【正文】 鎳、鉛 .在工業(yè)區(qū)，污染較嚴重的重金屬是：汞、銅、鋅；污染較輕的重金屬是：砷、鎘、鉛、鉻、鎳 .在山區(qū)，各種金屬對其的影響都很小，其中，相對大一點的是：鎳 .在交通區(qū)，污染較嚴重的重金屬是：汞、銅、鋅、鎘，污染較輕的重金屬是：砷、鉻、鎳、鉛 .在公園綠地區(qū)， 污染較嚴重的重金屬是：汞、鎘、鎳、鋅，污染較輕的重金屬是：砷、鉻、銅、鉛 . 上述結果只是從圖中觀察得出，可信度不算很高，下面用污染程度的單項污染指數(shù)評價法來評價各種金屬在各區(qū)域的污染程度 . . 污染程度的單項污染指數(shù)評價法 [2] 要知道各種重金屬在不同功能區(qū)中的污染程度，首先，要知道各種重金屬在不同區(qū)域的采樣點中的實測值 .根據(jù)實測值與背景值，就可以用 單因子指數(shù)法 來評價各種重金屬在不同區(qū)域中的污染程度，其計算公式： =CiPiSi ，其中， Pi 表示重金屬的 污染指數(shù) ，Ci 表示重金屬的實測值， Si 表示重金屬的評價標準 . 對照《土壤環(huán)境質量標 重 準》 ，土壤重金屬污染評價的分級標準為 ， Pi 1:未污染 。三次多項式插值法分別對 8種重金屬污染物的濃度進行數(shù)據(jù)插值，編程實現(xiàn) (附錄 7).畫出圖像后，觀察圖像的極值 點，根據(jù)附件 2的數(shù)據(jù)，利用 MATLAB的搜索函數(shù) find，先從重金屬的最高濃度開始查找，然后找到該點對應的 x， y坐標，最后把找到的坐標跟圖像對比，符合的就是圖像的極值點，找到第一點后，再用次高濃度查找，直到找到所有的極值點為止 . 2. 模型的結果 圖 5 As的濃度圖 從圖 5中，可以看出 As的濃度圖中分別有 2個極值點，可以大概確定極值點的位置為： 14 (18134， 10046)、 (12696， 3024). 圖 6 Cd的濃度圖 從圖 6中，可以看出 Cd的濃度圖中分別有 1個極值點，可以大概確定極值點的位置為：(21439， 11383). 圖 7 Cr的濃度圖 從圖 7中，可以看出 Cr的濃度圖中分別有 2個極值點，可以大概確定極值點的位置為：(3299， 6018)、 (4592， 4603). 15 圖 8 Cu的濃度圖 從圖 8中，可以看出 Cu的濃度圖中分別有 2個極值點，可以大概確定極值點的位置為：(2383， 3692)、 (3299， 6018). 圖 9 Hg的濃度圖 從圖 9中，可以看出 Hg的濃度圖中分別有 4個極值點，可以大概確定極值點的 位置為：(2383， 3692)、 (2708， 2295)、 (13694， 2357)、 (15248， 29106). 16 圖 10 Ni的濃度圖 從圖 10中，可以看出 Ni的濃度圖中分別有 1個極值點，可以大概確定極值點的位置為： (3299， 6018). 圖 11 Pb的濃度圖 從圖 11中，可以看出 Pb的濃度圖中分別有 2個極值點，可以大概確定極值點的位置為： (1647， 2728)、 (4777， 4897). 17 圖 12 Zn的濃度圖 從圖 11中，可以看出 Zn的濃度圖中分別有 5個極值點，可以大概確定極值點的位置為： (9328， 4311)、 (13797， 9621)、 (12696， 3024)、 (4948， 7293)、 (2383， 3692). 根據(jù)各種重金屬濃度圖中的極值點，可以確定各種重金屬污染源的位置，如表 9. 表 9 各種重金屬污染源的位置 元素 污染源位置 /m As (18134， 10046)、 (12696， 3024) Cd (21439， 11383) Cr (3299， 6018)、 (4592， 4603) Cu (2383， 3692)、 (3299， 6018) Hg (2383， 3692)、 (2708， 2295)、 (13694， 2357)、 (15248， 29106) Ni (3299， 6018) Pb (9328， 4311)、 (13797， 9621) Zn (9328， 4311)、 (13797， 9621)、 (12696， 3024)、 (4948， 7293)、(2383， 3692) 由上表可以看出， As和 Zn有共同的污染源，來自交通區(qū)的 (12696， 3024)； Cr、 Cu、Ni有共同的污染源，來自交通區(qū)的 (3299， 6018)； Cu、 Hg、 Zn有共同的污染源，來自工 18 業(yè)區(qū)的 (2383， 3692)； Pb、 Zn有共同的污染源，來自生活區(qū)的 (9328， 4311)和交通區(qū)的(13797， 9621). [5] 根據(jù)重金屬在土壤中的擴散特點，該問題的解決還可以選用高斯擴散模型進行建模 . 污染源選為坐標原點，污染處重金屬元素的濃度記為 ( , , ,0)C x y z ，則時刻 s 處的無窮空間中的任一點重金屬濃度為 ( , , , )i i i iC x y z s ，單位距離內(nèi)通過單位法向面積的流量與濃度梯度成正比，則 iq gradC??? ? ? ?=1,2,3,i i? ??? 是擴散系數(shù)， grad表示梯度，負號表示由濃度高向濃度低的地方擴散 . 考察空間域 ? ，其體積為 V ，包圍 ? 的曲面為 1S ， 1S 為一規(guī)則的球面， 1S 外法線向量為 = , ,1xynzz?????? . 則在 ? ?,s s s?? 內(nèi)通過 ? 的流量 ? ?11 . 1sss sQ q n d d s???? ? ?? ? 內(nèi)重金屬元素的增量為 ? ? ? ? ? ?2 , , , , , , 2VQ C x y z s s C x y z s d V? ? ???????? 又由于污染物釋放的重金屬的總量為 ? ?00 3sssQ p d V d t?? ?? ? ??? 由質量守恒定律，有 ? ?0 1 2 4Q Q Q?? 19 根據(jù)曲面面積的 Gauss積分公式有 ? ?1 . 5sVq n d d iv q d V? ??? ??? 其中 div 表示散度記號，由 ??1 式至 ??5 式并利用積分中值定理整理得 ? ? ? ?2 2 22 2 2 , 0 , , , 6i i y zC C C Cd iv g r a d C s x y zs x y z? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ??? 這是無界區(qū)域的偏微分方程，根據(jù)假設 (5)，初始條件為作用在坐標原點的污染 源函數(shù)，可記作 ? ?0( , , , 0 ) ( , , ) 7C x y z Q x y z?? 0Q 表示釋放的重金屬元素總量， ? ?,x y z? 是單位強度的擴散系數(shù) .方程 ??6 滿足方程 ??7 的解為 ? ? ? ? ? ?2 2 20 3 / 2, , , , , ,44iiQ x y zC x y z s e i x y zksks ??? ???? 其中 k 為 t 時間內(nèi)傳播的速度 . 問題 4 的分析與求解 (1)模型一 8種重金屬元素空間分布圖比較清晰、直觀，分析也比較詳細；對污染程度，采用內(nèi)梅羅單項指數(shù)評價法和綜合指數(shù)評價法，從不同的角度分析，得到相同的結論，更準確的判斷出各個區(qū)域的污染情況 . (2)模型二在進行主成分分析前，先進行相關性分析，判斷該模型是否適合進行主成分分析，使得到的數(shù)據(jù)更具有準確性 . (3)模型三使用 MATLAB軟件的 39。)。 contourf(X,Y,Z) ,hold on scatter3(x1,y1,z1,39。 y3=data3 (:,2)。mp39。v439。),hold on x2= data2(:,1)。 scatter3(x3,y3,z3,39。 y5=data5 (:,2)。 P綜 =sqrt((P ^2+ maxiP ^2)/2) 山區(qū)： P = mean(a(3,:))。 /SHEET=name 39。D:\課 件 \畢業(yè)論文 \A\濃度表 .xls39。textdecoration:none} 27 附錄 7 由于 8 種重金屬的空間分布 圖