城市表层土壤重金属污染分析.doc

城市表层土壤重金属污染分析摘要随着现代经济的高速发展城市的重金属污染问题日益严重。本文在通过测量出的实际数据最终建立模型确定污染源的位置为实际的污染防治以及污染治理提供理论依据。在问题一中我们根据附件中给出的数据运用Matlab数学软件画出了8种元素在城区空间的分布图。查阅相关资料结合分布图先计算出各区域8种金属的污染程度再考虑几种金属元素在污染中所占权重得出各区域重金属的综合污染指数。最终得出该城区内不同区域重金属污染程度各个区域均为极强的生态危害这其中工业区最为严重其后依次为公园绿地区、山区、主干道路区污染程度最低的是生活区。在问题二中通过已知的数据先画出城区地形图与分布图。然计算全部地区中各元素的平均值、标准差、变异系数、超标率、背景值。结合一问中得到的结果分析得到的数据表明重金属污染的主要原因有：工业区污水废气排放和生活区的生活垃圾以及装修的涂料器材。公园绿地区、山区、主干道路区等地污染受工业区影响较大。公园土壤和灰尘中重金属的积累主要由人类活动造成。山区CrCdPb等元素的污染是由于使用化肥和采用耕种方法不当使得农作物土壤受到了重金属铬和铅的污染。在第三问中区域土壤重金属污染具有普遍性、隐蔽性、表聚性、不可逆性等特点。属于分布式参数系统运用非线性优化及遗传算法建立模型加以数学变换得到最优解即污染源位置。例：（40004000）点附近的区域是Cr、Hg、Zn、Ni和Pb的污染源属重度污染影响范围大。（2230010500）点和（138009600）点属轻度污染影响范围较小。根据题中所述第四问为研究城市地质环境的演变模式我们在原有模型的基础上考虑岩石圈、水圈、大气圈、地势分布对地质环境的影响收集其数据。用同位素标记法最终建立数学模型得到重金属污染与土壤的四个重要特性（即土壤紧实度、土壤pH值、土壤有机质以及土壤微生物与的关系）呈相关性的结果。关键词：背景值评价法、沉积法、Matlab、权重比较、遗传反演算法问题的重述环境污染与城市经济的快速发展和城市人口的不断增加有着密切的关系人类活动对城市环境质量的影响日显突出。所以怎样对城市土壤地质环境异常做出有效查证以及如何应用查证获得的海量数据资料开展对城市环境质量做出评价以研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式等问题日益成为人们关注的焦点。随着现代经济的高速发展重金属污染物的排放量与日剧增环境污染和生态破坏越来越严重危及到人类的健康。重金属在环境中不会降解、消失其通过迁移、转化等过程富积到农作物或其它植物这些富积的重金属可通过食物链等对人类健康造成威胁。区域土壤——作物系统重金属特征是当前重金属污染的研究热点。由于土壤重金属污染具有普遍性、隐蔽性、表聚性、不可逆性等特点所以现对某城市城区土壤地质环境进行调查。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不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。为此将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格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。最终得到以下数据每个采样点的位置（见附件1）每个样本所含的多种化学元素的浓度数据（见附件2）。另外在该区的自然区取样将得到的元素浓度作为该城区表层土壤中元素的背景值（见附件3）。现要求根据已给数据查阅相关资料作出的8种主要重金属元素在该城区采样点的空间分布并分析出该城区内不同区域重金属的污染程度说明重金属污染的主要原因分析重金属污染物的传播特征。建立模型确定污染源的位置。最后分析所建立模型的优缺点并指出为了更好地研究城市地质环境的演变模式还应收集的信息。再根据这些收集的信息优化原有模型解决实际问题。模型假设假设土壤的酸碱度不影响污染传播。假设区地势的总体分布情况不影响污染传播。假设人为因素引起的污染物传播具有均匀性。假设初始状态重金属元素分布具有规律性。符号说明：单项污染指数；：各区域中每项元素浓度平均值；：该地区各项元素背景值；：单项重金属危害系数；：各金属毒性系数（毒性在综合污染中的权重）；RI：不同区域多种重金属的污染程度；：各金属污染源位置；δ：为狄拉克函数；u：污染源扩散介质的速度；H：扩散系数；K：污染物的降解率；L：x的取值范围（0m-26854m）；Mi：污染物排放强度；C：污染物在x点的排放浓度；模型的建立与求解1、问题一的求解过程如下：1.1根据附表1中所给各采样点的坐标值运用matlab软件画出每种元素在城区的空间分布图（运行程序见附件4）。图形如下图片顺序依次为As（图1）、Cd（图2）、Cr（图3）、Cu（图4）、Hg（图5）、Ni（图6）、Pb（图7）、Zn（图8）。图1（As在城区分布图）图2（Cd在城区分布图）图3（Cr在城区分布图）图4（Cu在城区分布图）图5（Hg在城区分布图）图6（Ni在城区分布图）图7（Pb