土壤污染溯源方法与实践——以经济快速发展区场地为例

本书是一本全面阐述场地土壤污染源解析方法与应用成果的专著，阐明了经济快速发展区的场地特性，概述了溯源传统方法及新技术，针对不同尺度、不同场景、不同污染物研发了特异性的源解析手段并开展了案例分析，延伸了农药新污染物筛查与风险以及土壤-地下水的污染诊断方法，突出了研究成果的系统性、创新性和实用性。该书提出的场地土壤污染溯源方法体系可以支持土壤污染责任认定，减少污染物向土壤持续输入，实现土壤污染精准防控，进而为场地修复及再利用提供技术支撑。本书可供环境科学、土壤学、地理学、生态学等相关专业技术人员、管理人员、教师和研究生参考。

丛书序
序
前言
第1章经济快速发展区场地特性1
1.1经济快速发展区场地自然特性1
1.1.1气候特征1
1.1.2土壤性质3
1.1.3水文地质4
1.2经济快速发展区场地及污染源排放分布特征9
1.2.1典型场地分布9
1.2.2场地污染源排放特征22
1.3经济快速发展区场地土壤污染状况35
1.3.1京津冀土壤污染状况35
1.3.2珠三角土壤污染状况40
1.3.3长江经济带土壤污染状况43
1.4本章小结43
参考文献45
第2章经济快速发展区场地土壤污染的溯源方法47
2.1基于源清单的土壤污染溯源方法47
2.1.1排放清单法47
2.1.2物质流分析48
2.2基于受体模型的土壤污染溯源方法48
2.2.1数理统计48
2.2.2化学质量平衡法49
2.2.3同位素比值法50
2.3基于扩散模型的土壤污染溯源方法51
2.3.1大气扩散与沉降模型51
2.3.2包气带水与地下水扩散模型53
2.3.3土壤溶质运移模型55
2.3.4多介质扩散与传输模型57
2.4土壤污染溯源的新技术与新方法58
2.4.1数据挖掘58
2.4.2机器学习60
2.4.3随机森林算法62
2.4.4地理探测器64
2.5多尺度场地土壤污染溯源方法67
2.5.1基本理念67
2.5.2方法框架67
2.6本章小结68
参考文献68
第3章经济快速发展区场地土壤重金属污染溯源71
3.1区域尺度场地土壤重金属溯源71
3.1.1经济快速发展区重金属物质流分析71
3.1.2典型区域土壤重金属排放清单溯源78
3.1.3耦合正定矩阵-同位素-物质流的重金属溯源79
3.2园区尺度场地土壤重金属溯源89
3.2.1典型工业园区土壤中重金属分布特征89
3.2.2耦合大气传输-沉降模型的重金属溯源91
3.3厂区尺度场地土壤重金属溯源100
3.3.1耦合受体模型与地理探测器的重金属溯源100
3.3.2基于同位素比值-贝叶斯混合模型的重金属溯源104
3.4本章小结106
参考文献107
第4章经济快速发展区场地土壤多环芳烃污染溯源109
4.1园区尺度场地土壤多环芳烃溯源109
4.1.1典型园区土壤及大气中多环芳烃分布特征109
4.1.2园区尺度基于多介质传输-化学质量平衡的多环芳烃溯源111
4.1.3基于大气传输-沉降模型的多环芳烃溯源119
4.2厂区尺度场地土壤多环芳烃溯源122
4.2.1焦化行业场地土壤及大气中多环芳烃分布特征122
4.2.2基于正定矩阵分析-化学质量平衡的多环芳烃溯源124
4.2.3厂区尺度基于多介质传输-化学质量平衡的多环芳烃溯源128
4.3本章小结130
参考文献130
第5章经济快速发展区场地土壤挥发性有机物污染溯源132
5.1区域尺度场地土壤挥发性有机物溯源132
5.1.1石化行业挥发性有机物排放清单132
5.1.2基于排放清单-沉降模型的挥发性有机物溯源135
5.2园区尺度场地土壤挥发性有机物溯源140
5.2.1典型园区土壤及大气中挥发性有机物分布特征140
5.2.2基于正定矩阵-沉降模型的挥发性有机物溯源144
5.3本章小结157
参考文献157
第6章经济快速发展区场地土壤农药污染诊断与评估159
6.1农药母体的可疑物靶向筛查159
6.1.1可疑污染物筛查技术策略159
6.1.2农药母体的可疑物筛查与鉴定168
6.1.3场地土壤农药污染的生态风险评估179
6.2农药母体的转化产物筛查182
6.2.1农药转化产物的筛查与鉴定182
6.2.2农药转化产物的定量与半定量分析184
6.2.3典型农药转化路径及潜在风险185
6.3本章小结187
参考文献188
第7章经济快速发展区场地土壤-地下水污染精准诊断方法190
7.1土壤-地下水污染物迁移过程模拟算法190
7.1.1随机游走梅特罗波利斯算法191
7.1.2延迟拒绝自适应梅特罗波利斯算法191
7.1.3差分进化自适应梅特罗波利斯算法193
7.2基于自适应机器学习的污染过程模拟193
7.2.1基于高斯过程的替代模型构建194
7.2.2基于自适应GP的MCMC模拟196
7.2.3地下水污染源参数和渗透系数的联合反演196
7.3基于自适应多保真度的污染过程模拟201
7.3.1基于GP的多保真度模拟202
7.3.2自适应多保真度数据同化算法203
7.3.3基于多保真度模拟的地下水污染源识别203
7.3.4非饱和地下水模型参数反演205
7.4基于差分进化自适应的污染过程模拟208
7.4.1DREAM（KZS）算法原理208
7.4.2高维地下水污染源识别210
7.5本章小结212
参考文献213
第8章结论与展望215
8.1结论215
8.2展望216