城市表层土壤重金属污染分析

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1、城市表层土壤重金属污染分析摘要本文通过对问题所给数据的筛选处理，得出了重金属污染传播的主要特征，对问题进行了如下解决：对问题（1）：首先通过所给数据并运用Mtlab软件画出了8种主要的重金属元素在该城区的空间分布，然后运用统计学原理对问题所给的数据进行筛选处理（借助软件SPSS运用箱图检查法对所给数据中不符合正态分布的采样点进行剔除），最终得到标准数据，通过计算样本的地质累积指数分析了该城区内不同区域重金属的污染程度。对问题（2）：借助问题（1）中所得的标准数据，首先对每个功能区的重金属污染进行分析，然后对整个城区总体进行分析，做出相应的浓度分布图。得出重金属的污染

2、主要原因是工业污染，其次是交通污染和生活垃圾污染。对问题（3）：对问题（4）：客观的分析了问题（3）所建立模型的优缺点，考虑样本的采集过程及重金属的传播特征，认为还需收集：一.对重金属传播有明显影响的外部因素的信息，如该城区的河流与绿地的分布情况，气候特征，以及人类活动的影响程度，政府对环境污染的治理力度等；二.对重金属传播有明显影响的内部因素的信息，如重金属的有关化学性质。通过对这些问题的综合考虑，建立了更加合理的模型。最后本文还对城市如何治理重金属污染给出了建议，并对模型在现实中的应用价值进行了详细讨论。关键词：重金属污染正态分布箱图检查法地质累积指数一．问题重

3、述随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。现对某城市城区土壤地质环境进行调查。为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位

4、置。应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。附件1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附件2列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度，附件3列出了8种主要重金属元素的背景值。现要求你们通过数学建模来完成以下任务：(1)给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。(2)通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。(3)分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。(4)分析你所建立

5、模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集什么信息？有了这些信息，如何建立模型解决问题？二．问题分析问题给出了某城区通过调查取样所得到的样本点数据，数据中包含采样点的位置、海拔高度及其所属功能区，8种主要重金属元素的背景值以及在采样点处的浓度。可以通过统计原理对数据进行筛选，得到服从正态分布的标准数据。问题（1），要想得到8种主要重金属元素在该城区的空间分布就必须对筛选后的样本数据进行分析，根据分析结果建立适当的空间坐标系来反映各重金属元素在该城区的空间分布，要想说明重金属的污染程度就需选择一个参照标准。（本文我们参照地质累积指数）。用分析得出的结果

6、与参照标准相比来判别污染程度的严重性。问题（2），仍然通过对处理后的数据的分析，对各金属元素污染浓度数据进行纵向的比较，找出各金属污染元素在不同地区的污染程度，再根据各地区周围环境特征和金属元素自身的特性，找出各重金属污染的主要原因。问题（3），问题（4），三.模型假设：1：假设重金属的扩散是不受任何外力的布朗运动；2：假设污染源可近似看:作质点。3：四.符号说明五.问题求解问题一的求解过程：首先对题目所给的相关数据进行预处理采样数据借助SPSS软件，通过箱图快速检查法进行异常值剔除，处理结果见下表：　AsCdCrCuHgNiPbZn生活区数值范围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剔除个数03543224工业区数值范围1.50-14.50100.0-620.010.00-100.0010.00-200.000-7005.0-42.030.00-160.0050.00-300.00剔除个数23125035山区数值范围2.00-7.1040.00-300.0015.00-80.003.00-30.005.00-90.004.00-28.0020.00-55.0030.00-12