城市表层土壤重金属污染分析论文.doc

城市表层土壤重金属污染分析
摘要
本文通过对城市表层土壤重金属污染综进行分析,建立了内梅罗评价模型、内因子分析模型确定重金属对城区的污染情况及抛曲面拟合模型确定污染源位置等一系列数学模型。最后,又提出了对研究城市地质环境的演变模式的可行方法。
问题一:建立重金属污染程度处理的内梅罗定量评价模型。导入附件1、附件2中坐标位置,海拔高度及8种金属元素的浓度数据,,可以分别得到城区区域拟合的区域图,即功能区平面图,及8种金属元素在各城区区域拟合的等高浓度线分布图。从图中清晰的等高线分布,定性分析元素,同时用单因子污染指数,内梅罗综合污染指数法,将该城区内不同区域的重金属的污染程度量化分析,从直观的单因子指数与综合指数中,确定了该城区不同区域重金属污染的程度。
问题二:源数据进行内梅罗模型数据处理后,得到评判区域污染的污染指标Pi及由Pi演化的图表,在分块图表中获得出污染元素的区域特性,并进一步利用因子分析模型确定各区域污染的主因子。因子分析模型确定该城区污染原因主要在工业“三废”,汽车尾气排放及轮胎磨损。
问题三:问题一、二反映出城区污染不仅有点源污染,还有面源污染,结合重金属污染物因雨水冲刷、大气沉降等因素浓度梯度由高到低迁移及海拔由高到低迁移的传播特征,建立抛曲面拟合模型,模型借用物体辐射抛射产生的效果,近似地模拟城区污染程度与地理位置间的关系,通过对最小二乘法修正,得,最终确定有2个可供参考的主要污染源。
问题四:对在前三个问题中建立的数学模型做了简要的分析。并对更好地研究城市地质环境的演变模式提出应收集所需研究的元素在土壤中的浓度数据的年度记录,建立扩散模型,扩散方程为:
关键词:内梅罗综合污染指数因子分析法三维曲面拟合扩散模型
问题一
问题分析
问题一是要求分析该城区内不同区域重金属的污染程度,可以根据附件一中列出的采样点的位置、,再根据附件二中8种主要重金属元素在采样点处的浓度,可以同样得到这8种重金属分别在该城区中的浓度分布情况。再采用单因子污染指数和综合污染指数法对该城区内不同区域的重金属的污染程度进行评价,从而得出结论。
模型假设
假设取样点的数据能够较好的反映该地区的污染物的浓度;
假设污染源的重金属的浓度在一定的时间内是稳定的。
模型建立和求解
,,图中不同的颜色对应着城区中不同的分区。


城区各功能区拟合图
通过附件一中采样点的位置坐标和附件二中采样点的各金属的浓度可以用数学软件Surfer拟合出8种金属元素分别对该城区的污染程度图,~,图中等高线的梯度越大,分布越密集,则此种金属在此分布范围内就浓度越大。

Cd浓度分布图
As浓度分布图

Cu浓度分布图
Cr浓度分布图
Ni浓度分布图
Hg浓度分布图
Zu浓度分布图布图
Pb浓度分布图布图
,但是还是无法定量的来反映出不同区域重金属的污染程度,因此需要采用单因子污染指数和综合污染指数法对该城区内重金属元素污染状况进行评价,其计算公式为:

式中:为重金属的单因子指数;为重金属的实测浓度。当时表示未受污染,当时表示受到污染,且越大污染越严重。
城区各种重金属元素平均值
重金属元素
As
Cd
Cr
Cu
Hg
Ni
Pb
Zn
Pi平均值








,,而其他金属对该城区均有影响,其中重金属Hg对该城区的污染最严重。各重金属元素对城区的污染程度大致为Hg>Cu>Zn>Cd>Pb>Cr>As>Ni。
要对该城区内不同区域重金属的污染程度的评价则需要用到综合污染指数法,其公式为:

式中:为某地区的综合污染指数;为重金属污染物中污染指数最大值,为重金属污染物中污染指数平均值。通过对附录中的重金属浓度和背景值的分析计算,可以得到一区到五区中各种重金属综合作用污染指数,。

城区各分区的各种重金属综合作用污染指数


生活区
工业区
山区
主干道路区