珠江三角洲耕地环境质量演变的时空模拟和风险评价

发布时间：2017-12-08 00:27

  本文关键词：珠江三角洲耕地环境质量演变的时空模拟和风险评价

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【摘要】：粗放型经济增长方式导致珠江三角洲地区的耕地土壤重金属污染问题日益严重。为了表示多种重金属元素对耕地土壤造成的综合污染程度,提出了耕地环境质量的概念。研究珠江三角洲耕地环境质量演变规律及其环境风险状况能够为其自身和类似区域的耕地环境质量改善与风险管理决策提供理论基础和科学依据。本文首先对珠江三角洲耕地中重金属含量及其环境质量的时空演变规律、影响因素进行了系统分析,在此基础上,构建了基于Logistic与元胞自动机(Logistic-CA)的耕地环境质量演变时空模拟模型,并以珠江三角洲的典型代表区域东莞市为案例区进行了实证分析。然后基于“问题形成——风险分析——风险表征”的风险评价框架,构建了基于群决策AHP和熵权法的耕地环境质量风险模糊综合评价模型,对珠江三角洲地区的耕地环境质量风险状况进行了评价,提出了相应的风险管理策略。主要研究成果如下：(1)耕地环境质量演变的驱动因素定量识别：利用多元统计和地统计方法对耕地中重金属含量及其环境质量的时空演变规律进行了分析,通过聚类分析和相关分析识别了耕地环境质量演变的主要驱动因素,利用主成份分析／绝对主成分分数模型计算了各污染源的贡献率大小。案例分析结果表明：东莞市耕地环境质量在2002—2012年均处于警戒级别,呈轻微下降趋势。耕地环境质量总体变化特征为高耕地环境质量区域的恶化和低耕地环境质量区域的改善。耕地环境质量演变主要受到自然因素、工业化和城市化相关因素以及农业生产相关因素的影响,污染来源由2002年的河流水域与成土母质源、电镀化工与铁路运输源、电子电镀制革与公路交通源转变为2012年的河流水域与成土母质源、电子电镀与生活垃圾源。(2)耕地环境质量演变模拟和情景预测：基于Logistic-CA的耕地环境质量演变模拟模型具有较高的模拟准确度,能够有效预测未来不同情景下耕地环境质量的演变趋势。研究结果表明：与耕地环境质量相关的空间解释变量包括距离类变量、耕地环境质量现状、工业化相关变量、自然因素类变量和土地利用相关变量5类,不同空间解释变量与耕地环境质量污染概率的相关关系不同。情景模拟结果表明未来采取更加严格环境管制措施虽然能够有效遏制耕地环境质量污染,但由于邻域效应的存在,并不能完全阻止污染面积的进一步扩大。因此,政府部门不仅要实行更加严格的环境管制措施,还要加强对当前污染区域的修复治理。(3)耕地环境质量的风险评判和管理策略：基于群决策AHP和熵权法的耕地环境质量风险模糊综合评价模型在案例应用中取得了较好的效果,风险评价结果与理论预期基本一致。模型利用熵权法和群决策AHP法得到主客观相结合的评价指标权重体系,并对最大隶属度原则的有效性进行了检验。案例分析表明：珠江三角洲地区经济相对较为发达的广州、深圳、佛山和东莞的耕地环境质量风险较高,达到“中险”水平；而经济相对滞后的珠海、惠州、中山和江门则均处于“轻险”水平。根据风险评价结果及其空间分布情况,提出了实施风险分区管理,优化风险影响因素管理顺序,建立全过程的风险管理链和构建完善的风险管理体系4项主要风险管理对策。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F323.211

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