20xx年數(shù)學(xué)建模a題優(yōu)秀論文-城市表層土壤重金屬污染分析(編輯修改稿)
2024-12-12 10:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 .000 N 319 319 319 319 319 319 319 319 Hg Pearson Correlation .064 .265** .103 .417** 1 .103 .298** .196** Sig. (2tailed) .251 .000 .066 .000 .066 .000 .000 N 319 319 319 319 319 319 319 319 Ni Pearson Correlation .317** .329** .716** .495** .103 1 .307** .436** Sig. (2tailed) .000 .000 .000 .000 .066 .000 .000 N 319 319 319 319 319 319 319 319 Pb Pearson Correlation .290** .660** .383** .520** .298** .307** 1 .494** Sig. (2tailed) .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000 N 319 319 319 319 319 319 319 319 Zn Pearson Correlation .247** .431** .424** .387** .196** .436** .494** 1 Sig. (2tailed) .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000 N 319 319 319 319 319 319 319 319 **. Correlation is significant at the level (2tailed). 圖（ 11）： 重金屬原始含量數(shù)據(jù)和海拔的相關(guān)系數(shù)矩陣 注： 利用 SPSS軟件 做 出了八種重金屬在不同海拔內(nèi)的分布圖（見附錄 ）。 參照分布圖 可見各重金屬濃度均和海拔成負相關(guān)，即海拔越高，其含各種重金屬濃度越低； Cr 和 Ni 的相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)最大，為 ，其次為 Pb 和Cd ，相關(guān)系數(shù)為 0． 660，以下是 Cr 和 Cu 的相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)是 ，其它元素之間的相關(guān)性并不是很好。從成因上來分析，相關(guān)性較好的元素可能在成因和來源上有一定的關(guān)聯(lián)。結(jié)合第一問中 8種主要重金屬元素在該城區(qū)的 空間分布可以看出， Cr 和 Ni 、 Pb 和 Cd 可能是來自同一來源。 （二）根據(jù)空間分布圖、區(qū)域散點圖和主要重金屬含量土壤單項污染的指數(shù)進行分析： 對于 Cr 和 Ni ，在來源上關(guān)聯(lián)較密切，該市表層土壤 Cr 和 Ni 基本未污染，只有個別點富集程度較高，污染達到中度污染，該富集中心的位置主要分布在生活區(qū)周邊和 交通 區(qū)周邊，這可能是由于生活廢水的排放和交通源汽車尾氣的排放等原因造成的。 對于 Pb 和 Cd ，在來源上關(guān)聯(lián)較密切， Pb 和 Cd 的高含量點主要分布在 交通 區(qū)和工業(yè)區(qū)周邊 ,這可能是因為 Pb 和 Cd 來自該市中心交通源汽車尾氣的排放、汽車輪胎的磨損和冶煉廠的廢水、塵埃和廢渣 ,以及電鍍、電池、顏料、塑料穩(wěn)定劑、涂料工業(yè)的廢水等。所以可以說 Pb 和 Cd 的污染主要是由于 交通 污染和工業(yè)污染。 對于 Cu ,該市表層土壤 Cu 基本未污染，只有個別點富集程度較高，污染達到中度污染，該富集中心的位置主要分布在生活區(qū)周邊，這可能是由城市商業(yè)活動、城市居民生活累加到土壤中的 Cu 。 對于 Hg , 其高含量點主要分布在交通繁忙的 交通 區(qū)周邊和工業(yè)區(qū)周邊 , Hg 污染的一個主要原因是由于燃煤造成的，無論是工業(yè)用煤還是居民用煤，而且燃燒方式落后。工業(yè)排放也是表層土壤 Hg 污染的另一個重要來源，主要在大面積污染的幾個工業(yè)濃集中心。 對于 Zn ,其高含量點也主要分布在交通繁忙的 交通 區(qū)周邊和工業(yè)區(qū)周邊 , 這主要是由于汽車尾氣的排放和廠礦企業(yè)的三廢排放。 對于 As ，該市表層土壤 As 基本都是輕度或中度污染，只有個別點富集程度較高，該富集中心的位置主要分布在工業(yè)區(qū)周邊，主要來源可能是工廠的廢水排放。 綜上所述，可以認為工業(yè)區(qū)、 交通 區(qū)和生活區(qū)的活動是造成該城區(qū)表層土壤重金屬污染的主要原因。 問題三的求解 設(shè)第 m 個 污染源的污染值為 omX ，利用 MATLAB 軟件對數(shù)據(jù)進行處理即可得到 omX 以及污染源的位置（見圖 12），了解重金屬污染物的傳播特征，考慮第 i 個采樣點受到污染源的影響與該采樣點和污染源的海拔差 Hj、空間距離Rj、以及第 m 個 污染源的污染值 omX 三個因素有關(guān)，所以構(gòu)建目標(biāo)函數(shù) （ 3） 其中 （ 4） （ 5） 最后再利用 MATLAB 對構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)（ 4）進行數(shù)據(jù)擬合，得出污染源的傳播范圍及其傳播特征。 模型求解 利用 MATLAB 軟件對數(shù)據(jù)進行綜合處理得到下圖（圖 12）， 圖（ 12）污染源的位置 （ 1）對圖（ 12）進行分析：由圖可知污染源位置的分布，假設(shè)三處均為污染源，選擇其中一處進行數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建如下函數(shù) （ 其中 C 為常數(shù)， j=1，2， ...） 將等式兩邊同時取對數(shù)得： （ 6） 化簡得出： （ 7） 類比此函數(shù)： jmkeP HC ????綜222 jjjj HYXR ???jmjm HHH ?? 0jmk1 e HCPy ????? 綜）（綜 jmkelnln P HC ????jmklnlnP HC ???綜bxky ??? 此函數(shù)成線性關(guān)系，可以利用 MATLAB 軟件進行數(shù)據(jù)擬合， MATLAB 進行數(shù)據(jù)擬合得到的圖形為： 圖（ 13）：擬合 1后的圖形 利用 Matlab進行數(shù)據(jù)擬合得到的函數(shù)為： （ 8）
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