城市表层重金属污染分析.pdf

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/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): AS36038 所属学校(请填写完整的全名):商丘师范学院参赛队员(打印并签名): (打印并签名):孟召平日期:2011 年9月9日赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 2 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): 1 城市表层重金属污染分析一、摘要本文通过地质统计学、环境科学相关知识,结合计算机相关软件得出了 8种主要土壤重金属的空间分布、传播特征,同时确定了污染源的具体位置,分析了该城区不同区域重金属污染程度,并结合更多相关信息对模型进行改进。问题一:采用地统计学中克里格插值法,根据未知样点有限邻域内的若干已知样本点数据,在考虑了样本点的形状、大小和空间方位,与未知样点的相互空间位置关系。对未知样点进行的一种线性无偏最优估计, 借助 MAPGIS 软件绘出了其浓度空间分布图。对于各区域污染程度的评价,考虑土壤往往遭到多种污染物的污染,模型二中根据内梅罗污染指数和 MULLER 地积累指数进行了综合、客观的评价。大致评价结果如下:生活区, 重度污染;工业区,重度污染;山区,轻度污染;交通区,重度污染公园绿地区,中度污染。问题二:从污染源角度分析重金属污染的主要原因。首先结合 SPSS 软件得出 8种重金属之间的相关性以及五个不同功能区污染程度的8项指标的主成分分析,确定重金属污染的主要原因。问题三:对问题二进一步分析,得出了重金属污染物的传播特征。结合 MATLAB 软件, 画出以坐标 x、y及重金属浓度大小的等高线图,确定出高浓度集中区,继而得到了污染源的大致位置。问题四:对相关数据和模型进一步分析,为更好的研究城市地质环境的演变模式, 给出一些应收集的信息,如土壤理化性质、土壤的紧实程度、土壤含水率、对流速度、弥散速度等因素。建议根据重金属污染物在土壤环境系统中传输运移的影响因素及土壤水分和土壤溶质运移的基本理论,建立重金属污染物在在土壤环境系统中运移的数学模型,对一维和二维的数学模型进行计算机仿真。二、关键字变异函数克里格插值法内梅罗污染指数 MULLER 地积累指数主成分分析 2 三、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。本文将根据采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息,完成以下任务: ( 1)研究出 As 、 Cu 、 Cr 、 Cd 等主要重金属在该城区的空间分布。并对所给数据进行预处理,结合该城区 8种主要重金属的背景值,建立数学模型,分析该城区不同区域的金属污染程度; ( 2)在第一任务的基础上,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,借助计算机软件,建立数学模型,进而定污染源的位置; ( 4)分析上述所建模型的优缺点,结合所查资料,对所建模型进行改进。四、基本假设(1)假设对该城区不同区域的划分是科学合理的; (2) 假设样点的选取及采样的方法是科学合理的; (3)假设仪器的测量及数