【文章內(nèi)容簡介】 4交通區(qū)重金屬元素相關(guān)性在主干道路區(qū)采集的土壤樣品中，Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn兩兩之間具有明顯的相關(guān)性，所以可能有相同的污染源。As、Hg與其自身外七種重金屬的相關(guān)性都不明顯，兩者與其他重金屬的來源可能不同。表525公園區(qū)重金屬元素相關(guān)性在公園綠地區(qū)采集的土壤樣品中，As、Cr、Ni兩兩之間的相關(guān)性比較明顯，可能有相同的污染源。Cu、Pb、Zn兩兩之間的相關(guān)性比較明顯，可能有相同的污染源。、土壤重金屬主成分分析為了進(jìn)一步明確該城區(qū)不同功能區(qū)土壤中重金屬的污染來源, 利用Matlab軟件對上述不同功能區(qū)土壤重金屬的8項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。在利用主成分分析進(jìn)行源解析前,采用KMO法和Bartlett法對原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行主成分分析適宜性檢驗(yàn)。經(jīng)計(jì)算, （大于0. 5的最小值要求），Bartlett檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的顯著水平小于0. 01,因此可認(rèn)為相關(guān)系數(shù)矩陣與單位陣有顯著差異,以上檢驗(yàn)結(jié)果均表明原始數(shù)據(jù)集適合進(jìn)行主成分分析。數(shù)據(jù)處理及分析結(jié)果見下表。表526生活區(qū)主成分分析 表527工業(yè)區(qū)主成分分析生活區(qū)的8種重金屬的全部信息可由3個(gè)主成分表示。即對前3個(gè)主成分進(jìn)行分析已經(jīng)能夠反映全部數(shù)據(jù)的大部分信息。結(jié)合表中數(shù)據(jù)可以看出:%，特點(diǎn)表現(xiàn)為因子變量在元素Pb、Cd上有較高的載荷。研究結(jié)果表明汽車尾氣顆粒物中鉛含量較高,在怠速狀態(tài)下向大氣的排放量分別為01571 mg/min。又知Pb和Cd在該區(qū)相關(guān)性明顯，所以大致可認(rèn)為交通污染是生活區(qū)的一個(gè)主要污染原因。%，特點(diǎn)表現(xiàn)為因子變量在元素As、Zn上有較高的載荷，因?yàn)樯罾袝缓容^多的As和Zn，所以生活區(qū)生活垃圾的堆積可能是重金屬污染的主要原因。%，特點(diǎn)表現(xiàn)為因子變量在元素Ni上有較高的載荷，普遍認(rèn)為，Ni和Zn主要來源于輪胎的磨損，所以也表明交通污染可能是生活區(qū)的污染來源之一。工業(yè)區(qū)的8種重金屬的全部信息可由2個(gè)主成分表示。%，特點(diǎn)表現(xiàn)為因子變量在元素Cr、Cu、Hg、Pb、Zn上有較高的載荷,且這些重金屬在該區(qū)相關(guān)性顯著，可以認(rèn)為來源相同，工業(yè)污染排放是工業(yè)區(qū)重金屬污染的主要原因。%，特點(diǎn)表現(xiàn)為因子變量在元素As、Hg上有較高的載荷, 這兩種元素通常被視為燃煤和垃圾燃燒的標(biāo)志元素，所以燃煤污染也是工業(yè)區(qū)重金屬污染的一個(gè)主要來源。表528山區(qū)主成分分析 表529主干道路區(qū)主成分分析山區(qū)的8種重金屬的全部信息可以由3個(gè)主成分表示。%，特點(diǎn)表現(xiàn)為因子變量在元素Zn上有較高的載荷。%，特點(diǎn)表現(xiàn)為因子變量在元素Cd、Pb上有較高的載荷，%，特點(diǎn)表現(xiàn)為因子變量在元素Hg上有較高的載荷。綜合考慮，因?yàn)樯絽^(qū)的污染程度較輕，所以重金屬污染的主要原因可能是山區(qū)富含較多的礦石。主干道路區(qū)的8種重金屬的全部信息可以由3個(gè)主成分表示。%，特點(diǎn)表現(xiàn)為因子變量在元素Pb、Ni、Cu、Cd上有較高的載荷，所以交通污染中的汽車尾氣排放和輪胎磨損可能是重金屬污染的主要原因。第二主成分中Hg具有較高的載荷，所以也可能受到工業(yè)污染如儀表、電氣工業(yè)等的影響。第三主成分中As具有較高的載荷，所以可能受到工業(yè)上排放As的工廠如化工、冶金業(yè)等的影響。表5210公園綠地區(qū)主成分公園綠地區(qū)的8種重金屬的全部信息可以由3個(gè)主成分表示。%，特點(diǎn)表現(xiàn)為因子變量在元素Cd、Cr、Pb、Zn上有較高的載荷，這些重金屬元素主要來源可以認(rèn)為是交通污染。 第三主成分中Hg具有較高的載荷，有研究發(fā)現(xiàn)由于大量的熒光燈、汞燈等氣體放電燈的廣泛使用,使得綠地表層土壤中汞的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過背景值。所以熒光燈等的大量使用可能是Hg污染的主要原因。重金屬元素傳播途徑主要有水流傳播、土壤滲透、大氣擴(kuò)散等。在城區(qū)我們主要考慮以大氣擴(kuò)散方式傳播。由此，我們通過擴(kuò)散方程建立模型，從中體現(xiàn)重金屬傳播的主要特性。A．大氣擴(kuò)散模型大氣中重金屬主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放、汽車輪胎磨損產(chǎn)生的大量含有重金屬的有害氣體和粉塵。它們主要分布在工礦的周圍及公路、鐵路兩側(cè)?？紤]這些有害氣體和粉塵在大氣中擴(kuò)散的情況。將污染物開始釋放的時(shí)刻記作，污染源選為坐標(biāo)原點(diǎn)。時(shí)刻無窮空間中任意一點(diǎn)的污染物濃度記為。根據(jù)假設(shè)，單位時(shí)間通過單位法向面積的流量 （）是擴(kuò)散系數(shù)，表示梯度，負(fù)號表示由濃度高向濃度低的地方擴(kuò)散?？疾炜臻g域，的體積為，包圍的曲面為，的外法線向量為，則在內(nèi)通過的流量為 （）而內(nèi)污染物的增量為 （）由質(zhì)量守恒定律 （）根據(jù)曲面積分的奧氏公式 （）其中是散度記號。由（）~（）式再利用積分中值定理不難得到 （）這是無界區(qū)域的拋物型偏微分方程。根據(jù)假設(shè)，初始條件為作用在坐標(biāo)原點(diǎn)的點(diǎn)源函數(shù)，可記作 （）表示污染物的總污染量，是單位強(qiáng)度的點(diǎn)源函數(shù)。方程（）滿足條件（）的解為 （）這個(gè)結(jié)果表明，對于任意時(shí)刻重金屬濃度的等值面是球面，并且隨著球面半徑的增加的值是連續(xù)減少的；當(dāng)或時(shí)金屬離子在多孔介質(zhì)中的遷移取決于在水相中的分子擴(kuò)散、固相上的吸附、固相的壓縮比以及固相中的彎曲度，采用一維遷移方程計(jì)算金屬元素在土壤中的遷移和濃度分布 ： （）其中為金屬離子在溶液中的濃度，為擴(kuò)散系數(shù)，為水的通量密度，為吸附在土壤上金屬離子的濃度，為時(shí)間，為被考察點(diǎn)到金屬離子泄漏源的距離，為土壤介質(zhì)的密度，為空隙率。金屬離子在土壤介質(zhì)中的吸附公式為 （）其中是金屬離子在土壤中固相和液相的分配系數(shù)。將式（）代入式（）： （）其中是金屬離子在土壤中遷移的阻滯因子： （）金屬離子在土壤中遷移的初始條件和邊界條件為 （）從式（）可以得到下列分析解 ： （）是誤差補(bǔ)余函數(shù)， （）在此不考慮土壤密度受外部壓力、地理位置的影響。假設(shè)污染源處重金屬離子的相對濃度為，取樣點(diǎn)重金屬離子濃度均為與污染源重金屬離子的相對濃度。在較小時(shí)，重金屬離子在土壤中的相對濃度隨距離的增加而迅速減小。在此模型中，我們將問題理想化，認(rèn)為水體傳播僅僅是靠河流傳播的。假設(shè)河流沒有多大的改變。泥沙泥沙顆粒在水溶液中對重金屬污染物的吸附遵循蘭格茂爾吸附運(yùn)動學(xué)方程