城市表层土壤重金属污染

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1、城市表层土壤重金属污染分析摘要随着工业生产的发展，重金属对土壤和农作物的污染越来越严重。由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入土壤，引起严重的环境污染。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。针对问题一我们采用两种方法：方法一：各个区域取8种重金属浓度的平均值来表示该区域的重金属浓度，然后我们基于背景值，利用所给出土壤污染程度计算公式，得到各个区域重金属污染程度值。功能区公园绿区交

2、通区山区工业区生活区污染程度1.172.890.173.971.56由于各个区域地理分布相对不集中，通过对重金属污染程度的分析，由于受极端值的影响，导致污染程度相对集中，故应用简单平均值不够精确，与实际值不相符合。因此我们采用另一种改进的方法。方法二：采用简单系统聚类和平均数，先对各个区域进行细化分类，具体来说，我们在各类区域中采用系统聚类法，得到聚类谱系图，从而对各地区的污染情况进行归类，利用该方法得到各个区域重金属的污染程度值。功能区公园绿区交通区山区工业区生活区污染程度0.7430.194.23.15两种方法都得到工业

3、区和交通区重金属污染程度比较严重污染，其次是交通区和生活区污染较重。针对问题二，我们主要画出3种图形，分别是①各重金属在五个功能区的污染程度；②不同区域中同种污染物的污染程度；③相同区域中不同海拔污染物；这样直观的分析得出城区重金属污染形成的原因及各地区污染物浓度变化的特点。针对问题三：首先建立扩散微分方程模型，通过该模型，我们认为污染源应位于重污染区域附近，然后通过直接搜索法，运用matlab寻优算法，得到一些可能的污染源点。该模型较好的符合重金属污染物的传播特征，而且该模型简单容易计算。针对问题四：由于问题三模型中未考虑

4、浓度变化与时间的关系，故我们提出改进的方法，进一步搜集关于影响城市地质环境演变的信息，从而建立新模型。关键词平均数，SPSS，聚类谱系图，聚类分析，MATLAB，微分方程模型，数据拟合15问题重述本文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。环境污染中的土壤的重金属污染显得尤为严重，土壤重大部分的重金属污染主要来自于有色金属的采选、重金属冶炼业、含铅蓄电池业、皮革业、化学燃料等。应用查证开展城市环境质量评价，研究地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点按照城区功能划分，将城区可分为生

5、活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，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。现要求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

6、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？符号说明:第个区域:第个重金属浓度的值：第i个地域对第j个重金属浓度的值：城区表层土壤中元素的背景值：各地区对同一指标的均值：土壤污染程度：各地区对同一指标的标准差：第i个地区对第j个指标进行无纲量15：标准化所得的值：污染源的能量参数：距离参数R：样本点与污染源

7、之间的距离，（，，）：样本点的空间坐标；（，，）：污染源的空间坐标：模型假设：1.忽略不同海拔之间重金属污染物上下传播的影响。2.假设不同区域重金属污染物相互传播的影响。3.只考虑某一时间内，污染物浓度随地点的变化，不考虑时间上的变化。假设为计算样本点污染程度的公式。4.不考虑时间的改变对样本点的影响。一、不同区域重金属的污染程度给出八种重金属空间分布图，分别对5个功能区使用简单的算数平均数计算各地区对同一指标的均值然后通过与背景值的比较，计算出该区域的土壤污染程度：并分析计算所得数据。功能区AsCdCrCuHgNiPbZn

8、污染程度公园区6.26280.5443.6430.19114.9915.2960.71154.241.17交通区5.71360.0158.0562.21446.8217.6263.53242.852.87山区4.04152.3238.9617.3240.9615.4536.5673.290