城市表层土壤重金属污染分析

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1、A题城市表层土壤重金属污染分析摘要通过对某城区所给定的土壤采样点坐标和当地的8种重金属元素的浓度进行分区处理后，利用Matlab软件求出各个坐标污染物的插值，然后使用figure，surf（）函数绘制出8种重金属元素在该城区的曲面图（俯视框架图），通过颜色的明暗表现出不同污染物的浓度分布。并通过对资料中的重金属浓度进行数据处理，计算出相应的重金属浓度在该区的平均值以及标准偏差，利用抛去明显处于正态分布之外的数值来缩小标准偏差值，以此来精确所得的平均数值。最后将所得的平均值与背景值进行对比，并确定在该城区内不同区域重金属的污染程度。根据该地区的地貌图分析不同功能区内所产生的主要

2、重金属元素的种类，并将元素的种类和地理位置与客观实际相结合，总结出重金属污染的主要原因。通过抛去极值来精确平均值的重金属元素在该城区中具有污染源空间分布的特点（即：在一个城区中存在排放该种重金属的某一个或某几个污染源），所以通过五个功能区在地图中的分布情况以及各种重金属的产生方式来最终确立污染物的扩散方式。通过计算8种污染物元素的协方差，以及使用SPSS进行因子分析，求出各个功能区污染物之间的相关联系数，用以确定污染源的主要位置和扩散特征。关键词：重金属、污染源、标准偏差、曲面图15问题的提出城市是人类进步、经济发展和社会文明的结晶，城市生态环境质量的变化与城市居民的生产和生

3、活休戚相关。但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。通过对城市土壤地质环境异常的查证，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，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，获得了各功能区8种主要重金属元素在采样点处的浓度数据及背景值，要求完成以下任务：

4、(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？一、数据整理与问题分析土壤重金属污染主要指：砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(Zn)等重金属元素引起的土壤污染[1]。其中，在土壤重金属污染研究中特别关注的重金属主要是生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr、

5、As，还包括具有毒性的重金属Cu、Zn等，但Cu、Zn兼具营养元素和污染物双重属性[2]。由于重金属能在一定的幅度内发生氧化还原反应，土壤中的重金属易发生水解反应生成氢氧化物，也可以与土壤中的一些无机酸反应生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等；重金属作为中心离子还可生成配位络合物，与一些大分子有机物生成螯合物。直接暴露在环境中的受污染土壤颗粒能够被动物或人所吸收，对动物和人体产生毒害作用；通过雨水淋溶作用，土壤中的重金属向下缓慢渗透，可以导致地下水的污染；重金属的活性和生物可利用性，使得重金属较容易为植物吸收利用，进入食物链，进而向下迁移，增大其污染危害。整理本题对某城市城区土壤地质

6、环境调查所得8种重金属元素在采样点处的浓度数据，按地区分别求出不同种污染物浓度的平均值如表1所示，标准偏差如表2所示。表1各地区重金属元素的浓度平均值元素As(μg/g)Cd(ng/g)Cr(μg/g)Cu(μg/g)Hg(ng/g)Ni(μg/g)Pb(μg/g)Zn(μg/g)功能区16.27289.9669.0249.493.0418.3469.11237.01功能区27.25393.1153.41127.54642.3619.8193.04277.93功能区34.04152.3238.9617.3240.9615.4536.5673.29功能区45.71360.015

7、8.0562.21446.8217.6263.53242.85功能区56.26280.5443.6430.19114.9915.2960.71154.24平均值3.61303113.23512.33169范围1.8~5.470~19013~496.0~20.419~514.7~19.919~4341~97注：加粗加斜为在正常值范围中的数字15表2各地区重金属元素的浓度标准偏差元素As(μg/g)Cd(ng/g)Cr(μg/g)Cu(μg/g)Hg(ng/g)Ni(μg/g)Pb(μg/g)Zn(μg/g