城表层土壤重金属污染分析

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1、城市表层土壤重金属污染分析摘要本文在分析某市大量土壤采样数据的基础上，研究了城市表层土壤重金属的污染评价问题、原因分析问题、源反演问题，并分析了地质环境演化模式。为了分析城市表层土壤的重金属分布情况，我们建立了双三次插值模型对给定的采样点进行数据内插加密，而后利用matlab做出等值线型的重金属空间分布图，并且结合EXCEL的分布直方图，观察并分析各种重金属的分布情况。为了评价污染情况，我们应用“基于地质累积和内梅罗指数的污染评价模型”，分别计算不同功能区的污染指数，得到结果按污染程度由弱到强依次是山区<公园区<居民区<交通区<工业区。在上一步评价模型的基础上，我们计算出五个功能区中

2、八种元素各自的污染指数，并对各组元素做相关性分析，结合对重金属污染原因的实际认识，综合分析出造成重金属污染的主要原因，按影响程度由大到小依次为：工业生产和交通运输主要造成了Cu、Hg、Pb污染，居民生活活动造成了Zn污染，综合影响程度由大到小依次为工业生产、交通运输、居民生活活动。矿藏也是造成地表金属富集的一大原因。我们根据重金属污染物的传播特征，建立起点污染源的高斯函数分布模型；通过高斯模型建立污染源范围的反演模型。我们将污染源看做一个有面积的圆，圆心向外的强度辐射满足高斯分布，定义出源边界的“-3dB阈值条件”，假设采样极值点在污染源的半径内，利用采样极值点和周围采样点推算高斯分

3、布的参数，并依据得出的参数进行对污染源中心点范围和半径的反演计算。我们将实际污染源分为复合源（影响周围土壤多种元素含量）和单项源（影响周围土壤单一元素含量）两种，通过matlab变成计算，得到两个复合污染源和若干单项污染源，部分结果见下表：复合污染源中心范围和半径复合污染源中心范围污染源半径采样点8以(2383,3692)为中心半径150米范围内550m采样点22以(3299,6018)为中心半径80米范围内520m单项污染源中心范围和半径（详见正文表八）各元素污染源中心范围污染源半径Zn1以(9328，4311)为中心附近390m………为了综合研究地质环境演化模式，我们提出了对采集

4、信息的多样化和动态化要求，构建环境点、污染物、关联事件的环境空间，利用时间序列分析法、污染累积指数模型和多线性回归模型综合分析三者之间的相互关系，得出了预测污染物发展、评价关联事件影响的方法，并通过例子展示了构建的演化模式模型在污染物含量报警和污染责任确定中的实际应用。关键字：地质累积指数高斯分布模型源项反演时间序列分析多线性回归29城市表层土壤重金属污染分析的数学模型一、问题重述随着人类社会的发展，人类活动对城市环境质量的影响日益凸显。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

5、点。城区按照功能一般划分为生活区、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。现在有对某市土壤地质环境的调查资料，包括不同功能区若干采样点土壤主要的8种重金属含量，要求我们根据采集到的数据，求解以下问题：(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？二、问题分析第一、二问要求我

6、们给出8种主要金属元素在该城区的空间分布，分析不同功能区的污染程度，并且通过数据说明造成污染的主要原因。首先我们利用EXCEL绘制出8中元素在不同功能区的平均值柱状图做简单分析，而后我们利用Matlab读取采样EXCEL数据，对数据进行插值和网格化，分别以8种元素的含量作为第三维变量，分别绘制出8种元素的平面等值线含量图和平面彩色图。在分析各个功能区重金属的污染程度时，我们采用基于地质累积与内梅罗指数的重金属污染评价法，设定了重金属污染级别的评定标准，并通过Matlab编程得到各个功能区的重金属污染等级综合评价。在此方法的基础上，我们计算了不同功能区各个重金属元素污染指标，从中分析得

7、各个功能区主要的污染元素，依此结合实际考虑污染原因。第三问要求我们考察重金属污染物的传播特征，并由此建立模型，确定污染源的位置。我们根据参考资料分析出重金属污染物的传播特征，确定了土壤污染物的高斯分布模型和相应的传播函数。在高斯分布函数的基础上，我们结合第一、二问中关于8种重金属含量的分布情况分区分元素考察关于污染源位置的问题。集合第一问中所作图形，对于某种重金属元素富集区域进行独立考察，通过统计学方法得到相应这个区域的传播函数参量，而后设定一个重金属含量