【文献分享学习】基于数据融合的土壤环境质量评价模型及其在河北省的应用
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原名：A Soil Environmental Quality Assessment Model Based on Data Fusion and Its Application in Hebei Province
译名：基于数据融合的土壤环境质量评价模型及其在河北省的应用
原文地址：https://doi.org/10.3390/su12176804
发表期刊：Sustainability
发表年份：2021年
通讯作者：Yanbin Wu
通讯作者单位： 河北经贸大学管理科学与工程学院
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亮点
提出了一种基于驱动力-压力-状态-冲击响应（DPSIR）模型和数据融合的土壤环境质量评价模型。
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文章简介
土壤污染已成为我国最重要的环境问题之一。全面、客观地评价土壤环境质量是十分重要的。提出了一种基于驱动力-压力-状态-冲击响应（DPSIR）模型和数据融合的土壤环境质量评价模型。首先选取了18个评价指标，包括产业化指数、重金属污染指数、有机污染指数、潜在生态风险指数、人类健康风险指数等综合指标，以及人口密度、化肥/农药施用强度等单项指标，然后，建立层次分析模型，利用层次分析法（AHP）计算各指标的权重。根据中国大陆32个省级行政区划指标值的四分位数，对各指标值进行标准化分级。最后用18个指标标准值的加权平均值计算土壤环境质量指数（SEQI）。并将该评价模型应用于河北省土壤质量评价。
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研究方法
1. DPSIR模型
DPSIR模型是生态环境系统评价中常用的指标体系。将评价指标分为驱动力、压力、状态、影响、反应五个模块。在评价土壤环境质量时，这五个模块可以解释如下所示：
（1） 驱动力：是指工业发展、人口增长等社会经济发展因素导致土壤环境质量的变化，是直接推动土壤环境变化的最原始的关键因素。
（2） 压力：指驱动力作用后直接施加在土壤环境质量上的压力。与驱动力相似，压力是指引起土壤环境变化的外部因素，如企业污水、农药、化肥施用等。驱动力对土壤环境质量的影响是隐性的，而压力的作用是显性的。
（3） 状态：指在上述压力下土壤环境的污染状况，如土壤中的有机污染和重金属污染。
（4） 影响：指当前土壤环境条件对人类健康和社会经济的影响，如潜在的生态风险、人类健康风险等。
（5） 对策：指防止土壤污染的对策、政策和环境技术，如土壤环境恢复、政府环保投入、政策等。
2.构建评价指标体系
3.评价指标标准化
指标的原始值不能直接用于模型中，因为每个指标的单位、值和计算方法都有很大差异，很难进行比较。需要数据标准化。采用评分法将18项指标标准化为[0,1]范围。定级标准主要参照国家、地方、行业标准，如《农用地土壤污染土壤环境质量风险控制标准》、《开发用地土壤污染土壤环境质量风险控制标准》、《中国统计年鉴》以及国家统计局网站。
通过对上述指标的综合评价来描述土壤环境质量，计算各指标的权重和标准值后，将18个指标的标准值加权平均，计算出土壤环境质量指数（SEQI）。计算
公式如下：
式中的结果在[0,1]之间标准化。值越大越好土壤环境质量不容乐观。我们将评估结果分为4个等级，使用上下两级四分位数：（0.75，1）表示土壤环境质量优良(0.5，0.75]表示中等状态(0.25,0.5]，警报状态；和（0，0.25），一个坏的状态。
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研究结果
利用该评价模型得到的河北省农业用地土壤质量指数为0.5815，工业用地土壤质量指数为0.5127，表明农业用地土壤环境质量处于中等状态，工业用地土壤环境质量接近警戒状态。从DPSIR模型的角度看，由表7中的标准层值di可以看出，压力（D2）在（0.25，0.5）范围内，说明土壤环境质量压力处于警戒状态。农用地X8（施肥强度）和X9（农药施用强度）的标准值在（0.25,0.5）之间，说明农药施用造成的压力较大。工业用地（D3）污染现状为0.4150，比农业用地严重。当冲击（D4）处于中等状态时，响应（D5）非常好。而X15的标准值为0.01，说明环保投入极低，处于极低状态。因此，河北省应加大对土壤污染防治的投入。
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研究结论
提出了一种基于DPSIR模型的土壤环境质量评价方法。选取了18个评价指标，构建了层次分析模型，运用层次分析法计算了各指标的权重，并对各指标的值进行了标准化分级。土壤环境质量由这些指标的加权平均值计算。应用该方法对河北省工农业用地土壤质量进行了评价。结果表明，河北省农业用地土壤环境质量处于中等水平，工业用地接近警戒状态。土壤污染的压力主要来自工业污染物的排放和农药化肥的施用。具体而言，河北省农药施用强度已达极限值，河北省环保投入水平极低，必须引起重视。
就本文的研究方法而言，文章所采用的DPSIR模型的指标选择可以进一步优化。例如，可以将生态环境指数添加到影响中。此外，由于DPSIR模型中的压力和驱动力只与工农业生产相吻合，对居民区、道路等区域影响不大，因此本文仅对河北省工农业区的土壤环境质量进行评价。在今后的研究中，可以设计一个更为综合的评价模型来评价城市土壤环境中不同的土壤施用类型，也可以设计一个更为综合的评价模型来评价土壤环境中不同的土壤施用类型，今后可以对影响河北省土壤质量的因素进行深入分析。