[发明专利]一种土壤重金属分析方法和装置

权利要求书

1.一种土壤重金属分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、对获取研究区土壤样本中重金属含量进行特征统计；

步骤S2、根据特征统计结果进行土壤重金属空间异质性分析，得到研究区土壤重金属在空间中的分异规律；

步骤S3、根据所述分异规律对研究区土壤重金属进行污染程度和污染风险进行定量评价。

2.如权利要求1所述的土壤重金属分析方法，其特征在于，重金属包含Cr、Ni、Cu、Zn、Pb。

3.如权利要求1所述的土壤重金属分析方法，其特征在于，步骤S2中，首先对特征统计结果进行半变异函数拟合，然后选取各重金属空间插值的最优模型，最后通过插值计算得到研究区土壤重金属在空间中的分异规律。

4.如权利要求1所述的土壤重金属分析方法，其特征在于，步骤S3中，采用基于层次分析法赋权的模糊综合评价方法、潜在生态评价方法分别对研究区土壤重金属进行污染程度和污染风险进行定量评价。

5.如权利要求4所述的土壤重金属分析方法，其特征在于，步骤S3中，基于层次分析法赋权的模糊综合评价法包括：

(1)、隶属度函数的建立

根据土壤环境质量分级标准，以各分级标准值作为拐点，构建梯形分布的隶属度函数如下：

I级隶属度函数

II级隶属度函数

III级隶属度函数

其中，x_j为第j种重金属元素的实测值；a_j、b_j、c_j为第j种重金属元素所对应的各评价等级的标准值；

求出评价因子中各元素隶属于各评价等级的程度后即建立模糊关系矩阵R：

(2)层次分析法确定权重

(21)、确定评价因子U＝{Cr、Ni、Cu、Zn、Pb}，采用单项污染指数法对5种重金属元素的数据进行处理，

D_ij＝c_ij/S_i

其中，D_ij表示第j个采样点中第i项元素指标的标度值；c_ij表示第i项元素指标的测量值，s_i表示与第i项重金属元素相对应的3级标准值的算术平均值；

(22)、构建判断矩阵D_j，即第j个土壤采样点的各元素因子之间的相对程度，

(23)、求解判断矩阵的的最大特征值和与之对应的特征向量，并进行一致性检验，

(n为判断矩阵的阶数)，

其中，λ_max为判断矩阵的最大特征值；W为相应的特征向量，组成特征向量的每一个元素W_i即为所要求的层次单排序的权重值；CI为一致性检验指标；RI为随机一致性指标均值；CR为一致性比率，对于n＞3的判断矩阵，当CR≤0.10时认为A的不一致程度在容许范围内，则表示通过检验，当CR＞0.10时，则判断矩阵没有通过一致性检验，要对判断矩阵作适当的修正并继续检验直至CR≤0.10；

(24)、采用层次赋权法计算出若干个时间段的评价因子中各元素的权重值后，将得出的当前时间段的各评价因子的权重值代入拉格朗日乘子，得出各个时间段内对应的Cr、Ni、Cu、Zn、Pb重金属含量的实时权重W_k。

(3)土壤环境质量模糊综合评价

当全部因素权重均衡时选择模糊综合评价模型中的加权学平均模型M(·，+)，通过隶属度函数计算所得的模糊关系矩阵R以及实时权重W_k，将各个元素因子的模糊关系矩阵分别与层次分析法确定的权重进行模糊综合运算，得出各个采样点的综合评价结果，计算如下：