从二维到三维城市地球化学

以下为文章摘要,如需全文,请订阅我们的产品。

1、前言

城市地球化学与健康、污染、城市规划、城市发展、经济、资源管理(土壤、水)以及表土和底土的利用(城市农业等)等各种问题都有关系。它需要从更加广泛的角度——从样品到采样点、部分区域到整个城市——并且把表土、底土、较深的地下、水(包括地下水)、沉积物、空气等城市系统的各个组成部分联系起来考虑。

城市表土和底土的地球化学成分可能有天然(地质)和人造(人为)的两种来源。工业与采矿活动是表土和底土的点状与面状污染的常见来源。其他来源包括服务活动、农业、交通、下水道泄漏、个别家庭使用的油箱泄漏、废物存放等,而在铺设地区、花园、足球场、高尔夫球场等地方使用的杀虫剂则是另一个重要的污染来源。一些人为废弃物被用来填充场地,比如拆除废弃物(其中包括油漆、灰泥、变压器油(transformer oils)中的多氯联苯(PCB)等)。特别是工业和采矿废弃物经常被用于工厂附近或者城市其他地方的建筑或土木工程。通常很难或根本不可能查明这些废弃物在城市里的使用情况;它们可能是扩散性污染的重要来源。

2、表土和底土地球化学数据可视化的最新现状

地球化学信息的可视化可能跟数据的统计处理和空间处理都有关系,既可以反映经过验证的数据,又可以反映解释出来的数据。

在地球化学方面没有特定专业知识的各种最终用户(如开发者、城市规划者)都需要在形式上易于理解和使用的产品。在这种情况下,仅提供原始数据看来是不合恰的,应该提供方便使用的经过解释的数据集。数据的可视化也应该适当,并且要与数据的使用目的或预期用途联系起来。

经过初步的统计处理,可以获得大概的了解,包括:最大和最小百分比以及数据分布状况(直方图)。由于数据的分布一般都是非高斯分布,所以不能使用经典的统计方法。最常用的统计方法包括:箱形图、主成分分析(PCA)和聚类分析。

3、今后需求和存在的差距

有人认为,关于顶积土的土壤地球化学特征和地质条件的知识(如果可用)普遍都是二维形式的,而且由于缺乏深部三维信息,所以目前还缺乏开展城市3D重建的足够基础。因此城市需要知道与地球化学质量有关的表土和底土的更好的知识(几何的与结构的),既要依据自然基线和异常,又要考虑具有弥漫性的来自点源的人为污染。为了满足这些今后的3D甚至潜在的4D(时间和预测)需求,改进对这些信息的数据采集、管理、可视化及同时(或综合)使用都是至关重要的。

4、结论

二维土壤地球化学填图主要与人类健康问题有关,已经有大量文献报道。相比之下,土壤地球化学的三维表征还不太成熟。这就可以解释为什么在场地重新开发过程中会遇到许多不可预见的污染问题,并导致出现意想不到的成本增加、工期延误和不良的公共关系。

因此,在完善土壤地球化学数据的采集和管理方法的同时,还需要通过研究来开发出一种新的方法,以便能在重新开发项目尺度上了解表土/底土的地球化学特征与质量,实现3D和潜在的(时间的和可预测的)4D建模以及充分的可视化,并得到广泛的最终用户(开发者、顾问、城市规划者等)的肯定和认可。这就需要充分考虑到土壤的结构特点(尤其是复杂的人为堆积及其质量)、自然基线和异常以及点状和面状的人为污染。

如果要优化城市中的重新开发项目、发现可以预见的污染问题并实现对挖掘物的成功管理(包括在当地被再利用的可能性、处置成本等),就必需在城市规划的早期阶段了解表土/底土的三维地球化学信息。所有这些方面都与城市的可持续发展密切相关。

未经允许不得转载:地学情报 » 从二维到三维城市地球化学

赞 (0)