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基于机器学习的区域土壤重金属污染风险诊断

钱江波 陈涤 王夏晖 李喜林 黄国鑫

钱江波, 陈涤, 王夏晖, 李喜林, 黄国鑫. 基于机器学习的区域土壤重金属污染风险诊断[J]. 环境工程, 2023, 41(12): 296-303. doi: 10.13205/j.hjgc.202312037
引用本文: 钱江波, 陈涤, 王夏晖, 李喜林, 黄国鑫. 基于机器学习的区域土壤重金属污染风险诊断[J]. 环境工程, 2023, 41(12): 296-303. doi: 10.13205/j.hjgc.202312037
QIAN Jiangbo, CHEN Di, WANG Xiahui, LI Xilin, HUANG Guoxin. RISK DIAGNOSIS OF HEAVY METAL POLLUTION IN REGIONAL SOIL BASED ON MACHINE LEARNING[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(12): 296-303. doi: 10.13205/j.hjgc.202312037
Citation: QIAN Jiangbo, CHEN Di, WANG Xiahui, LI Xilin, HUANG Guoxin. RISK DIAGNOSIS OF HEAVY METAL POLLUTION IN REGIONAL SOIL BASED ON MACHINE LEARNING[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(12): 296-303. doi: 10.13205/j.hjgc.202312037

基于机器学习的区域土壤重金属污染风险诊断

doi: 10.13205/j.hjgc.202312037
基金项目: 

国家重点研发计划项目(2018YFC1800205)

辽宁省教育厅科学研究面上项目(LJKZ0344)

详细信息
    作者简介:

    钱江波(1999-),男,硕士研究生,主要研究方向为土壤和地下水污染风险管控与修复。2325364514@qq.com

    通讯作者:

    黄国鑫(1980-),男,研究员,主要研究方向为地下水和土壤污染防治。huanggx@caep.org.cn

RISK DIAGNOSIS OF HEAVY METAL POLLUTION IN REGIONAL SOIL BASED ON MACHINE LEARNING

  • 摘要: 准确描述土壤重金属的空间分布并合理划分土壤污染风险区,是土壤重金属污染风险管控的重要前提。以广东省某工业化区域为研究区,基于随机森林(RF)和模糊c均值(FCM),采集577个采样点的土壤重金属数据和12个环境协变量数据,分析了土壤重金属(Cr、Pb、Cu和Zn)浓度,构建了土壤重金属浓度预测模型,开展了数据驱动的区域土壤重金属污染风险分类,并提出了相应的风险分类管控策略。结果表明:Cr、Pb、Cu和Zn的实测浓度分别为4.00~885.60,9.39~2588.11,2.20~475.00,11.05~8162.42 mg/kg。除Pb外,Cr、Cu和Zn的平均值是当地土壤背景值的1.10~1.29倍。4种重金属变异系数均在86%~319%,属中上强度的变异水平,土壤重金属受人为活动影响较大。当RF节点变量数(mtry)值为5,决策数个数(ntree)值为800时展现了较好的预测性能,预测性能R2的最大值分别达到0.78(Cr)、0.79(Pb)、0.85(Cu)和0.76(Zn),RMSE的最小值分别达到21.57(Cr)、59.88(Pb)、62.38(Cu)和105.88(Zn)。Cr的高值区多位于研究区的东北部和中北部,而Pb、Cu和Zn的高值区则集中于中北部和中南部。在制定土壤重金属污染风险管控策略时,应优先关注中部地区。研究区被划分为2个风险区,其中A区为高风险区,应严格进行重金属污染风险管控;B区为低风险区,应加强监控预警,采取源头控制措施,防止新增污染。
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  • 收稿日期:  2022-10-26
  • 网络出版日期:  2024-03-08

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