城市表层土壤重金属污染分析模型_孙少龙.pdf

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1、第32卷第1期数学理论与应用Vol．32No．12012年3月MATHEMATICALTHEORYANDAPPLICATIONSMar．2012城市表层土壤重金属污染分析模型＊孙少龙蔡宏强王冲(青海大学，西宁，810016)摘要本文先利用Matlab做出各种重金属元素浓度的空间分布图，初步得到土壤重金属污染的状况．接着用内梅罗污染指数法定量的确定土壤重金属污染最严重的地区，并用主成分分析法进行了验证．最后利用灰色－灾变与回归预测的组合模型解决了地质环境的演变问题．关键词内梅罗污染指数主成分分析重金属扩散TopsoilHeavyMetal

2、PollutionAnalysisModelSunShaolongCaiHongqiangWangCong(QinghaiUniversity，Qinghai，Xining，810016，China)AbstractThispapergivesamathematicalmodeltoanalysethetopsoilpollutionbyheavymetals．Firstly，weuseMatlabtogetascatterdiagramtoshowtheheavymetalcontaminationsinsoilandthespati

3、aldistributionofthecon-centrationoftheheavymetalelements．AndthenthemostpollutedareasarespottedbyusingtheNemerowpollutionindexandprincipalcomponentanalysismethod．Finallyamathematicalmodelbyintegratingthegray－disastermodelandtheregressionmodelissetuptoforecastingtheevoluti

4、onofthegeologicalenviroment．KeywordsNemerowpollutionindexPrincipalcomponentanalysisHeavymetaldiffusion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．土壤地质环境的异常主要是重金属的污染，因此，土壤重金属研究不仅能反映土壤的污染程度，而且能够反映区域生态

5、环境质量．根据所测得数据，通过分析各元素在城市各区的数据，进而得到该城市土壤重金属污染综合状况等信息，为分析该城市地质环境的演变与人类活动的关系提供信息．1该城市土壤重金属空间分布及重金属污染程度分析根据数据利用Matlab对数据的处理做出该城市三维地形图，并且用各重金属元素的浓度收稿日期:2011年12月12日＊72数学理论与应用作为三维立体图的第四维(以地表颜色表示)，结合重金属在该城市各城区的平面分布图，直观的反映该城市土壤重金属污染的分布．以As浓度分布为例，如下图1所示:图1As在城区的分布图图2城市As浓度分布图经过对上图的

6、分析，可以看到As元素大概主要分布在工业区和交通区，并且可以直观的看到该重金属元素向周围呈递减扩散的趋势．由此结合数据与所绘图形，得出城区不同区域重金属的污染程度，如下表1:城市表层土壤重金属污染分析模型73表1各城区重金属污染程度元素城区AsCdCrCuHgNiPbZn生活区!!!!!!!!!!!!!!!!工业区!!!!!!!!!!!!!!!!!!!山区!!!!!!!!主干道!!!!!!!!!!!!!!!!公园绿地区!!!!!!!!!!!!!注:1、!!!表示非常严重污染;2、!!表示中等严重污染;3、!表示低度污染。2分析重金属污染

7、的主要原因2．1Nemerow污染指数模型分析评定城市土壤重金属污染程度的方法有很多，但考虑到整体与周围区域相互影响，我们将选择Nemerow污染指数法确定各城区的土壤重金属污染程度．首先用给出的数据，计算出单因子污染指数，确定单个金属对各城区土壤的污染，其公式如下:Cipi=Si式中，pi为污染物的污染指数;Ci为污染物的实测值;Si为污染物的评价标准．然后求出Nem-erow综合污染指数，其公式如下:22pave+pmaxp=综槡2式中，p综为某样点(或某区域)所有元素的内梅罗综合污染指数;pmax为监测点土壤重金属最大单项污染指数

8、;pave为监测点所有重金属单项污染指数平均值．2．2可疑数据的剔除与污染指数求解在数据分析时，用迪克逊检验法对题目所给数据进行检验，使数据达到95%的置信度．接下来对检验后的数据，分别计算出各城区的综合污