城区土壤重金属污染分析与地质环境综合评价.doc

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1、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/B/

2、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）：所属学校（请填写完整的全名）：河南师范大学参赛队员(打印并签名)：1.李明月2.张亚鲜3.杨曼指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：日期：2012年9月1日赛区评阅编号（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）：城区土壤重金属污染分析与地

3、质环境综合评价摘要为掌握城市化过程中重金属对城区土壤的污染现状，分析重金属污染的主要原因并确定污染源点的位置，本文针对城市表层土壤重金属污染问题,在题中给出的数据的基础上，以表层土壤重金属浓度为切入点，建立了三个模型,模型一是单因子—内梅罗指数综合评价模型,模型二是spss因子分析模型,模型三是空间连续点核心估计模型，并且运用数值分析、多元统计分析和空间连续点核心估计等相关知识与算法，得出有关城市环境质量评价的相关结论。最后经过讨论分析，对模型做出改进和推广。模型一:单因子—内梅罗指数综合评价模型。我们借助MATLAB软件，画

4、出该城区8种重金属浓度的空间分布图。同时采用单因子污染指数法，对不同区域的8种重金属污染程度进行分析。考虑到不同区域重金属污染程度不同，我们定义了土壤污染综合评价指标，运用内梅罗综合指数法得出生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区的综合评价值为3.169436，13.53237，1.251947，9.484256，2.733434，表明山区重金属污染程度最轻，工业区污染最严重。模型二:spss因子分析模型依据因子分析原理，分别用几个公共因子来解释该城区不同区域土壤8种重金属污染指标，借助SPSS软件得出不同区域污染因子载

5、荷值，并结合不同功能区域污染的具体情况，进行综合分析得出整个城区重金属污染的主要原因：工矿企业污染、燃煤污染、交通污染和居民生活污染。模型三:空间连续点核心估计模型污染源的位置的确定与金属传播特征密切相关,同时联系样品数据,分析数据及浓度空间的连续分布特征,利用点核心估计模型的逆运用,根据问题一的元素浓度空间分布图,寻找出浓度峰值的大致区域,主观确定的区域半径,找出覆盖区域内的样品观测点,进而建立以污染源强度最大为目标函数,求解污染源坐标点的核心估计数学模型.核心估计的目的是根据根据采样点元素浓度值获得元素的变量概率密度的平滑

6、估计值.选择合适的带宽就能得出一个质量高的概率密度估计值，并由此确定污染源的位置。关键词：单因子指数内梅罗指数综合评价因子分析多元统计分析空间连续点核心估计一、问题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。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

7、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。现要求你们

8、通过数学建模来完成以下任务：(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)分析所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地