【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,同時聯(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,利用點核心估計模型的逆運用,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,進而建立以污染源強度最大為目標函數(shù),.在分析的基礎上,以As為例,用代表As濃度高分布區(qū)域上的個采樣點As的濃度觀測值,那么集合上的核心強度公:,式中是一個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):把這個函數(shù)帶入估計值的表達式中,得到核心強度函數(shù):,式中,是污染源和被觀測的點之間的距離.則建立污染源坐標求解模型如下:由上以污染源強度最大為目標函數(shù),求解污染源坐標點,稱作空間連續(xù)點核心估計數(shù)學模型. 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個區(qū)域的等高線圖城區(qū)的立體空間圖取樣點的散點圖 取樣點的偽彩色圖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)處理得到每一個采樣點的污染指數(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)的污染程度等級順序為:工業(yè)區(qū)交通區(qū)生活區(qū)公園綠地區(qū)山區(qū).由實際生活情況可知，評價結果非常合理。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，尤其是鉛污染嚴重。生活區(qū)的人口數(shù)量多、密度大，基礎設施建設薄弱，居民生活垃圾無害化水平比較低，包裝廢物的數(shù)量增加，重金屬污染嚴重。而公園綠地區(qū)，由于人們采取積極的措施進行控制，降低了污染程度。山區(qū)內(nèi)人為活動較少，重金屬污染程度較輕。 模型二模型求解對該城區(qū)土壤地質環(huán)境重金屬元素含量的數(shù)據(jù)標準化處理后，可得出以下結果：Cr和Ni的相關性最好，相關系數(shù)最大，其次為Pb和Cd，以下依次是Cr和Cu，Pd和Cu的相關性較好，，其他元素之間的相關系數(shù)相對較低。從成因上來分析，相關性較好的元素可能在成因和來源上有一定的關聯(lián)。因子分析的關鍵就是利用相關系數(shù)矩陣求出相應的因子的特征值和累計貢獻率。特征值和累計貢獻率因子旋轉前旋轉后總體特征值百分率累計貢獻率總體特征值百分率累計貢獻率123456 模型三問題一中的As的濃度空間分布圖形可知As有4個污染源,結合附表2采樣點的坐標利用Matlab編程求解得到As元素的4個污染源位置坐標和各點的As的濃度,其他重金屬元素均按此模型進行求解得到結果如表9:重金屬元素污染源序號 (m) (m)重金屬元素污染源序號 (m) (m)As17289Hg122334Ni1Cd122Pb132411467Zn1Cr12Cu132413913由污染源點的位置確定其空間分布,對照城區(qū)平面圖,結合重金屬污染的傳播特征,我們發(fā)現(xiàn)污染源點多位于生活區(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,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,結合取樣點位置所屬功能區(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,這說明人類的活動相比自然對重金屬污染程度大,且部分呈現(xiàn)重金屬復合分布,從而印證了元素的相關性分析結果是正確的,西南地區(qū)污染相對嚴重,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、模型的評價與推廣、模型的優(yōu)缺點7．⑴根據(jù)因子分析法和主成分分析法的特點，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，并與圖形相結合，作出定性分析，增加可信度。⑶利用MATLAB、SPSS和EXCEL軟件計算求解，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)的結合圖，能直觀發(fā)現(xiàn)不同污染物在各個功能區(qū)的的分布狀況。 缺點由于地質環(huán)境的影響因子較復雜，在問題四中只給出建模思路，而沒有足夠的真實的數(shù)據(jù)進行檢驗，可能會出現(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，實用性強，能夠推廣到其他領域。例如主成分分析法可以通過對細化指標選取主要指標組合進行分析，可以推廣到在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等經(jīng)濟領域，也可用于環(huán)境、社會和軍事等領域。修正后的內(nèi)梅羅污染指數(shù)法由于考慮了權重因素，克服了單個較大指標的影響。不僅可以評價土壤重金屬濃度，還可以應用于地下水質量的評價，提高毒理型指標的影響程度，使評價更加合理。隨著對內(nèi)梅羅污染指數(shù)的研究，該評價方法的應用將更加廣泛。當某個評價對象的影響因素較為復雜，因素種類多，各因素的影響程度不盡相同時，而作為衡量質量好壞的各因素標志及界線很不清晰時， 應采用模糊綜合評價法進行分析八、參考文獻[1]劉衍軍,湯慶新,白振華,張秀玲,張保華,基于地質累積與內(nèi)梅羅指數(shù)的耕地重金屬污染研究,中國農(nóng)學通報,第25卷第20期:174178,2009(08).[2]徐建國,馬震,張濤,朱恒華,地質環(huán)境質量評價的二級模糊指數(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)學建模（第三版），北京：高等教育出版社，.附錄：（1）取樣點的散點圖、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