表层土壤重金属污染分析

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1、2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）：A我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名

2、号的话）：所属学校（请填写完整的全名）：天水师范学院参赛队员(打印并签名)：1.张燕山2.黄文第3.张等彦指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：孙小科赵文波日期：2011年9月12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：评阅人评分备注全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：表层土壤重金属污染分析摘要本文以某城区表层土壤中重金属污染浓度的采样数据为基础，首先通过对数据进行正态化及插值处理，然后基于Matla

3、b绘图工具获得了8种重金属元素在该地区的污染分布情况（见图2-图8）。这些图分别直观地反映了不同污染物在空间的浓度分布情况，例如，Hg主要分布在交通区，其次是山区、工业区（图6）；Ni主要分布在交通区，其次是山区、工业区、生活区（图7）；Pb主要分布在工业区，其次是生活区、公园绿地区、交通区、山区（图8）；Zn主要分布在交通区，其次是生活区、工业区、公园绿地区（图9）等。其次，分析了各种污染物的污染指数及来源情况。采用及求得综合污染指数表，用SPSS计算本区重金属污染相关性及各区污染分布。结果表明：研究区土壤中8重金属有不同程度人为因素造成，特别是工业和交通。最后，为了确定污染源的最佳位

4、置，将平面区域网格化，设平面上一点的污染浓度为，用插值法反距离插值法在整个区域得到其他未知点上的函数值。污染源的搜索即为使得在某邻域内该点处函数值最大，即(污染源)。然后通过matlab软件搜索出了不同重金属污染源的位置，与前期绘制的图形结果相吻合，进一步证实了模型的合理性。关键词：功能区；重金属污染；插值法；污染源1.问题的提出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。现对某城市城区土壤地质环境进

5、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记录采样点的位置。应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的8种重金属元素的浓度数据。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。并按照功能将城区划分为生活区、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。有以上数据，通过处理分析给出了8种主要重金属元素在该城区的空间分布，分析该城区内不同区域重金属的污染程度，说明重金属污

6、染的主要来源。分析重金属污染物的传播特征，如何建立模型，来确定污染源的位置。1.问题分析由于抽样的偶然性以及人为因素，导致采集所得的数据具有较大的变异性，首先采用spss11、5软件对数据进行处理，经过标准化或对数处理后，使得各种金属元素含量均近似服从正态分布，进行各种分析。其次，利用matlab软件绘制出各种重金属元素在该地区的空间分布图。最后，通过分析重金属污染物的传播途径，建立相应的传播模型来确定污染源的位置。2.1各种重金属元素的空间分布图1：各功能区分布图图2：该地区重金属As的空间分布图图3：该地区重金属Cd的空间分布图图4：该地区重金属Cr的空间分布图图5：该地区重金属Cu

7、的空间分布图图6：该地区重金属Hg的空间分布图图7：该地区重金属Ni的空间分布图图8：该地区重金属Pb的空间分布图图9：该地区重金属Zn的空间分布图图2-图9表示各重金属在本区中的分布，以图7为例：随着颜色的趋红，其土壤金属含量增大，由图可基本估计出Ni污染最严重的区域可能在工业区。通过对以上各种重金属元素的空间分布图和各元素的污染程度分布图可知：工业区土壤中Cu的含量最高。其它功能区Cu含量顺序依次是工业区>交通繁忙区>生活区。交