城市表层土壤重金属污染分析..docx

城市表层土壤重金属污染分析摘要 本文首先利用MATLAB高维函数插值绘制出重金属浓度空间分布图。并依据分布图结合单因子评价模型和污染指数模型对题目给出的数据进行量化与分析，得出各地区的内梅罗污染指数，给出评价结果。接着，运用机理分析，确定污染源的大概范围，通过水污染和大气污染传播两种途径结合运移模型原理和高斯烟羽扩散模型原理建立两种模型，并对结果进行分析。针对问题一：首先，通过MATLAB软件结合题目中给出的采样点位置（）以及海拔高度，绘制出该城区的地形图。接着，采用内梅罗指数评价模型。通过计算综合污染指数来评价不同区域的重金属污染程度。最后，根据内梅罗污染指数评价标准，对各个区域的污染程度进行等级划分。并得出结论： 该市的重金属污染情况较为严重。针对问题二：根据现实可知重金属污染并不完全互相独立，某些元素的来源和传播具有一定相似性。因此，本文采用因子分析法探究重金属污染的主要原因。以达到根据多个实测变量之间的相互关系，运用数学变换简化数据处理的目的，使得将大量观测数据用较少的有代表性的因子来说明众多变量所含的主要信息。继而在此基础上找出重金属污染的主要原因。针对问题三：首先通过机理分析，观察各种重金属污染浓度的空间变化规律。接着，通过运移模型原理和高斯烟羽扩散模型原理分别建立模型，并利用SPSS和MATLAB对模型进行求解，最后分析比较两个模型得出的结果，给出各种重金属的污染源。针对问题四：为了更好地研究城市地质环境的演变模式，在前三问的基础上，分析运移模型和高斯烟羽扩散模型的优缺点，并利用数据进行分析和预测，给出需要额外收集的信息以及该模型的具体操作步骤。 最后，文章对各个模型做出了客观的分析与评价，并给出了模型的改进方向，及改进后的优点和适用范围。关键词：重金属污染、内梅罗指数、运移模型、高斯烟羽扩散模型问题重述1.1问题背景城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，使得人类活动对城市环境的影响日益突出。对城市土壤环境异样的查证，以及利用获得的数据开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市环境的演变模式，逐渐成为人们关注的焦点。1.2问题概述1.2.1已知条件将城市主要划分为生活区、工业区、山区、主干道路区和公园绿地区，并按照每平方公里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。应用仪器测试分析获得每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。按照2公里的间距在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为采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息；附件2为8种主要重金属元素在采样点处的浓度；附件3为8种主要重金属元素的背景值。1.2.2问题要求给出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。通过数据分析，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，并建立模型，确定污染源的位置。分析所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集什么信息。有了这些信息，如何建立模型解决问题。问题分析城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，使得人类活动对城市环境的影响日益突出。对城市土壤环境异样的查证，以及利用获得的数据开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市环境的演变模式，逐渐成为人们关注的焦点。2.1问题一 首先，通过MATLAB软件结合题目中给出的采样点位置（）以及海拔高度，绘制出该城区的地形图。接着，采用内梅罗指数评价模型[1]。通过计算综合污染指数来评价不同区域的重金属污染程度。最后，根据内梅罗污染指数评价标准，对各个区域的污染程度进行等级划分。2.2问题二根据现实可知重金属污染并不完全互相独立，某些元素的来源和传播具有一定相似性。因此，本文采用因子分析法探究重金属污染的主要原因。以达到根据多个实测变量之间的相互关系，运用数学变换简化数据处理的目的，使得将大量观测数据用较少的有代表性的因子来说明众多变量所含的主要信息。继而在此基础上找出重金属污染的主要原因。2.3问题三首先通过机理分析，观察各种重金属污染浓度的空间变化规律。接着，通过运移模型原理和高斯烟羽扩散模型原理分别建立模型，并利用SPSS和MATLAB对模型进行求解，最后分析比较两个模型得出的结果，给出各种重金属的污染源。2.4问题四在前三问的基础上，分析运移模型和高斯烟羽扩散模型的优缺点，并利用数据进行分析和预测，给出需要额外收集的信息以及该模型的具体操作步骤。 问题假设假设表层土壤均为饱和粘性土，地下水的流速非常缓慢。2. 所用数据均真实可靠3. 污染源主要只以气体形式传播符号说明符号含义重金属的单项污染指标数加权计算法求得的平均值各区域单项指标数的最大值内梅罗污染指数采样点的第个重金属指标值指标的均值指标的标准差8种主因子的标号污染释放