城市表层重金属污染论文

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1、城市表层土壤重金属污染分析摘要本文以城市表层土壤重金属污染为研究对象，分析了8种主要重金属元素在该城区的空间分布、污染程度和原因，建立模型确定污染源的位置，并对模型改进使之能更好的研究城市地质环境的演变模式。对于问题一，首先对数据预处理剔除异常点并进行无量纲化处理，绘出8种重金属的海拔图和等高线图，得出空间分布为：重金属污染集中在海拔较低处，污染程度随海拔的升高而降低，铬、铜、汞、铅、锌的分布集中在一起。镉分布较广，各功能区分布不一等结论。然后建立尼梅罗模型，由第区组种重金属实际值，种重金属背景值的平均值，得到单因子污染指数，求得尼梅罗污染指数为：根据此式得到不同区域各个重金属的

2、尼梅罗污染指数，对每个区域的8种重金属的尼梅罗污染指数求和，得到结果如下：生活区1.2143，工业区1.4885，山区0.4007，主干道路区0.6715，公园绿地区0.4370。得出污染的程度为：工业区生活区主干道路区公园绿地区山区对于问题二，建立主成分分析模型，对5个区域分别进行主成分分析，运用得到相关系数矩阵，可知8个变量适合做主成分分析，然后对8个原指标进行解释总方差计算，提取四个主成分，计算成分矩阵，得出结论：生活区，为主要污染元素。在工业区，为主要污染元素。在山区，为主要污染元素。在主干道路区，为主要污染元素，在公园绿地区，为主要污染元素。对于问题三，采用菲克定律，得

3、到重金属速率随时间关系：将8种重金属的测量值带入，最后得到了如下可能是污染源的坐标：（17087,11933），（18134,10046）（7405,10981），（20951,10046）（4592,4603），（3299,6018）（2383,2692），（13694,2357）（4592,4603）（1647,2728）（2383,3692），（14173,11941）对于问题四，结合实际情况，分析城市地质环境的演变模式。本文将能影响城市的因素先分为两大类：自然因素和人为因素。再将其各细分为三个次级因素。通过网络调查可以得出各因素在不同时期的实际参数，再通过专家评估和自己的

4、判断，得出每种因素对地质环境演变的影响程度，并对其赋权。最后建立模型得到其演变模式。22关键词重金属污染尼梅罗指数主成分分析菲克定律一、问题重述1.1背景分析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。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。重金属的来源非常广泛，传统上可以分为工业来源和农业来源。随着我国城市化进程的加快，一些有往于城市所特有的污染也随之产生。另外近几年来突发性环境事故频发，重金属污染事件也层出不穷，环境事故也成为

5、重金属污染的重要来源之一。城市工业“三废”排放，金属采矿和冶炼，家庭燃煤，生活垃圾，汽车尾气排放都增加了城市土壤重金属的负荷。重金属污染环境的主要有汞、铅、铬、锌镉、铜等。其中汞的毒性最大，铬、铅、锌等也有相当大毒性。此外还有砷，砷虽不属于金属.但它的毒性与重金属相似，因此归于重金属一类阐述，称为类金属。目前对我国土壤污染比较普遍的重金属有汞、铬、砷。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。1.2需要解决的问题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

6、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

7、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、模型假设结合本题的实际，为了确保模型求解的准确性和合理性，我们排除了一些位置因素的干扰，提出以下几点假设：1、假设重金属的物理化学性质稳定。2、题目所给的数据准确无误，客观真实。3、假设在采样前该城区没有发生重金属泄露事故。4、城市地表土壤中的重金属污染物含量成正态分布。2