【文章內(nèi)容簡介】 含重金屬廢棄物種類繁多，不同種類其危害方式和污染程度都不一樣。污染的范圍一般以廢棄堆為中心向四周擴(kuò)散。 。金屬礦山的開采、冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等，可以被酸溶出含重金屬離子的礦山酸性廢水，隨著礦山排水和降雨使之帶入水環(huán)境（如河流等）或直接進(jìn)入土壤，都可以間接或直接地造成土壤重金屬污染。污染源位置的確定污染源的位置的確定與金屬傳播特征密切相關(guān),同時(shí)聯(lián)系樣品數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)及濃度空間的連續(xù)分布特征,利用點(diǎn)核心估計(jì)模型的逆運(yùn)用,根據(jù)問題一的元素濃度空間分布圖,尋找出濃度峰值的大致區(qū)域,主觀確定的區(qū)域半徑,找出覆蓋區(qū)域內(nèi)的樣品觀測點(diǎn),進(jìn)而建立以污染源強(qiáng)度最大為目標(biāo)函數(shù),.在分析的基礎(chǔ)上,以As為例,用代表As濃度高分布區(qū)域上的個(gè)采樣點(diǎn)As的濃度觀測值,那么集合上的核心強(qiáng)度公:,式中是一個(gè)雙變量的概率密度函數(shù),稱核心,參數(shù)0,稱帶寬,用來定義平滑量的大小,利用比較典型的核心函數(shù):把這個(gè)函數(shù)帶入估計(jì)值的表達(dá)式中,得到核心強(qiáng)度函數(shù):,式中,是污染源和被觀測的點(diǎn)之間的距離.則建立污染源坐標(biāo)求解模型如下:由上以污染源強(qiáng)度最大為目標(biāo)函數(shù),求解污染源坐標(biāo)點(diǎn),稱作空間連續(xù)點(diǎn)核心估計(jì)數(shù)學(xué)模型. 六．模型的求解與分析 模型一 作出8種主要重金屬元素在該城區(qū)的空間分布5個(gè)區(qū)域的等高線圖城區(qū)的立體空間圖取樣點(diǎn)的散點(diǎn)圖 取樣點(diǎn)的偽彩色圖8種主要重金屬元素在該城區(qū)的空間分布 分析該城區(qū)內(nèi)不同區(qū)域重金屬的污染程度將數(shù)據(jù)帶入模型一中的求解公式中，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一單位(μg/g)，根據(jù)數(shù)據(jù)處理得到每一個(gè)采樣點(diǎn)的污染指數(shù)（見附表）,可得出不同區(qū)域各種重金屬的污染程度（見表3）表3 不同區(qū)域的重金屬污染程度 區(qū)域單因子指數(shù)法污染程度As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn生活區(qū)工業(yè)區(qū)山區(qū)主干道路區(qū)公園綠地區(qū)輕度 中度 中度 重度 中度 輕度 中度 重度中度 重度 輕度 重度 重度 輕度 重度 重度輕度 輕度 輕度 輕度 輕度 輕度 輕度 輕度輕度 中度 輕度 重度 重度 輕度 中度 重度輕度 中度 輕度 中度 重度 輕度 輕度 中度由表3可以看出，五個(gè)區(qū)域環(huán)境內(nèi)As、Cr和Ni污染程度較低，Cu、Hg、Zn污染程度比較高。為了反映生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)及公園綠地區(qū)的綜合污染程度，我們由綜合污染指數(shù)求解公式得出污染等級(jí)表。見表4 功能區(qū)平均意義生活區(qū)1中度污染工業(yè)區(qū)2重度污染山區(qū)3輕度污染交通區(qū)4重度污染公園綠地區(qū)5中度污染從上表可以看出,該城市不同功能區(qū)的污染程度等級(jí)順序?yàn)?工業(yè)區(qū)交通區(qū)生活區(qū)公園綠地區(qū)山區(qū).由實(shí)際生活情況可知，評(píng)價(jià)結(jié)果非常合理。在工業(yè)區(qū)、生活區(qū)和主干道路區(qū)，由于大量化工原料、污染氣體及工業(yè)廢水的排放，使土壤中重金屬元素濃度上升，土壤污染嚴(yán)重。主干道路區(qū)屬于交通繁忙地帶，車輛排放大量污染氣體，尤其是鉛污染嚴(yán)重。生活區(qū)的人口數(shù)量多、密度大，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)薄弱，居民生活垃圾無害化水平比較低，包裝廢物的數(shù)量增加，重金屬污染嚴(yán)重。而公園綠地區(qū)，由于人們采取積極的措施進(jìn)行控制，降低了污染程度。山區(qū)內(nèi)人為活動(dòng)較少，重金屬污染程度較輕。 模型二模型求解對(duì)該城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境重金屬元素含量的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，可得出以下結(jié)果：Cr和Ni的相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)最大，其次為Pb和Cd，以下依次是Cr和Cu，Pd和Cu的相關(guān)性較好，，其他元素之間的相關(guān)系數(shù)相對(duì)較低。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)。因子分析的關(guān)鍵就是利用相關(guān)系數(shù)矩陣求出相應(yīng)的因子的特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率。特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率因子旋轉(zhuǎn)前旋轉(zhuǎn)后總體特征值百分率累計(jì)貢獻(xiàn)率總體特征值百分率累計(jì)貢獻(xiàn)率123456 模型三問題一中的As的濃度空間分布圖形可知As有4個(gè)污染源,結(jié)合附表2采樣點(diǎn)的坐標(biāo)利用Matlab編程求解得到As元素的4個(gè)污染源位置坐標(biāo)和各點(diǎn)的As的濃度,其他重金屬元素均按此模型進(jìn)行求解得到結(jié)果如表9:重金屬元素污染源序號(hào) (m) (m)重金屬元素污染源序號(hào) (m) (m)As17289Hg122334Ni1Cd122Pb132411467Zn1Cr12Cu132413913由污染源點(diǎn)的位置確定其空間分布,對(duì)照城區(qū)平面圖,結(jié)合重金屬污染的傳播特征,我們發(fā)現(xiàn)污染源點(diǎn)多位于生活區(qū)與工業(yè)區(qū),工業(yè)區(qū)的制造業(yè),化工業(yè)等涉及到眾多機(jī)械,電子,生產(chǎn)過程中排放含有As、Cd 、Cu、 Hg等眾多重金屬的工業(yè)“三廢”,是城市土壤重金屬污染的主要來源。生活區(qū)的人類活動(dòng),生活垃圾的隨處堆放也使得生活生產(chǎn)資料中的重金屬侵蝕到土壤中去,由海拔地形圖和污染源分布特點(diǎn),結(jié)合取樣點(diǎn)位置所屬功能區(qū)平面分布圖可以看出污染源主要分布在海拔較低的平原地帶,這說明人類的活動(dòng)相比自然對(duì)重金屬污染程度大,且部分呈現(xiàn)重金屬復(fù)合分布,從而印證了元素的相關(guān)性分析結(jié)果是正確的,西南地區(qū)污染相對(duì)嚴(yán)重,這里是該城區(qū)區(qū)的下游地區(qū),上游的污染物容易在此富集疊加,形成高濃度污染. 七、模型的評(píng)價(jià)與推廣、模型的優(yōu)缺點(diǎn)7．⑴根據(jù)因子分析法和主成分分析法的特點(diǎn)，用于分析污染的原因和確定污染源位置。⑵確定了污染源的具體位置的坐標(biāo)，并與圖形相結(jié)合，作出定性分析，增加可信度。⑶利用MATLAB、SPSS和EXCEL軟件計(jì)算求解，作出各種圖表，簡便直觀。 ⑷污染物濃度等值線圖與城市功能區(qū)的結(jié)合圖，能直觀發(fā)現(xiàn)不同污染物在各個(gè)功能區(qū)的的分布狀況。 缺點(diǎn)由于地質(zhì)環(huán)境的影響因子較復(fù)雜，在問題四中只給出建模思路，而沒有足夠的真實(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，可能會(huì)出現(xiàn)一定的偏差。本文中建立的模型，都是以完善可靠的理論作為基礎(chǔ)，實(shí)用性強(qiáng)，能夠推廣到其他領(lǐng)域。例如主成分分析法可以通過對(duì)細(xì)化指標(biāo)選取主要指標(biāo)組合進(jìn)行分析，可以推廣到在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，也可用于環(huán)境、社會(huì)和軍事等領(lǐng)域。修正后的內(nèi)梅羅污染指數(shù)法由于考慮了權(quán)重因素，克服了單個(gè)較大指標(biāo)的影響。不僅可以評(píng)價(jià)土壤重金屬濃度，還可以應(yīng)用于地下水質(zhì)量的評(píng)價(jià)，提高毒理型指標(biāo)的影響程度，使評(píng)價(jià)更加合理。隨著對(duì)內(nèi)梅羅污染指數(shù)的研究，該評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用將更加廣泛。當(dāng)某個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的影響因素較為復(fù)雜，因素種類多，各因素的影響程度不盡相同時(shí)，而作為衡量質(zhì)量好壞的各因素標(biāo)志及界線很不清晰時(shí)， 應(yīng)采用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行分析八、參考文獻(xiàn)[1]劉衍軍,湯慶新,白振華,張秀玲,張保華,基于地質(zhì)累積與內(nèi)梅羅指數(shù)的耕地重金屬污染研究,中國農(nóng)學(xué)通報(bào),第25卷第20期:174178,2009(08).[2]徐建國,馬震,張濤,朱恒華,地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的二級(jí)模糊指數(shù)法,.[3] 王守川，重金屬污染來源、分布、治理方法，.[4]郄澤平， MATLAB作圖教程全 ，. [5]姜啟源，謝金星，葉俊，數(shù)學(xué)建模（第三版），北京：高等教育出版社，.附錄：（1）取樣點(diǎn)的散點(diǎn)圖、城區(qū)的立體空間圖編程：A=xlsread(39。地址39。)。x=A(:,1)。y=A(:,2)。z=A(:,3)。 scatter(x,y,5,z)%散點(diǎn)圖 figure [X,Y,Z]=griddata(x,y,z,39。linspace(min(x),max(x),200)39。,39。linspace(min(y),max(y),200)39。,39。v4 39。)。%插值 pcolor(X,Y,Z)。shading interp%偽彩色圖figurecontourf(X,Y,Z