確定污染源位置

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1、城市表層土壤重金屬污染分析摘要隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的不斷增加，人類活動(dòng)對(duì)城市環(huán)境質(zhì)量的影響增大。日常生活廢棄物的排放和工廠的制作加工活動(dòng)向土壤排放了大量的重金屬。當(dāng)重金屬的排放量超出正常范圍，環(huán)境質(zhì)量也隨之惡化。因此，開展對(duì)土壤重金屬污染的評(píng)價(jià)，分析重金屬污染物的傳播特征，確定污染源的位置等對(duì)于我們有效地控制土壤重金屬含量，改善環(huán)境來說是十分重要的。首先，利用surfer軟件對(duì)附件中8種重金屬元素的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，分別畫出它們?cè)谠摮菂^(qū)的空間分布。發(fā)現(xiàn)污染濃度高的地區(qū)大多集中在工業(yè)區(qū)和主干道路區(qū)，而山區(qū)的重金屬濃度大多小于其背景值。本文通過對(duì)單因子

2、指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行改進(jìn)，建立了新的單因子污染指數(shù)及綜合污染指數(shù)公式。得出結(jié)論：8種重金屬中Hg和Cu的綜合污染指數(shù)最高；工業(yè)區(qū)（污染指數(shù)為7.052）和主干道路區(qū)（4.566）為重度污染區(qū)，生活區(qū)（1.670）和公園綠地區(qū)（1.246）為中度污染區(qū)，山區(qū)為輕度污染區(qū)（0.325）。根據(jù)數(shù)據(jù)的分析和第一問的結(jié)論（8種重金屬元素中以Gu和Hg的污染指數(shù)為最高，分別為3.193和7.673，均屬于重度污染物），可以得到城區(qū)重金屬的污染主要是由于工業(yè)生產(chǎn)排放的廢棄物，農(nóng)藥和肥料的施用，汽油的燃燒，汽車尾氣的排放等。然后，根據(jù)不同區(qū)域以及海拔高度在該城

3、區(qū)的分布圖，分析該城區(qū)的地勢(shì)分布特點(diǎn)以及區(qū)域分布特點(diǎn)。在地表的重金屬一方面隨著地表水流動(dòng)向四周傳播，由地勢(shì)高的地區(qū)傳播到地勢(shì)低的地區(qū)；另一方面，由于分子運(yùn)動(dòng)，重金屬本身也會(huì)向四周擴(kuò)散。以該城區(qū)污染最嚴(yán)重的重金屬Hg和Cu為分析對(duì)象，根據(jù)重金屬污染物的傳播特性，建立一個(gè)二維對(duì)流-擴(kuò)散方程。對(duì)該偏微分方程采用中心差分格式離散，通過編程計(jì)算得到污染源的一個(gè)數(shù)值模擬結(jié)果。由此得出Cu的污染源在（2578.86±286.54，3320.82±184.49）以及（3151.94±286.54，5903.68±184.49），Hg的污染源在（16046.24±286.5

4、4，5±184.49）以及（2292.32±286.54，3874.29±184.49）。最后，為了更好地研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模型，還應(yīng)收集不同金屬濃度隨時(shí)間的變化值，各點(diǎn)地表水的流速，重金屬的降解系數(shù)以及擴(kuò)散系數(shù)。對(duì)二維對(duì)流-擴(kuò)散模型的缺點(diǎn)進(jìn)行模型改進(jìn)，得到一個(gè)更有說服力的污染源確定模型。關(guān)鍵詞：污染程度；單因子指數(shù)法；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法；二維對(duì)流-擴(kuò)散方程；最臨近插值法28一、問題重述隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口的不斷增加，人類活動(dòng)對(duì)城市環(huán)境質(zhì)量的影響日益突出。對(duì)城市土壤地質(zhì)環(huán)境異常的查證，以及如何應(yīng)用查證獲得的海量數(shù)據(jù)資料開展城市環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

5、，研究人類活動(dòng)影響下城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在城市眾多污染物中，以重金屬污染最為嚴(yán)重。重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染。主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。因此人類活動(dòng)導(dǎo)致環(huán)境中的重金屬含量增加并超出正常范圍，必定導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化。通過對(duì)城市的分布范圍以間距為1公里左右的網(wǎng)格進(jìn)行劃分，按照每平方公里1個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)表層土（0~10厘米深度）進(jìn)行取樣、編號(hào)，并用記錄采樣點(diǎn)的位置，得到8種主要重金屬的濃度數(shù)據(jù)。另一方面，按照2公里的間距在那些遠(yuǎn)離人群及工業(yè)活動(dòng)的自然區(qū)取樣，將其作為該城區(qū)表層土壤中元素的

6、背景值。城區(qū)按照功能劃分，一般可分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)及公園綠地區(qū)等，分別記為1類區(qū)、2類區(qū)、……、5類區(qū)，不同的區(qū)域環(huán)境受人類活動(dòng)影響的程度不同。根據(jù)附件1采樣點(diǎn)的位置、海拔高度及其所屬功能區(qū)等信息，附件2中8種主要重金屬元素在采樣點(diǎn)處的濃度，以及附件3中8種主要重金屬元素的背景值。通過建立數(shù)學(xué)模型來完成以下任務(wù)：(1)給出8種主要重金屬元素在該城區(qū)的空間分布，并分析該城區(qū)內(nèi)不同區(qū)域重金屬的污染程度。(2)通過數(shù)據(jù)分析，說明重金屬污染的主要原因。(3)分析重金屬污染物的傳播特征，由此建立模型，確定污染源的位置。(4)分析你所建立模型的優(yōu)缺點(diǎn)

7、，為更好地研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，還應(yīng)收集什么信息？有了這些信息，如何建立模型解決問題？二、問題分析問題一，已知8種主要重金屬在該城區(qū)的采樣點(diǎn)的位置坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)的濃度，可以用surfer軟件畫出主要重金屬在該城區(qū)的空間分布。評(píng)價(jià)重金屬的污染程度與不同重金屬的濃度之間的關(guān)系，目前學(xué)術(shù)界主要使用的方法大致包括生態(tài)危害指數(shù)法、地積累指數(shù)法、單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[1]、模糊貼近度方法、潛在生態(tài)危害指數(shù)法等等。這些評(píng)價(jià)方法在評(píng)價(jià)土壤重金屬污染程度上都曾被運(yùn)用過。其中潛在生態(tài)危害指數(shù)的計(jì)算方法，需要計(jì)算相關(guān)的含量條件，數(shù)量條件，毒性條件和敏感性條件。在

8、金屬毒性系數(shù)的確定中，應(yīng)對(duì)“豐富原則”和“釋放效應(yīng)”加以討論。然而