城市表层土壤重金属污染分析

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1、2011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）：城市表层土壤重金属污染分析摘要：本文利用某城市五个不同区域中八种重金属元素在土壤中的含量,应用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法，分别得到了各重金属元素单因子污染指数和综合污染指数，从而对该城区不同区域进行了污染程度评价。在评定污染等级时，本文采用了土壤污染分级标准，最终得到了各个区域的污染等级。结果表明工业区和交通区重金属污染最严重，属于重污染；其次是生活区

2、，等级为中度污染；公园绿地区污染等级为轻度污染；山区污染最小，等级为警戒线等级。通过对各区域污染等级和各元素的分布特点的分析，利用土壤化学等相关知识，得到了该城的污染原因，即该城市的重金属污染原因主要是工业污染物的排放、交通工具尾气的排放和生活垃圾堆积等。在建立重金属传播模型时，利用了高斯烟羽模型，同时考虑到重金属传播的特性我们对该模型进行了修正，然后我们假设浓度高于该地区背景值一定程度时为传染源。通过所建立的传播模型，得到假设的污染源区域。然后将各个元素的污染源区域进行叠加，得到该区域的污染源区域。考虑到建立模型的不足，我们对模型提出了修改意见。为了研究该城地质环境的演变模式，还应收集一

3、些如人类农业生产、牧业生产、工业生产、交通建设、水电工程等相关信息，并以此建立模型来研究。关键词:单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、高斯烟羽模型、地质环境演变1问题的重述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。因为人类活动对不同地区的影响不尽相同，不同地区的重金属污染程度也有所不同。为了更精确地分析不同地区污染程度，及重金属传播特征，为更好地研究城市地质环境的演变模式提供依据，需要对不同区域做

4、分别测量与处理。按照功能划分，将城区分为生活区、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。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，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。作为评价重金属污染等级的评价标准。利用上述得到的数据进行处理，采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法，对该城不同区域自

5、己水污染程度作出评价。然后根据评价数据结果分析自己水污染原因。建立合适的传播模型，并根据所建立的传播模型分析出污染源所在地。本文还对上述模型进行了优缺点评价，并给出了该模型的改进建议。为更好地研究城市地质环境的演变模式，本文提出了还需要的信息量，并提出了如何建立合适的模型，研究该城进行地质环境演变。2问题的分析本文首先要对该城不同区域进行重金属污染等级评价，我们获得了对不同区域的采样测量值和背景值。对污染等级评价的方法有很多，如综合污染指数法、聚类分析法、层次分析法、非线性可拓综合法、物元分析法和模糊数学等方法等。本文采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法，对该城不同区域自己水污染程度

6、做出评价。在进行单因子污染指数法进行评价时，利用该地区土壤元素背景值平均值加二倍标准差作为污染物的评价标准。由于土壤中的溶质运移是一个复杂的过程，既受溶质本身迁移特性、土壤组成与环境条件的影响，又与土壤中的溶质的水热运移过程和其中发生的各种化学反应和变化及根系吸收养分的特点等有关。人为管理因素业会干预这些因素的变化，支配着土壤溶质的运移随时空变化而复杂多变。在进行重金属污染传播模型时结合实际得到的数据，尽可能多的考虑上述影响污染传播的元素。最终我们选择了高斯烟羽模型，并结合重金属污染传播特性对该模型进行了修正。再进行模型参数确定时，考虑到该地区重金属元素的背景值，认为该地区元素在背景值浓度

7、内为稳态，所以我们对得到的测量点原始数据进行了处理。将测量点的各元素浓度值减去该地区各元素的背景值，得到最终数据和模型。因为污染物的扩散是以污染源为中心并受地形影响浓度向四周递减的，所以我们假设浓度高于该地区背景值一定程度时为传染源。通过所建立的传播模型，得到假设的污染源区域。然后将各个元素的污染源区域进行叠加，得到该区域的推导污染源区域。为了研究该城的地质演变模型，我们对所建立的模型进行了优缺点分析。并提出了改进意见，