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通過(guò)對(duì)問題所給數(shù)據(jù)的篩選處理，得出了重金屬污染傳播的主要特征，對(duì)問題進(jìn)行了如下解決：對(duì)問題（1）：首先通過(guò)所給數(shù)據(jù)并運(yùn)用Mtlab軟件畫出了8種主要的重金屬元素在該城區(qū)的空間分布，然后運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)問題所給的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選處理（借助軟件SPSS運(yùn)用箱圖檢查法對(duì)所給數(shù)據(jù)中不符合正態(tài)分布的采樣點(diǎn)進(jìn)行剔除），最終得到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算樣本的地質(zhì)累積指數(shù)分析了該城區(qū)內(nèi)不同區(qū)域重金屬的污染程度。對(duì)問題（2）：借助問題（1）中所得的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，首先對(duì)每個(gè)功能區(qū)的重金屬污染進(jìn)行分析，然后對(duì)整個(gè)城區(qū)總體進(jìn)行分析，做出相應(yīng)的濃度分布圖。得出重金屬的污染

2、主要原因是工業(yè)污染，其次是交通污染和生活垃圾污染。對(duì)問題（3）：對(duì)問題（4）：客觀的分析了問題（3）所建立模型的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮樣本的采集過(guò)程及重金屬的傳播特征，認(rèn)為還需收集：一.對(duì)重金屬傳播有明顯影響的外部因素的信息，如該城區(qū)的河流與綠地的分布情況，氣候特征，以及人類活動(dòng)的影響程度，政府對(duì)環(huán)境污染的治理力度等；二.對(duì)重金屬傳播有明顯影響的內(nèi)部因素的信息，如重金屬的有關(guān)化學(xué)性質(zhì)。通過(guò)對(duì)這些問題的綜合考慮，建立了更加合理的模型。最后本文還對(duì)城市如何治理重金屬污染給出了建議，并對(duì)模型在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了詳細(xì)討論。關(guān)鍵詞：重金屬污染正態(tài)分布箱圖檢查法地質(zhì)累積指數(shù)一．問題重

3、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(dòng)對(duì)城市環(huán)境質(zhì)量的影響日顯突出。對(duì)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(píng)價(jià)，研究人類活動(dòng)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(dòng)影響的程度不同?，F(xiàn)對(duì)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(duì)表層土（0~10厘米深度）進(jìn)行取樣、編號(hào)，并用GPS記錄采樣點(diǎn)的位

4、置。應(yīng)用專門儀器測(cè)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公里的間距在那些遠(yuǎn)離人群及工業(yè)活動(dòng)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?，F(xiàn)要求你們通過(guò)數(shù)學(xué)建模來(lái)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(guò)數(shù)據(jù)分析，說(shuō)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

5、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．問題分析問題給出了某城區(qū)通過(guò)調(diào)查取樣所得到的樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含采樣點(diǎn)的位置、海拔高度及其所屬功能區(qū)，8種主要重金屬元素的背景值以及在采樣點(diǎn)處的濃度。可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)原理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，得到服從正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。問題（1），要想得到8種主要重金屬元素在該城區(qū)的空間分布就必須對(duì)篩選后的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果建立適當(dāng)?shù)目臻g坐標(biāo)系來(lái)反映各重金屬元素在該城區(qū)的空間分布，要想說(shuō)明重金屬的污染程度就需選擇一個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)。（本文我們參照地質(zhì)累積指數(shù)）。用分析得出的結(jié)果

6、與參照標(biāo)準(zhǔn)相比來(lái)判別污染程度的嚴(yán)重性。問題（2），仍然通過(guò)對(duì)處理后的數(shù)據(jù)的分析，對(duì)各金屬元素污染濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向的比較，找出各金屬污染元素在不同地區(qū)的污染程度，再根據(jù)各地區(qū)周圍環(huán)境特征和金屬元素自身的特性，找出各重金屬污染的主要原因。問題（3），問題（4），三.模型假設(shè)：1：假設(shè)重金屬的擴(kuò)散是不受任何外力的布朗運(yùn)動(dòng)；2：假設(shè)污染源可近似看:作質(zhì)點(diǎn)。3：四.符號(hào)說(shuō)明五.問題求解問題一的求解過(guò)程：首先對(duì)題目所給的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理采樣數(shù)據(jù)借助SPSS軟件，通過(guò)箱圖快速檢查法進(jìn)行異常值剔除，處理結(jié)果見下表：　AsCdCrCuHgNiPbZn生活區(qū)數(shù)值范圍2.20-10.7

7、0100.00-550.0010.00-100.0010.00-110.0010.00-110.009.00-28.0010.00-130.0050.00-350.00剔除個(gè)數(shù)03543224工業(yè)區(qū)數(shù)值范圍1.50-14.50100.0-620.010.00-100.0010.00-200.000-7005.0-42.030.00-160.0050.00-300.00剔除個(gè)數(shù)23125035山區(qū)數(shù)值范圍2.00-7.1040.00-300.0015.00-80.003.00-30.005.00-90.004.00-28.0020.00-55.0030.00-12