a题 城市表层土壤重金属污染分析

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1、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/

2、B/C/D中选择一项填写）：A我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：3866所属学校（请填写完整的全名）：广州大学参赛队员(打印并签名)：1.黄明伟2.曹炳龙3.李彩凤指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：日期：2011年9月11日192011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）：19A题城市表层土壤重金属污染分析一、摘要第一问利用软件ArcGIS克里格插值，利用已知点的数

3、据去估计未知点的数值，用公式实行局部估计的加权平均值（式中是在未经观测的点上的内插估计值；是在点附近的若干观测点上获得的实测值；是通过对变异函数形成的半方差图分析获取的权重）；利用变异函数为再利用使用球形函数模型，利用已知的观测点及值对未知点进行插值利用ArcGIS软件对各种不同重金属得到了各自所对应的空间分布图。对于不同区域污染程度分析，采用内梅罗综合指数法。首先计算单因子指数（为第i种污染物单因子指数，为第i种重金属元素的实测浓度，为污染物背景值），其次计算内梅罗综合指数（为内梅罗综合污染指数［1］，为土壤中元素单因子指数，为所有重金属元素污染指数中的最大值）然

4、后进行土壤污染等级划分，根据划分的不同等级以及每区域中各等级所占比例，利用EXCEL画出图形，直观得到各区域的污染程度。第二问利用主成分分析法结合SPSS［4］的相关性分析得到重金属污染的主要原因。第三问利用烟雾扩散模型［2］结合MATLAB用局部穷举方法计算出污染源得到工业区重金属污染源的位置为（4040,5463），得到交通和生活区重金属污染源的位置为（14458,10350）关键词：克里格插值内梅罗指数主成分分析局部穷举烟雾扩散模型19一、问题的提出2.1.问题的背景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

5、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。2.2．问题重述按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、交通区及公园绿地区等，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

6、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。问题一：根据题目所给信息及相关数据试给出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。问题二：通过以上数据分析，说明重金属污染的主要原因。问题三：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。问题四：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，

7、如何建立模型解决问题？二、问题分析3.1．对问题一：根据题目所给采样点的坐标信息以及高程，可以联想到地形图的模拟，形象的观察污染物的在城市空间的分布情况。题自给各个采样点各个重金属污染物的浓度。利用地理统计软件GIS做出各个重金属的浓度空间分布图。对所给数据的初步处理，由单种污染物以及其背景值得到各个采样点的环境污染指数。以此运用单因子指数法分析每个采样点的重金属污染指数。单因子分析法只是得到各个采样点以及各种污染物的污染指数，题意要求分析各个区域环境污染的程度，同时引入内梅罗指数分析法相结合进行综合污染评价。 3.2.对问题二：通过对第一问的数据处理以及综合评