada. plantas, plantas farmacéuticas y plantas de energía. En los últimos años, con el rápido crecimiento de las empresas municipales, han surgido pequeñas fábricas y minas de diversos tipos en los principales condados y ciudades. Debido a la mala gestión de las emisiones de residuos industriales, se han causado graves contaminación y daños al medio ambiente.
Las fuentes de contaminación en el área incluyen: aguas residuales y residuales, desechos sólidos, basura municipal y desechos médicos, así como fertilizantes y pesticidas químicos. Las principales empresas incluyen Shandong Chemical Plant, Jinan Yuxing Chemical Plant, Jinan Heads of State Knitting Company, Shandong University Second Affiliated Hospital, Qilu Pharmaceutical Factory, Huangtai Power Plant, Jinan Dayi Paper Factory No. 3 y Jinan Chemical Fiber Corporation, entre docenas de otros.
Las aguas residuales de la zona proceden principalmente de aguas residuales domésticas urbanas y aguas residuales industriales. Los principales contaminantes de las aguas residuales son cloruro, sulfato, demanda química de oxígeno, fluoruro, fenol volátil, nitrógeno amoniacal, cianuro, As, Pb, Cr, Cd y Hg. Con base en los datos existentes, las emisiones de DQO (Demanda Química de Oxígeno) de varias fuentes clave de contaminación industrial en el área de trabajo se resumen en la Tabla 3-20.
Tabla 3-20 Tabla estadística de emisiones de DQO de fuentes clave de contaminación industrial en la región
Nota: La fuente de datos es el "Plan de control y prevención de la contaminación del agua de Jinan" del municipio de Jinan. Oficina de Protección Ambiental.
En la actualidad, los contaminantes que más generan escorias y que se encuentran relativamente concentrados en la zona de estudio son principalmente escorias residuales de fundición, cenizas volantes, escorias de horno, ganga de carbón y relaves. Tomando a Jinan como ejemplo, la eliminación de residuos sólidos es un eslabón débil en la gestión de residuos sólidos. Actualmente, los principales métodos de eliminación son la incineración y los vertederos. Existen varios métodos de almacenamiento de desechos sólidos en Jinan, y los puntos de almacenamiento están relativamente dispersos. Los desechos sólidos almacenados incluyen principalmente ganga de carbón y cenizas volantes. La ganga de carbón se almacena principalmente en las principales empresas de carbón; las cenizas volantes se almacenan principalmente en los depósitos de cenizas secas de Xiaoqinghe y Dasi. Dado que la mayoría de los residuos sólidos se gestionan bien, no se vierten al medio ambiente.
Desde la perspectiva de la distribución de industrias generadoras de residuos sólidos, las industrias que generan mayor cantidad de residuos sólidos son la fundición, la energía térmica, la minería y la química, representando más del 90% del total. Entre ellos, Jinan Iron and Steel es la mayor fuente de generación de residuos sólidos, la generación media anual es de 155,6×104 t.
Los residuos que contienen cromo de Jinan son producidos principalmente por la planta química de Jinan Yuxing, incluyendo escoria de Cr y lodo de Al. Dado que la escoria de cromo contiene el componente tóxico Cr6+, causará graves daños al medio ambiente circundante. La generación de cenizas volantes está relativamente concentrada y se distribuye principalmente en la central eléctrica de Huangtai en el distrito de Licheng. En 1998, la central eléctrica de Huangtai produjo 57,5 × 104 t de cenizas volantes. La escoria de acero está relativamente concentrada y se distribuye principalmente en la sede y la parte occidental de la planta general de Jigang en el distrito de Licheng (Tabla 3-21).
Tabla 3-21 Estadísticas de fuentes clave de generación de residuos sólidos
Nota: La fuente de datos es el "Plan de Control y Prevención de la Contaminación del Agua de Jinan" de la Oficina Municipal de Protección Ambiental de Jinan.
Los residuos municipales se componen principalmente de residuos residenciales, residuos de limpieza viaria, residuos comerciales y residuos domésticos de empresas e instituciones. Según una encuesta, la producción anual de residuos domésticos en la ciudad de Jinan en 1998 fue de aproximadamente 55×104 t, y los residuos domésticos en el área de trabajo representaron casi 1/6 de los residuos domésticos de la ciudad de Jinan. La tasa de eliminación, tratamiento y eliminación de residuos domésticos es del 100% y la tasa de tratamiento inofensivo alcanza el 92,14%. Aunque la tasa de eliminación es del 100%, no toda la basura ha sido tratada de forma inofensiva. Algunas basuras todavía se amontonan en simples vertederos sin ningún tratamiento o se vierten en zonas suburbanas y rurales, provocando contaminación al medio ambiente.
Debido a que los desechos médicos son tóxicos, bacterianos y dañinos, son una de las principales fuentes de contaminación que causan infecciones cruzadas en la sociedad. Jinan produce 4.269 kg de desechos médicos por día. Las bacterias patógenas en los desechos médicos son mucho más altas que las de los desechos domésticos y los desechos industriales. Además, los principales métodos de tratamiento de los desechos médicos son la incineración y los vertederos, lo que contaminará el medio ambiente atmosférico local. aumentar la probabilidad de transmisión y propagación de enfermedades, exacerbando la contaminación de la calidad del agua subterránea en los vertederos. Por lo tanto, se debe fortalecer la gestión, recolección y procesamiento de desechos médicos.
Además, la agricultura en el curso superior del río Xiaoqing está dominada por cultivos como el trigo, el arroz y el maíz. La fertilización agrícola consiste principalmente en fertilizantes químicos, complementados con estiércol de corral. Además, la fumigación de pesticidas y el uso de películas de mantillo provocan cierta contaminación al medio ambiente. El uso extensivo de estiércol de corral, fertilizantes químicos y pesticidas es absorbido en su mayor parte por los cultivos, y una parte se filtra en el suelo con las precipitaciones y el riego, contaminando las masas de agua subterránea.
3. Evaluación de la calidad del medio ambiente del suelo
(1) Factores y estándares de evaluación
La evaluación de la calidad del medio ambiente del suelo se basa en la norma nacional (GB 15618-1995). ) "Estándar de Calidad del Medio Ambiente del Suelo" es el estándar de evaluación (Tabla 3-22). Esta norma solo estipula estándares para ocho componentes o indicadores, a saber, el contenido límite superior de diferentes niveles de ocho elementos como Cd, Hg, As, Cu, Pb, Cr, Zn y Ni. Por ello, se seleccionan estos 8 elementos como factores de evaluación.
Tabla 3-22 Unidad de la tabla de valores estándar de calidad ambiental del suelo: 10 -6
Tabla continua
Nota: ①Metales pesados (Cr es principalmente trivalente) y As se calcula en función de la cantidad de elementos. Es aplicable cuando la capacidad de intercambio catiónico es >5cmol (+)/kg. Si es ≤5cmol (+)/kg, el valor estándar es la mitad del valor de la tabla. ②666 es la cantidad total de 4 isómeros y DDT es la cantidad total de 4 derivados. ③Estándares de calidad ambiental del suelo para la rotación de arrozales y tierras secas. As adopta el valor de los arrozales y Cr adopta el valor de las tierras secas.
(2) Evaluación de un solo factor
1. Estadísticas de clasificación de la calidad ambiental de un solo factor
Los resultados estadísticos de la evaluación de la calidad ambiental de un solo factor de metales pesados Los elementos en la cuenca del río Xiaoqing se muestran en la tabla 3-23. Los resultados de la evaluación de la calidad ambiental del suelo de un solo factor de mercurio, arsénico, cadmio, plomo, zinc, cobre, cromo, níquel, etc. muestran que la calidad general del suelo superficial en el área de estudio del río Xiaoqing es principalmente Clase I y Clase II. , mientras que las muestras de suelo de Clase III y superiores a Clase III ocupan una cierta proporción, pero la proporción se controla dentro del 3%. Entre los indicadores de un solo factor, Cu, Ni y Pb no aparecieron en más de 3 tipos de suelo, y el número de muestras de suelo Tipo I alcanzó más del 90%. Los cuatro niveles de elementos Hg y Zn aparecieron en la superficie del suelo, de los cuales la proporción del Tipo I excedió el 90%, y solo hubo 1 a 2 muestras de suelo que excedieron el Tipo III, con una proporción que no excedió el 1%. As y Cd también aparecen en las cuatro categorías. Aunque hay suelos que superan la categoría 3, su proporción no supera el 1%. En comparación con el Hg y el Zn, la proporción de suelos en la categoría I ha disminuido y los suelos en la categoría II han disminuido. La proporción de clases aumenta. Cd tiene la proporción más pequeña entre todos los indicadores de evaluación de un solo factor, mientras que el nivel 3 tiene la proporción más grande. La mayor cantidad de muestras de suelo del elemento metálico Cr supertipo III se encuentra en esta área de estudio, lo que representa el 0,6% de todas las muestras. En general, el nivel de calidad del suelo en la cuenca del río Xiaoqing aún puede garantizar la seguridad de la producción agrícola.
2. Características de distribución de la clasificación de calidad ambiental de un solo factor
El grado de calidad ambiental del índice As es principalmente suelo tipo I, y el suelo tipo II se distribuye principalmente en los tramos medios de La cuenca del río Xiaoqing, concentrada en las ciudades de Huashan, Sun Town, Fanjialin, Dingjiazhuang, el condado de Boxing y la ciudad de Dingzhuang, se distribuye en forma de isla y representa el 5% del área total. Aunque la calidad general es buena, cabe señalar que el condado de Boxing tiene una gran área de distribución y tiende a estar conectado con las ciudades circundantes.
El grado de calidad ambiental del índice Cd es principalmente suelo tipo I, el suelo tipo II se distribuye en Jinan y las ciudades del noreste y los condados de Boxing, Gaoqing y Zouping, y el suelo tipo III se concentra principalmente en los tramos superiores de Río Xiaoqing. Ciudad de Jinan y área de la ciudad de Beiyuan.
El nivel de calidad ambiental del índice Cr es principalmente suelos Clase I, pero también se distribuyen suelos Clase III y superClase III. Los suelos de tipo II se distribuyen cerca de la ciudad de Jinan en el tramo superior del río Xiaoqing, así como en Fanjialin, el oeste del condado de Gaochengdong-Boxing y el condado de Boxing oriental en el tramo medio de la cuenca del río. En el área urbana de la ciudad de Beiyuan, la ciudad de Jinan y la ciudad de Zhaihao, el suelo súper tipo III solo se distribuye en la parte norte de la ciudad de Beiyuan, ciudad de Jinan.
El suelo con índice de cobre de calidad ambiental grado II se distribuye principalmente en las áreas urbanas y nororientales de la ciudad de Jinan en el tramo superior del río Xiaoqing y en la parte oriental del condado de Boxing en el tramo medio. Sólo se distribuye en forma de islas esporádicas.
Tabla 3-23 Tabla de estadísticas de calidad ambiental para la evaluación de un solo factor de muestras de suelo superficial en el área de estudio de Xiaoqinghe
El grado de calidad ambiental del índice de Hg es principalmente suelo de Clase I, aunque Clase Los suelos II y Super Clase III también se distribuyen, pero se concentran principalmente en las zonas urbanas de la ciudad de Jinan. A juzgar por su patrón de distribución, aunque el suelo de Clase III actualmente solo se distribuye en forma de isla en el área urbana de Jinan, el rango de distribución del suelo de Clase II en la periferia tiene una tendencia a extenderse río abajo, por lo que su desarrollo debe ser seguir de cerca en trabajos futuros.
El grado de calidad ambiental del índice de Ni es principalmente Clase I, el suelo Clase II se concentra principalmente en el tramo medio del río Xiaoqing, y las áreas de distribución del suelo Clase II de Ni están relativamente dispersas, distribuidas principalmente en la ciudad de Huashan. , Dingjiazhuang y al norte de Zhaihao Town-Longhe y otras áreas.
El nivel de calidad ambiental del índice Pb es principalmente suelo tipo I, y el suelo tipo II solo se distribuye en algunas ciudades y pueblos de la ciudad de Jinan y sus alrededores. El suelo de clase II se distribuye en algunas áreas residenciales como la ciudad de Beiyuan, la ciudad de Yaojia, la ciudad de Wangsheren y la ciudad de Guodian.
El grado de calidad ambiental del índice de Zn se basa principalmente en el suelo tipo I, pero el suelo tipo II y tipo III también se distribuyen en los tramos superiores del río Xiaoqing. Los suelos de tipo II se concentran en el área urbana de la ciudad de Jinan y en las áreas de Beiyuan Town-Lokou, Yaojia Town-Beitantou y Guodian Town. El suelo de clase III se distribuye a ambos lados del afluente del río Xiaoqing en el noroeste de la ciudad de Guodian, y se sospecha que es una contaminación puntual causada por la descarga de aguas residuales industriales de las fábricas locales.
3. Análisis del índice de contaminación de un solo factor
Al calcular el índice de contaminación único y otros indicadores de cada indicador de evaluación, se puede reflejar el impacto de cada indicador en la calidad ambiental en el área de evaluación. , analizando así el impacto de la contaminación ambiental en la zona. Los indicadores de contaminación comúnmente utilizados incluyen:
1) Índice único de contaminación del suelo. Si el índice de contaminación individual es pequeño, la contaminación será ligera; si el índice es grande, la contaminación será intensa. La fórmula de cálculo es
Índice de contaminación única del suelo = valor medido de los contaminantes del suelo/estándares de calidad de los contaminantes del suelo
2) Índice de acumulación de contaminantes del suelo. Debido a las grandes diferencias en los orígenes regionales del suelo, a veces el índice de acumulación de contaminación del suelo puede reflejar mejor el grado de contaminación provocada por el hombre en el suelo. La fórmula de cálculo del índice de acumulación de contaminación del suelo es la siguiente:
Índice de acumulación de contaminantes del suelo = valor medido de los contaminantes del suelo/valor de fondo de los contaminantes
3) Tasa de distribución de contaminantes del suelo. La tasa de distribución de contaminantes del suelo se puede utilizar para evaluar y determinar los principales elementos de contaminación del suelo. La tasa de distribución de contaminantes se clasifica de mayor a menor, y la prioridad de los contaminantes también está en el mismo orden.
Tasa de distribución de contaminantes del suelo (%) = (un determinado índice de contaminación del suelo/suma de varios índices de contaminación) × 100 %
4) Múltiplos de contaminación del suelo que exceden el estándar. El múltiplo de la contaminación del suelo que excede el estándar es una cantidad estadística que puede reflejar el estado ambiental del suelo.
Contaminación del suelo que excede la tasa estándar = (valor medido de un determinado contaminante en el suelo - estándar de calidad de un determinado contaminante)/estándar de calidad de un determinado contaminante
5) Muestra de suelo exceder la tarifa estándar. La tasa de excedencia de muestras de suelo también es una estadística que refleja las condiciones ambientales del suelo.
Muestra de contaminación del suelo que excede la tasa estándar (%) = (Número total de muestras de suelo que exceden el estándar / número total de muestras analizadas) × 100%
Calcule los indicadores de contaminación del 8 factores y los resultados del cálculo se muestran en la Tabla 3-24. Los resultados muestran que el índice del suelo en toda el área es bajo y el grado de contaminación es muy leve. Los contaminantes del suelo a lo largo del río Xiaoqing son principalmente As, Cd, Cr y Ni. El orden de contaminación por elementos de metales pesados es: Ni. >Cd>As>Cr>Zn ＞Cu＞Hg＞Pb. Los múltiplos de excedencia de contaminantes en cada elemento son todos <0, lo que indica que la calidad ambiental del suelo en toda la región es buena y la escala de contaminación es pequeña y no suficiente para afectar a toda la región.
Tabla 3-24 Tabla estadística del índice de contaminación del suelo superficial y la tasa de superación en la cuenca del río Xiaoqing
Nota: El estándar de comparación es el límite superior del suelo del segundo nivel.
(3) Evaluación integral
1. Evaluación integral difusa
Las estadísticas de los resultados de la evaluación difusa en cada región se muestran en la Tabla 3-25. muestra que en el área de Xiaoqinghe los suelos son principalmente de Tipo I y Tipo II, y ningún suelo excede el Tipo III. El número de muestras de suelo Clase III es 10, lo que representa <0,5%. La calidad ambiental general es buena.
Tabla 3-25 Tabla estadística de evaluación integral difusa de la calidad ambiental de muestras de suelo superficial en cada área de estudio
La distribución de los grados de calidad ambiental integral del suelo se muestra en la Figura 3-38. Se puede observar que la mayoría de los suelos son Clase I y Clase II. Este resultado parece ser diferente del resultado de la evaluación de un solo factor, pero una mirada más cercana puede concluir: Esto se debe a que cuando seleccionamos el peso, se basa en el múltiplo del factor que excede el estándar y finalmente se homogeneiza, por lo que la evaluación difusa Los resultados muestran que el entorno del suelo en cada región es excelente. Incluso algunas secciones que han encontrado contaminación se encuentran actualmente en una etapa relativamente baja. El ambiente general del suelo en cada región es relativamente bueno.
El primer tipo de suelo se distribuye principalmente en las áreas de Yaoqiang-Gaoguanzhai Town-Weiqiao Town y Xiliuqiao-Weepu-Yangkou en la orilla norte del río Xiaoqing. El segundo tipo de suelo se distribuye principalmente alrededor de Jinan. Ciudad y el río Xiaoqing En el tramo superior del suelo de la orilla sur y el tramo medio del río Xiaoqing, los tres tipos de suelo se distribuyen principalmente en el suelo cerca de las áreas urbanas de Jinan y de pueblos y aldeas individuales.
Figura 3-38 Distribución de los grados integrales de calidad ambiental del suelo superficial en la cuenca del río Xiaoqing
2. Evaluación integral del índice
El cálculo del índice integral El método generalmente se realiza al resolver con base en el peso del índice de contaminación de un solo factor, se utilizan diferentes modelos matemáticos para calcularlo. Se selecciona el método del índice de Nemerow entre los métodos de índice integrales. Este índice refleja el efecto de cada contaminante en el suelo y resalta el impacto de los contaminantes de alta concentración en la calidad ambiental del suelo. Su método de cálculo es el siguiente:
Investigación sobre el entorno geológico y geoquímico de la zona ecológica típica en la llanura noroeste de Shandong
En la fórmula: P es el índice de contaminación integral I=Ci/Si (valor medido/valor de fondo), y el valor de fondo es el elemento en el suelo a lo largo del valor de fondo del río Xiaoqing.
Figura 3-39 Mapa de evaluación del índice Nemero del ambiente del suelo en la cuenca del río Xiaoqing
La distribución integral de la contaminación del suelo por metales pesados en el río Xiaoqing se muestra en la Figura 3-39. Las áreas gravemente contaminadas se concentran principalmente en la ciudad de Jinan. Ambos lados del río Xiaoqing desde la ciudad de Beiyuan hasta la ciudad de Huashan en el área urbana también se encuentran dispersos en áreas residenciales como Sihouzhang, Xixiang Village y Nankou. municipios como Luokou, Wangsheren Town y Zhaihao Town, las áreas ligeramente contaminadas se concentran principalmente en Qijia, Wangsheren Town-Zhengjia Wharf, Xinji-Qifeng Town, Caojiapo-Gaocheng Town-Boxing County-Longhe y Wangdao-Dingzhuang Town, Sihouzhang y Jiuhu Towns. Algunas áreas como Liu, Xu y Li fuera de la ciudad también estaban ligeramente contaminadas por metales pesados.
A partir de los resultados de la evaluación anterior, se puede ver que el suelo en el área está actualmente relativamente limpio y el grado de contaminación es pequeño. Sin embargo, solo el suelo contaminado en el área no está contaminado actualmente. otras áreas están contaminadas en diversos grados. El análisis del rango de distribución de la contaminación y los principales factores de contaminación en áreas contaminadas puede sacar las siguientes conclusiones:
1) Desde la perspectiva de los patrones de distribución de la contaminación, la contaminación en varios lugares se distribuye principalmente en forma de puntos o islas, y la contaminación en el área de Yutai se concentra en el área de Changgou en el noroeste de Jining, Zhangqiu se concentra en el distrito del lago Baiyun en el norte de Zhangqiu y Shouguang se concentra en la ciudad de Wanggao-Tianliu. La cuenca del río Xiaoqing ha adquirido una forma plana, con la contaminación concentrada en los tramos superiores de la ciudad de Jinan y en el tramo medio dentro del condado de Boxing. El rango de distribución de las áreas contaminadas en la cuenca del río Xiaoqing es el más grande y el patrón de distribución ha pasado de una distribución puntual a una distribución plana. La tendencia de expansión es rápida y es necesario monitorearla en futuras investigaciones.
2) A juzgar por la ubicación de la distribución de la contaminación, la distribución de la contaminación en varios lugares muestra características relativamente uniformes, es decir, las áreas con índices de contaminación más altos se superponen hasta cierto punto con ríos o vías de tránsito. Este fenómeno muestra que si las fuentes de contaminación no se descubren y tratan a tiempo, su difusión será más rápida, su ámbito de acción será más probable que se amplíe con la expansión de las áreas de actividad humana y su impacto será más intenso.
3) Del análisis de los indicadores de contaminación, las fuentes de contaminación varían de un lugar a otro. El área de Zhanhua tiene una mayor proporción de contaminación por Cr, el área de Yutai tiene una mayor contribución a la contaminación por Cd y las cuencas de los ríos Zhangqiu, Shouguang y Xiaoqing tienen el índice de contaminación por Ni más alto.
En resumen, a través de la evaluación de la contaminación, se encontró que la contaminación del suelo en el área de evaluación es relativamente leve y adecuada para el desarrollo de la producción agrícola. Sin embargo, debido a que la contaminación local ya ha ocurrido y la contaminación tiene un efecto. tendencia a expandirse aún más, será difícil En nuestro trabajo, debemos llevar a cabo más investigaciones clave sobre la investigación de fuentes de contaminación y su prevención y control para garantizar el desarrollo saludable de la agricultura ecológica.