城市表層土壤重金屬污染分析——論文

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1、2011高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽承諾書(shū)我們仔細(xì)閱讀了中國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的競(jìng)賽規(guī)則.我們完全明白，在競(jìng)賽開(kāi)始后參賽隊(duì)員不能以任何方式（包括電話、電子郵件、網(wǎng)上咨詢等）與隊(duì)外的任何人（包括指導(dǎo)教師）研究、討論與賽題有關(guān)的問(wèn)題。我們知道，抄襲別人的成果是違反競(jìng)賽規(guī)則的,如果引用別人的成果或其他公開(kāi)的資料（包括網(wǎng)上查到的資料），必須按照規(guī)定的參考文獻(xiàn)的表述方式在正文引用處和參考文獻(xiàn)中明確列出。我們鄭重承諾，嚴(yán)格遵守競(jìng)賽規(guī)則，以保證競(jìng)賽的公正、公平性。如有違反競(jìng)賽規(guī)則的行為，我們將受到嚴(yán)肅處理。我們參賽選擇的題號(hào)是（從

2、A/B/C/D中選擇一項(xiàng)填寫(xiě)）：A我們的參賽報(bào)名號(hào)為（如果賽區(qū)設(shè)置報(bào)名號(hào)的話）：04505所屬學(xué)校（請(qǐng)?zhí)顚?xiě)完整的全名）：德州學(xué)院參賽隊(duì)員(打印并簽名)：1.翟明元2.張小鳳3.鄒菲指導(dǎo)教師或指導(dǎo)教師組負(fù)責(zé)人(打印并簽名)：趙學(xué)杰高秀蓮日期：2011年9月12日賽區(qū)評(píng)閱編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）：2011高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽編號(hào)專(zhuān)用頁(yè)賽區(qū)評(píng)閱編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）：賽區(qū)評(píng)閱記錄（可供賽區(qū)評(píng)閱時(shí)使用）：評(píng)閱人評(píng)分備注全國(guó)統(tǒng)一編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)送交全國(guó)前編號(hào)）：全國(guó)評(píng)閱編號(hào)（由全國(guó)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)

3、行編號(hào)）：基于系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)的城市表層土壤重金屬污染分析摘要本文針對(duì)城市表層土壤重金屬污染問(wèn)題，首先對(duì)各重金屬元素進(jìn)行分析，然后對(duì)各種重金屬元素的基本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及無(wú)量綱化處理，再對(duì)各金屬元素進(jìn)行相關(guān)性分析，最后針對(duì)各個(gè)問(wèn)題建立模型并求解。針對(duì)問(wèn)題一，我們首先利用EXCEL和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)各金屬元素的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再利用Matlab軟件繪制出該城區(qū)內(nèi)8種重金屬元素的空間分布圖最后通過(guò)內(nèi)梅羅污染模型：，其中為所有單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值，為土壤環(huán)境中各單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值。得到各區(qū)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，進(jìn)而求得污染程度

4、為：功能區(qū)生活區(qū)工業(yè)區(qū)山區(qū)主干道路區(qū)公園綠地區(qū)污染程度土壤、作物受中度污染土壤、作物受?chē)?yán)重污染尚清潔土壤、作物受?chē)?yán)重污染超標(biāo)針對(duì)問(wèn)題二,我們首先利用EXCELL軟件畫(huà)出8種元素在各個(gè)區(qū)內(nèi)相對(duì)含量的柱狀圖，由圖可以明顯地看出各個(gè)區(qū)內(nèi)各種元素的污染情況，然后再根據(jù)重金屬元素污染來(lái)源及傳播特征進(jìn)行分析，可以得出工業(yè)區(qū)及生活區(qū)重金屬的堆積和遷移是造成污染的主要原因，Cu、Hg、Zn主要在工業(yè)區(qū)和交通區(qū)如公路、鐵路等交通設(shè)施的兩側(cè)富集，隨時(shí)間的推移，工業(yè)區(qū)、交通區(qū)的土壤重金屬具有很強(qiáng)的疊加性，受人類(lèi)活動(dòng)的影響較大。同時(shí)城市人口密

5、度，土地利用率，機(jī)動(dòng)車(chē)密度也是造成重金屬污染的原因。針對(duì)問(wèn)題三，我們從兩個(gè)方面考慮建模即以點(diǎn)為傳染源和以線為傳染源。針對(duì)以點(diǎn)為傳染源我們建立了兩個(gè)模型：無(wú)約束優(yōu)化模型，得到污染源的位置坐標(biāo)；有衰減的擴(kuò)散過(guò)程模型得位置坐標(biāo)（8500,5500），模型為：，針對(duì)以線為傳染源我們建立了模型，并通過(guò)線性擬合分析線性污染源的位置。針對(duì)問(wèn)題四，我們?cè)谝延行畔⒌幕A(chǔ)上，還應(yīng)收集不同時(shí)間內(nèi)的樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的濃度以及各污染源重金屬的產(chǎn)生率。根據(jù)高斯?jié)舛饶Ｐ徒⒏咚剐拚Ｐ?，得到濃度關(guān)于時(shí)間和空間的表達(dá)式。在本題求解過(guò)程中，我們所建立的模型與實(shí)

6、際緊密聯(lián)系，有很好的通用性和推廣性。但在求點(diǎn)污染源時(shí)，我們假設(shè)只有一個(gè)污染源，而實(shí)際上可能有多個(gè)點(diǎn)污染源，從而使得誤差增大，或者使污染源的位置夠不準(zhǔn)確。 關(guān)鍵詞內(nèi)梅羅污染模型無(wú)量綱化相關(guān)性回歸模型高斯?jié)舛饶Ｐ?9一、問(wèn)題重述俗話說(shuō)：“一方水土養(yǎng)一方人”。城市是人類(lèi)活動(dòng)最密集的地區(qū)，但在廢物處理設(shè)施仍不發(fā)達(dá)的絕大多數(shù)地區(qū),城市及其周邊土壤依然發(fā)揮著重要的容納和凈化污染物的功能,在強(qiáng)烈的環(huán)境負(fù)荷沖擊下,土壤的服務(wù)功能面臨極大的威脅,換言之,土壤的緩沖凈化功能將接近極限并有被超過(guò)的危險(xiǎn),因而將導(dǎo)致嚴(yán)重土壤污染的產(chǎn)生,而其結(jié)果

7、將是長(zhǎng)遠(yuǎn)和危險(xiǎn)的。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(lèi)活動(dòng)對(duì)城市環(huán)境質(zhì)量的影響日顯突出。人類(lèi)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)。我們將城區(qū)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)五個(gè)部分，分別進(jìn)行土壤地質(zhì)環(huán)境的調(diào)查，對(duì)城市環(huán)境質(zhì)量做出評(píng)價(jià)，希望能有效控制重金屬污染物的排放及擴(kuò)散，制定相關(guān)措施保護(hù)好我們賴以生存的周邊環(huán)境，根據(jù)題意，本文需要解決的問(wèn)題有：(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

8、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)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(wèn)題？二、模型假設(shè)⑴不考慮元素間的相互作用的影響⑵短期內(nèi)重金屬元素的物理、化學(xué)變化及遷移對(duì)周?chē)h(huán)境影響不大⑶假設(shè)附錄中所給8種重金屬元素的背景值真實(shí)⑷不考慮歷史沉積的重金