論文 城市表層土壤重金屬污染分析

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1、城市表層土壤重金屬污染分析摘要本文就重金屬在某城市五類區(qū)域的濃度分布，利用Surfer軟件繪出了八種重金屬在該城區(qū)的分布圖，我們保持單一變量法，對每種元素在整個(gè)區(qū)域的分布情況，利用會等高線思想?yún)R出圖1至圖8。問題一根據(jù)單因子指數(shù)和內(nèi)梅羅指數(shù)（和分別表示污染物的測量值和背景值）確定五個(gè)城區(qū)的金屬污染程度。并利用（表示每種污染物的相對重要性比值，為各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重）對內(nèi)梅羅指數(shù)進(jìn)行了加權(quán)平均修正，得出：區(qū)域名稱修正綜合污染指數(shù)污染等級生活區(qū)2.569中度污染工業(yè)區(qū)8.374重度污染山區(qū)1.214輕度污染交通區(qū)5.784重度污染公園綠地區(qū)2.227中度污染在問題二中，本文先進(jìn)行橫縱比較，初

2、步得工業(yè)區(qū)Hg的污染程度最嚴(yán)重，然后建立主成分分析模型，利用模型一中的單因子指數(shù)，建立矩陣，利用matlab進(jìn)行處理后，得到相關(guān)系數(shù)矩陣，計(jì)算的八個(gè)特征值分別為：6.3757，0.9437，0.4392，0.2415，0，0，0，0。據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率得出三個(gè)主成分，由此確定工業(yè)區(qū)Hg、Cu，交通區(qū)As、Hg，生活區(qū)Cu為重金屬污染的主要原因。問題三從三個(gè)側(cè)面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷重金屬污染物的三個(gè)傳播特征：以污染源為圓心逐步向外擴(kuò)散;以工業(yè)區(qū)為主要傳播重心，隨以重金屬富集明顯的路徑進(jìn)行傳播;某些重金屬不會擴(kuò)散，其在土壤的穩(wěn)定性很強(qiáng)，在一定時(shí)期內(nèi)不會傳播。參考地震源的位置確定采用Geiger

3、定位方法，考慮單一污染物的濃度分布情況，利用Inglada方法進(jìn)行初值的計(jì)算得（和分別為污染源、觀測點(diǎn)坐標(biāo)，分別為觀測點(diǎn)、污染源濃度）。利用Geiger方法迭代校正，確定Cu污染源位置在,的范圍。在問題四中，我們充分考慮了模型三的靜態(tài)特征，還應(yīng)該收集土壤的固相、液相、氣相和PH值以及重金屬元素的毒理性的相關(guān)信息。此外，我們還化靜態(tài)為動態(tài)加入時(shí)間參變量，提高了模型三的準(zhǔn)確度。整合以上信息，可以利用差分方程建立模型求解。19關(guān)鍵詞：單因子指數(shù)內(nèi)梅羅指數(shù)主成分分析法Geiger定位法Inglada方法一、問題重述隨著城市經(jīng)濟(jì)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

4、突出。對城市土壤地質(zhì)環(huán)境異常的查證，以及如何應(yīng)用查證獲得的海量數(shù)據(jù)資料開展城市環(huán)境質(zhì)量評價(jià)，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(diǎn)。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(jìn)行調(diào)查。為此，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(gè)采樣點(diǎn)對表層土（0~10厘米深度）進(jìn)行取樣、編號，并用GPS記錄采樣點(diǎn)的位置。應(yīng)用專門儀器測試分析，獲得了每個(gè)樣本所含的多種化學(xué)元素的濃度數(shù)據(jù)。另一方面，按照2公里的間

5、距在那些遠(yuǎn)離人群及工業(yè)活動的自然區(qū)取樣，將其作為該城區(qū)表層土壤中元素的背景值。附件1列出了采樣點(diǎn)的位置、海拔高度及其所屬功能區(qū)等信息，附件2列出了8種主要重金屬元素在采樣點(diǎn)處的濃度，附件3列出了8種主要重金屬元素的背景值。現(xiàn)要求你們通過數(shù)學(xué)建模來完成以下任務(wù)：(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)分析所建立模型的優(yōu)缺點(diǎn)，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？二、問題

6、分析本問題是關(guān)于環(huán)境生物和地址學(xué)相結(jié)合的模型問題，附件給出了區(qū)域、采樣點(diǎn)的坐標(biāo)位置、海拔以及污染物濃度一系列的數(shù)據(jù)。四個(gè)問題從不同的側(cè)面要求我們討論污染程度、主要原因、傳播特征以及污染源的位置確定，最終是希望我們客觀全面的研究地質(zhì)環(huán)境的演變模式，從而有效地解決環(huán)境污染問題。問題一：基于附件1中采樣點(diǎn)的位置和附件2中8中重金屬元素在各個(gè)區(qū)域內(nèi)的分布情況，運(yùn)用surfer軟件繪出下列8個(gè)等濃度圖?？紤]重金屬在該城區(qū)的空間分布情況時(shí)，我們針對每種元素對不同的5個(gè)區(qū)域進(jìn)行了繪制，在分析該城區(qū)重金屬的污染程度時(shí)，我們針對每類區(qū)域的8種重金屬的濃度，采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行污

7、染程度的分析。并且在此基礎(chǔ)上，我們對內(nèi)梅羅指數(shù)進(jìn)行了修正，得出比較客觀的修正值，讓結(jié)果變得更加準(zhǔn)確。問題二：首先進(jìn)行橫向比較和縱向比較，初步進(jìn)行直觀判斷，然后進(jìn)行主成分分析，得出三個(gè)主成分，和初步分析的結(jié)果基本吻合。19問題三：分別從不同側(cè)面進(jìn)行分析，即：縱橫坐標(biāo)、海拔、區(qū)域以及重金屬污染物固有的一些特性，然后跟確定地震源的確定方法進(jìn)行比較和借鑒，我們采用了經(jīng)典的Geiger定位法，并且還運(yùn)用Inglada方法進(jìn)行初值的計(jì)算。然后再用Geiger進(jìn)行迭代校正。這樣是結(jié)