城市表層土壤重金屬污染分析建模論文(存儲版)
【正文】 問題？二、問題分析問題一想要得到重金屬元素在該城區(qū)的空間分布，并研究該城區(qū)內(nèi)不同區(qū)域重金屬的污染程度。題干研究的是城市表層土壤重金屬的污染源，重金屬進入土壤的主要方式有空氣擴散、重力沉積，水流滲透。四、變量說明符號含義Iij第i個區(qū)域元素j的地質(zhì)累積指數(shù)Cij第i個區(qū)域元素j的平均值BEj元素j地球化學(xué)背景值Sj元素j的國家評價標(biāo)準(zhǔn)Lij第i個區(qū)域元素j的分指數(shù)Pi第i個區(qū)域的綜合污染指數(shù)Zi第i個原始自變量Fi第i個公因子五、模型的建立、求解和結(jié)果分析由于采樣點分布的離散程度大，首先需要應(yīng)用Excel軟件篩選附件1所給采樣點數(shù)據(jù)對其進行篩選，將其整合到五個區(qū)域中。因此需將單因子污染指數(shù)按一定方法綜合起來進行評價，即應(yīng)用綜合污染指數(shù)法評價。主干道路區(qū)只有Hg為強度污染,其他元素為輕度污染。采用均值化方法無量綱化處理后，選取8種重金屬元素的平均值。主成分分析的實質(zhì)是降維，即把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個綜合指標(biāo)。重金屬污染的主要原因是由于生活區(qū)存在大量的公路，公路兩側(cè)含鉛汽油的燃燒和汽車輪胎的磨損的粉塵會增加土壤中Zn、Cr等元素的含量，而且由于生活區(qū)人類活動比較頻繁，日常生活用品丟棄后成為垃圾也會導(dǎo)致這兩種元素的增加。Hg、Zn、Cu為次要重金屬元素。建立模型如下：對該模型加以改進，令，得到以q=1；u=1，Qx=1；Qy=1為初值帶入在x取值為（3,3）， 一個污染源擴散特征模擬圖對于兩個污染源，擴散濃度圖為 兩個污染源擴散特征模擬圖。為了更深入地研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，需要做以下幾個工作。國家對污染排放控制嚴(yán)格，不考慮重金屬元素隨水流傳播。這對噪聲、地震、輻射等防治工作與危害預(yù)測來說，意義是極其重大的。 load Cu。[c,k] = size(set)。 m2=set(120,:)。 for t=1:10 for i=1:a d1=pdist2(m1,data(i,:))。 n2=n2+1。)。 end plot(m1(1,1),m1(1,2),39。)。 title(39。 n1=0。 % plot(m1(1,1),m1(1,2),39。)。hold on。end[a b]=size(set)。b = [4,1,2,3,2,2,3,2]。 load As。對于問題四所建立的重金屬污染物傳播特征模型，同樣可以推廣應(yīng)用于確定如噪聲源、地震源頭、輻射擴散源的位置，它們的擴散特征都近似滿足從中心向四周擴散的特點，即距離污染源越近，污染越嚴(yán)重，離污染源越遠(yuǎn)，污染越小。設(shè)在時刻，瞬時注入污染溶質(zhì)質(zhì)量，得積分得當(dāng)時考慮該模型時，定義z=0為污染源的海拔高度，求其周圍某地地表濃度時帶入相對于z=0處的海拔值即可求得該處濃度。缺點：重金屬污染物傳播特征模型只考慮空氣傳播有些片面，有很多重金屬污染物不能通過風(fēng)擴散，比如一些離子，只能溶在土壤的水份中，靠土壤擴散。由于風(fēng)向隨機變化的不定性，在水平面上任一瞬間每一塵?？梢噪S意左右前后擺動。類似的，沒有給定地表水的情況，也無法分析水流對無污染物擴散的影響，因此此時僅僅考慮污染物隨空氣擴散的模型，仿照高斯擴散模型建立模型[3]。由于機動車尾氣排放既是城市大氣的主要污染源，也顯著引起公路兩側(cè)土壤的重金屬污染，汽車汽油、發(fā)動機、輪胎、潤滑油和鍍金部分都能燃燒或磨損而釋放出Hg、Zn元素。然后根據(jù)權(quán)重系數(shù)值大小降序排列，系數(shù)大的對應(yīng)的重金屬元素就是主要污染的主要原因。 主成分分析模型的建立確定主要因素的方法有很多，如聚類分析、因子分析和主成分分析法。該方法在消除量綱和數(shù)量級影響的同時，保留了各變量取值差異程度上的信息，差異程度越大的變量對綜合分析的影響也越大。工業(yè)區(qū)中As、Ni、Cr元素屬于輕度污染，Cd、Cu、Zn、Pb元素屬于中度污染，Hg則屬于強度污染。土壤環(huán)境是一個復(fù)雜的體系，土壤污染往往是由多個污染因子復(fù)合污染導(dǎo)致。（4）假設(shè)用國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)值與不同功能區(qū)各種重金屬的實測平均濃度進行對比后得出的評價標(biāo)準(zhǔn)值能準(zhǔn)確反映土壤質(zhì)量情況。主要因素的確定方法有很多，如聚類分析法、因子分析和主成分分析法。(2) 通過數(shù)據(jù)分析，說明重金屬污染的主要原因。對城市土壤地質(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)量評價，研究人類活動影響下城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，日益成為人們關(guān)注的焦點。主干道路區(qū)Cd、Pb元素含量高于國家背景值，污染的主要原因是由于機動車尾氣排放顯著。山區(qū)八種重金屬元素都對當(dāng)?shù)丨h(huán)境無污染，綜合污染等級為安全。本文基于對某城市城區(qū)各區(qū)域土壤重金屬元素濃度數(shù)據(jù)的分析，建立數(shù)學(xué)模型來研究城市表層土壤重金屬污染。針對問題二：首先對附件2各區(qū)域8種重金屬元素濃度進行無量綱化處理，然后應(yīng)用Excel軟件畫出5類區(qū)的8種重金屬元素所占百分比餅狀圖，由圖可明顯地看出各區(qū)域內(nèi)各種元素的污染情況。 針對問題四：首先分析問題三所建模型的優(yōu)缺點，然后根據(jù)地質(zhì)環(huán)境的演變模式，在已有信息的基礎(chǔ)上，收集不同時間內(nèi)的樣點所對應(yīng)的濃度、各污染源重金屬的產(chǎn)生率和空氣、土壤擴散比。為此，將所考察的城區(qū)劃分為間距1公里左右的網(wǎng)格子區(qū)域，按照每平方公里1個采樣點對表層土（0~10 厘米深度）進行取樣、編號，并用GPS記錄采樣點的位置。由于所給采樣點不是位于同一個區(qū)域，這就需要對所給采樣點的數(shù)據(jù)進行分區(qū)域篩選和整合。通過地質(zhì)變化原理可假設(shè)濃度最大的點是污染源的的位置，因此確定污染源位置即尋找濃度最高點。利用Matlab軟件中三次多項式插值擬合函數(shù)繪制出5類區(qū)的區(qū)域地圖（）和三維海拔圖（ 5類區(qū)區(qū)域地圖。內(nèi)梅羅指數(shù)法是先求出各因子的分指數(shù)，然后求出各分指數(shù)的平均值，取最大分指數(shù)和平均值計算。公園綠地區(qū)只有Hg為中度污染，大部分元素為輕度污染和無污染。 生活區(qū)8種重金屬
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