城市表層土壤重金屬污染分析

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1、城市表層土壤重金屬污染分析（天津農(nóng)學(xué)院范銳謙、謝超、陳健濤指導(dǎo)教師穆志民）摘要本文主要研究城市表層土壤重金屬污染分布及傳播的問(wèn)題。首先通過(guò)修正的內(nèi)梅羅指數(shù)法對(duì)不同區(qū)域重金屬污染程度分析，其次從三個(gè)方面對(duì)重金屬污染的主要原因進(jìn)行分析；并根據(jù)參照模型分析重金屬污染物的傳播特征，建立模糊尋源模型來(lái)確定污染源位置。最后，對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)并加以推廣，以便更好地研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式。問(wèn)題一：首先，以五大城市功能區(qū)為依據(jù)，對(duì)附件一、二中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，作出并分析地形圖及每種重金屬元素的濃度分布圖，可知濃度分

2、布的空間特征為：在傳播過(guò)程中，污染物濃度迅速減小且分布不均。其次，本文引進(jìn)入修正的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對(duì)不同區(qū)域重金屬污染程度進(jìn)行分析，可得：工業(yè)區(qū)和主干道路區(qū)為重度污染，生活區(qū)和公園綠地區(qū)為中度污染區(qū)，山區(qū)為輕度污染區(qū)。污染程度排列順序?yàn)椋汗I(yè)區(qū)，主干道路區(qū)，生活區(qū)，公園綠地區(qū)，山區(qū)。問(wèn)題二：從污染物濃度隨海拔變化、不同功能區(qū)同一重金屬污染程度、同一功能區(qū)不同重金屬污染程度以及不同重金屬元素毒性強(qiáng)弱四個(gè)方面來(lái)作單因素比較，分析重金屬污染的主要原因：可得重金屬污染是由于西南部平原地區(qū)污染物大量排放、工業(yè)區(qū)

3、和主干道路區(qū)污染物的大量排放以及由于含有Hg、Cd、Cu的污染物大量排放引起的。問(wèn)題三：首先，利用修正后八種重金屬的權(quán)重，做出該城區(qū)采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)分布圖；其次，通過(guò)相關(guān)系數(shù)分析重金屬污染來(lái)源的相近性，找出污染源的模糊位置；同時(shí)，我們以高斯煙羽模型和擴(kuò)散模型為參照模型，得出當(dāng)任意兩點(diǎn)到污染源的距離相等時(shí)，其土壤重金屬的污染程度是相同的結(jié)論。在此結(jié)論基礎(chǔ)上建立模糊尋源模型，在重金屬污染綜合指數(shù)分布圖上，運(yùn)用幾何作圖法，算出等濃度點(diǎn)圓心散點(diǎn)集合的坐標(biāo)值，再利用LINGO軟件對(duì)多個(gè)近似源的坐標(biāo)做非線性規(guī)

4、劃，得到污染源的中心點(diǎn)，以平均距離為污染源區(qū)間半徑，最終確定污染源區(qū)間。A區(qū)源1污染區(qū)間：A區(qū)源2污染區(qū)間：B區(qū)污染區(qū)間：?jiǎn)栴}四：模型評(píng)價(jià)與推廣針對(duì)問(wèn)題三所建立的模糊尋源模型，從多個(gè)角度進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)，為了更好地研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，本文從土壤的角度選取三個(gè)指標(biāo)，將研究范圍擴(kuò)展到城市深層土壤，建立城市地質(zhì)環(huán)境演變模型，實(shí)現(xiàn)模型的推廣。本文的亮點(diǎn)在于，使用修正的內(nèi)梅羅指數(shù)法可以顯著減小個(gè)別數(shù)量級(jí)差異極大離群個(gè)體對(duì)整體樣本的影響，使結(jié)果更加合理、準(zhǔn)確。而在模糊尋源模型中，本文參考已有的模型得出的結(jié)論

5、，創(chuàng)造性地將較為抽象的尋源問(wèn)題轉(zhuǎn)化為幾何作圖和非線性規(guī)劃的最佳選址問(wèn)題，從而優(yōu)化了模型的算法，降低了模型求解的難度。關(guān)鍵字：修正的內(nèi)梅羅指數(shù)法相關(guān)系數(shù)模糊尋源模型-23-1.問(wèn)題分析隨著城市經(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)量的影響日顯突出。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)，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)。題中的城區(qū)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)，不同的區(qū)域環(huán)境受人類活動(dòng)影響的

6、程度不同。本文就是要以該市區(qū)為例，首先通過(guò)分析淺層次的不同區(qū)域的污染程度及污染原因，概括該市區(qū)重金屬污染的特點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上分析深層次的重金屬污染物的傳播特征并尋找污染源范圍，最終推廣到城市表層重金屬污染及地質(zhì)環(huán)境演變模式的研究中。問(wèn)題一，在該市采樣點(diǎn)空間分布和地形的基礎(chǔ)上繪制不同種類的重金屬元素的濃度分布，在分析重金屬元素濃度分布特點(diǎn)時(shí)，歸納共同特點(diǎn)，便于下文的分析；在分析不同區(qū)域重金屬的污染程度時(shí)引入修正的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法，能有效減小個(gè)別數(shù)量級(jí)極大的離群個(gè)體對(duì)整體樣本影響，使結(jié)果更加合理。問(wèn)題二，本

7、文從各功能區(qū)海拔、不同功能區(qū)和不同重金屬元素橫縱向?qū)Ρ?、不同重金屬元素毒性三個(gè)方面來(lái)分析重金屬污染的主要原因，這樣既充分利用了所給數(shù)據(jù)，又涵蓋了多個(gè)方面。對(duì)各功能區(qū)海拔與綜合污染指數(shù)的相關(guān)性分析很好的將問(wèn)題量化，得出的結(jié)果也很有說(shuō)服力，而不同功能區(qū)和不同重金屬元素橫縱向?qū)Ρ葎t很好的兼顧綜合功能區(qū)與金屬元素兩方面的因素。問(wèn)題三，土壤重金屬污染主要來(lái)源分為三種：分別是大氣中重金屬的沉降，重金屬?gòu)U棄物的堆積以及污水的排放。以高斯煙羽模型和擴(kuò)散模型作參照，分析根據(jù)修正后的八種重金屬的污染權(quán)重而做出的該城區(qū)每個(gè)

8、采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)分布圖，得出離污染源距離相等時(shí)，土壤重金屬的污染程度是相同的。在此結(jié)論基礎(chǔ)上，找出一系列近似源的位置坐標(biāo)，再以這些坐標(biāo)建立最佳選址模型，用LINGO軟件做非線性規(guī)劃，找出污染源中心位置，最終確定污染源坐標(biāo)。問(wèn)題四，在分析模糊尋源模型時(shí)，我們找出模型建立過(guò)程中使求解更加直觀更加系統(tǒng)，具有創(chuàng)造性的算法步驟。比如參考高斯煙羽模型和擴(kuò)散模型，建立最佳選址模型，用非線性回歸的到污染源的中心點(diǎn)等。同時(shí)也找出模型中的不足之處，如未考慮到的環(huán)境因素和