城市土壤重金属污染分析.doc

1城市土壤重金属污染分析摘要针对现代经济社会快速发展而带来的重金属污染问题,本文对重金属污染的空间分布、主要原因、传播特征、污染源以及地质演变模式做了系统研究。问题一中,我们用minitab绘制出8种重金属污染物在空间的浓度分布图,形象表示出了各种重金属浓度在五个功能区的空间分布。为了分析出各个区域重金属的污染程度,首先,我们从上面的浓度空间分布图中定性得出了工业区中重金属污染最严重,交通区、生活区污染较严重,山区和公园绿地区属于轻度污染的特点,然后,通过数据的极差归一化,我们建立了五个功能区的综合污染指数,污染程度排序为:工业区>交通区>生活区>公园绿地区>山区。问题二中,通过求出五个区域中8种重金属浓度的均值与中位数,作出偏移量比例饼状图,对比分析不同区域,得出重金属污染的主要原因是各种频繁的工业生产活动,人们生活垃圾的不断产生以及汽车的尾气排放。问题三中,基于重金属污染物的传播特征,创造性的建立一个椭球面模型2 20 0( ) ( )z a x x b y y c? ????,利用Matlab拟合出a,b,c。并对预选值(0 0,x y)进行修正,得到重金属污染源的位置;,更直观的验证了我们所求点的可靠性。对于具有多污染源的重金属,通过进一步优化分析,确定每一个污染源的位置(单位:km)。污染源坐标污染源个数As(,)(,)(,)3Cd(,)1Cr(,)1Cu(,)1Hg(,)(,)(,)3Ni(,)(,)2Pb(,5,06)(,)2Zn(,)(,)2问题四中,鉴于问题三模型未考虑时间,我们搜集污染点不同时段重金属浓度值,利用灰色预测模型,得出浓度与时间为指数增长关系,鉴于这种指数递增关系,引入人为治理因素?,结合问题三模型方程得出重金属污染物浓度演变方程如下:(z:重金属浓度)(0) 2 20(0) 2 20 0(( (1) ) ) ( ) ( ) ( )( ( (1) ) ) ( ) ( ) ( )dtr rdtr ru uA x e a x x b y y c t td dzu uA z x e a x x b y y c t td d????? ???????????? ?????????关键词:综合污染指数椭球面模型灰色预测重金属污染2问题重述题目中,按照功能将城区划分为生活区,工业区,主干道区,公园绿地区等五个区,分别用1,2,3,4,5表示。将所考察的城区划分为间距为1公里左右的网格子区域,按照每平方一个采样点,分别记录它们的位置,海拔高度及所属功能区等信息,数据见附件1。并且测出每个样本所含化学元素的浓度数据,数据见附件2。另外按照2公里的间距,在自然区取样,得到土壤中元素的背景值,数据见附件3。根据题目要求,我们需要解决以下问题:,并分析不同城区重金属的污染程度;,说明重金属污染的主要原因;,并建立相应模型,由此确定污染源位置;,更深一层地分析还要搜集哪些信息,怎样建立模型来研究城市地质环境的演变模型假设。模型假设1忽略不同重金属之间存在的化学反应的影响。2假设重金属在距离污染源的一定范围内污染浓度随距离的递减速率先慢后快。3不考虑周围城区土壤中重金属浓度对该城区土壤中重金属浓度的影响。符号说明ix:第i种重金属的浓度值,i=1,2,3…,8maxx:第i种重金属浓度最大值minx:第i种重金属浓度最小值iX:第i种重金属浓度的平均值i?:浓度偏移系数a?,b?:待定系数偏移度?:人为治理系数0x,0y:横、纵坐标初始值x?,y?:横、纵坐标值偏移量3rx,ry:原坐标加上偏移量修正后的新值max?x,max?y:重金属最大浓度值对应的横、纵坐标0t:当前时间点0z:当前时间点对应的土壤中重金属浓度值模型的建立与求解问题一对