城市表層土壤重金屬污染分析

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1、A題城市表層土壤重金屬污染分析摘要通過對某城區(qū)所給定的土壤采樣點坐標和當?shù)氐?種重金屬元素的濃度進行分區(qū)處理后，利用Matlab軟件求出各個坐標污染物的插值，然后使用figure，surf（）函數(shù)繪制出8種重金屬元素在該城區(qū)的曲面圖（俯視框架圖），通過顏色的明暗表現(xiàn)出不同污染物的濃度分布。并通過對資料中的重金屬濃度進行數(shù)據(jù)處理，計算出相應(yīng)的重金屬濃度在該區(qū)的平均值以及標準偏差，利用拋去明顯處于正態(tài)分布之外的數(shù)值來縮小標準偏差值，以此來精確所得的平均數(shù)值。最后將所得的平均值與背景值進行對比，并確定在該城區(qū)內(nèi)不同區(qū)域重金屬的污染程度。根據(jù)該地區(qū)的地貌圖分析不同功能區(qū)內(nèi)所產(chǎn)生的主要

2、重金屬元素的種類，并將元素的種類和地理位置與客觀實際相結(jié)合，總結(jié)出重金屬污染的主要原因。通過拋去極值來精確平均值的重金屬元素在該城區(qū)中具有污染源空間分布的特點（即：在一個城區(qū)中存在排放該種重金屬的某一個或某幾個污染源），所以通過五個功能區(qū)在地圖中的分布情況以及各種重金屬的產(chǎn)生方式來最終確立污染物的擴散方式。通過計算8種污染物元素的協(xié)方差，以及使用SPSS進行因子分析，求出各個功能區(qū)污染物之間的相關(guān)聯(lián)系數(shù)，用以確定污染源的主要位置和擴散特征。關(guān)鍵詞：重金屬、污染源、標準偏差、曲面圖15問題的提出城市是人類進步、經(jīng)濟發(fā)展和社會文明的結(jié)晶，城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化與城市居民的生產(chǎn)和生

3、活休戚相關(guān)。但隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市人口的不斷增加，人類活動對城市環(huán)境質(zhì)量的影響日顯突出。通過對城市土壤地質(zhì)環(huán)境異常的查證，研究人類活動影響下城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，日益成為人們關(guān)注的焦點。按照功能劃分，城區(qū)一般可分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)及公園綠地區(qū)等，分別記為1類區(qū)、2類區(qū)、……、5類區(qū)，不同的區(qū)域環(huán)境受人類活動影響的程度不同?，F(xiàn)對某城市城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境進行調(diào)查，將所考察的城區(qū)劃分為間距1公里左右的網(wǎng)格子區(qū)域，按照每平方公里1個采樣點對表層土（0~10厘米深度）進行取樣、編號，獲得了各功能區(qū)8種主要重金屬元素在采樣點處的濃度數(shù)據(jù)及背景值，要求完成以下任務(wù)：

4、(1)給出8種主要重金屬元素在該城區(qū)的空間分布，并分析該城區(qū)內(nèi)不同區(qū)域重金屬的污染程度。(2)通過數(shù)據(jù)分析，說明重金屬污染的主要原因。(3)分析重金屬污染物的傳播特征，由此建立模型，確定污染源的位置。(4)分析你所建立模型的優(yōu)缺點，為更好地研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，還應(yīng)收集什么信息？有了這些信息，如何建立模型解決問題？一、數(shù)據(jù)整理與問題分析土壤重金屬污染主要指：砷(As)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、銅(Cu)、汞(Hg)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鋅(Zn)等重金屬元素引起的土壤污染[1]。其中，在土壤重金屬污染研究中特別關(guān)注的重金屬主要是生物毒性顯著的Hg、Cd、Pb、Cr、

5、As，還包括具有毒性的重金屬Cu、Zn等，但Cu、Zn兼具營養(yǎng)元素和污染物雙重屬性[2]。由于重金屬能在一定的幅度內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，土壤中的重金屬易發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化物，也可以與土壤中的一些無機酸反應(yīng)生成硫化物、碳酸鹽、磷酸鹽等；重金屬作為中心離子還可生成配位絡(luò)合物，與一些大分子有機物生成螯合物。直接暴露在環(huán)境中的受污染土壤顆粒能夠被動物或人所吸收，對動物和人體產(chǎn)生毒害作用；通過雨水淋溶作用，土壤中的重金屬向下緩慢滲透，可以導致地下水的污染；重金屬的活性和生物可利用性，使得重金屬較容易為植物吸收利用，進入食物鏈，進而向下遷移，增大其污染危害。整理本題對某城市城區(qū)土壤地質(zhì)

6、環(huán)境調(diào)查所得8種重金屬元素在采樣點處的濃度數(shù)據(jù)，按地區(qū)分別求出不同種污染物濃度的平均值如表1所示，標準偏差如表2所示。表1各地區(qū)重金屬元素的濃度平均值元素As(μg/g)Cd(ng/g)Cr(μg/g)Cu(μg/g)Hg(ng/g)Ni(μg/g)Pb(μg/g)Zn(μg/g)功能區(qū)16.27289.9669.0249.493.0418.3469.11237.01功能區(qū)27.25393.1153.41127.54642.3619.8193.04277.93功能區(qū)34.04152.3238.9617.3240.9615.4536.5673.29功能區(qū)45.71360.015

7、8.0562.21446.8217.6263.53242.85功能區(qū)56.26280.5443.6430.19114.9915.2960.71154.24平均值3.61303113.23512.33169范圍1.8~5.470~19013~496.0~20.419~514.7~19.919~4341~97注：加粗加斜為在正常值范圍中的數(shù)字15表2各地區(qū)重金屬元素的濃度標準偏差元素As(μg/g)Cd(ng/g)Cr(μg/g)Cu(μg/g)Hg(ng/g)Ni(μg/g)Pb(μg/g)Zn(μg/g