20xx年數(shù)學(xué)建模優(yōu)秀論文城市表層土壤重金屬污染分析-文庫吧資料
2024-11-14 10:55本頁面
【正文】 元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 一級(jí) 個(gè)數(shù) 6 57 13 45 39 6 53 57 二級(jí) 個(gè)數(shù) 1 52 3 20 17 3 3 25 三級(jí) 個(gè)數(shù) 1 11 2 5 11 0 1 18 從篩選的結(jié)果中選出適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作為重金屬的主要污染源，所選點(diǎn)個(gè)數(shù)和 點(diǎn)坐標(biāo)如 下列各表 ： 表 8：重金屬主要污染源個(gè)數(shù) 元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 個(gè)數(shù) 6 11 3 5 11 6 3 18 表 9：砷污染源二 維 坐標(biāo)及其濃度值 As (μ g/g) X/m 18900 12900 7200 4500 18300 27600 Y/m 2200 3200 7400 7800 10200 12200 表 10： 鎘污染源二維 坐標(biāo)及其濃度值 Cd (ng/g) X/m 4500 2400 2400 17700 17700 5100 Y/m 2600 3400 3600 4000 4200 5200 Cd (ng/g) 1024 X/m 5100 3600 6000 4800 4800 21600 Y/m 5200 6000 8600 11200 11400 11600 表 11： 鉻污染源二 維 坐標(biāo)及其濃度值 Cr (μg/g) X/m 4800 10800 3600 Y/m 4800 5600 6000 表 12： 銅污染源二 維 坐標(biāo)及其濃度值 Cu (μg/g) X/m 2400 2700 2400 2700 3600 Y/m 3600 3600 3800 3800 6000 表 13：汞污染源二 維 坐標(biāo)及其濃度值 Hg (ng/g) 16385 14487 15460 15427 1839 2333 13434 13411 11432 1692 1723 X/m 3000 13800 2700 2700 7200 3300 15300 15300 15600 22500 8700 Y/m 2600 2600 3400 3600 7400 8200 9200 9400 9400 10600 12200 表 14： 鎳污染源二 維 坐標(biāo)及其濃度值 Ni (μg/g) X/m 3600 22200 27600 Y/m 6000 12200 12200 表 15： 鉛污染源二 維 坐標(biāo)及其濃度值 Pb (μg/g) X/m 2100 5100 3600 13 Y/m 3400 5200 10600 表 16： 鋅污染源二 維 坐標(biāo)及其 濃度值 Zn (μg/g) 1457 X/m 4500 8100 12900 12900 2400 9600 9600 3600 3600 Y/m 2600 3200 3200 3400 3600 4600 4800 5800 6000 Zn (μg/g) 5320 5859 5265 5379 X/m 5400 5400 12900 8100 6000 9600 13800 13800 6000 Y/m 7200 7400 7800 8400 8600 8600 9800 10000 11000 運(yùn) 用 scatter函數(shù) 畫出各重金屬元素 主要污染源 的散點(diǎn)圖使數(shù)據(jù)可視化。 用同樣 方法得出其他 7種 重金屬在空間分布極大值個(gè)數(shù)（見表 6）。 表 5： 國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 級(jí)別 As (μg/g) Cd (ng/g) Cr (μg/g) Cu (μg/g) Hg (ng/g) Ni (μg/g) Pb (μg/g) Zn (μg/g) 一級(jí) 15 200 90 35 150 40 35 100 二級(jí) 25 300 300 100 500 50 300 250 三級(jí) 30 1000 400 400 1500 200 500 500 模型求解 ： 根據(jù) 問題一中 得出的 砷元素在城區(qū)的空間分布（見圖 3）。第二種鄰居模型中污染源存在的格子 z(i,j)應(yīng)滿足： 對(duì)于與外界不相鄰的格子 ( , ) ( 1, )z i j z i j （ 3） ( , ) ( 1, )z i j z i j+ （ 4） ( , ) ( , 1)z i j z i j （ 5） ( , ) ( , 1)z i j z i j+ （ 6） ( , ) ( 1, 1)z i j z i j （ 7） ( , ) ( 1, 1)z i j z i j + （ 8） ( , ) ( 1, 1)z i j z i j + （ 9） ( , ) ( 1, 1)z i j z i j + + （ 10） 10 對(duì)于邊界處的格子理論上應(yīng)滿足 以左邊界為例 ( ,1) ( 1,1)z i z i （ 11） ( ,1) ( 1, 2)z i z i （ 12） ( ,1) ( ,2)z i z i （ 13） ( ,1) ( 1, 2)z i z i+ （ 14） ( ,1) ( 1,1)z i z i+ （ 15） 對(duì)于頂角處的格子理論上應(yīng)滿足： 以左邊界為例 (1,1) (1,2)zz （ 16） ( , ) (2, 2)z i j z （ 17） ( , ) (2,1)z i j z （ 18） 為了簡(jiǎn)化模型在此不予考慮，即認(rèn)為對(duì)于邊界和頂角處不存在污染源。 二維元胞自動(dòng) 機(jī) (規(guī)則四方網(wǎng)格劃分 )的鄰居通常有以幾種形式 如圖 2所 示：黑色元胞為中心元胞，灰色元胞為該元胞的鄰居 。根據(jù)問題分析可知：污染源存在于二維網(wǎng)格中的某些格子中。 三 、問題三的 求解 ： 9 模型 建立： 依 據(jù)問題一得出的各重金屬元素在該城區(qū)的空間分布，得到濃度分布矩陣 Z（ Z是 100100的矩陣） ，進(jìn)而結(jié)合 MATLAB軟件建立搜索模型 。 對(duì)于 As，該市表層土壤 As基本都是輕度或中度污染，只有個(gè)別點(diǎn)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。工業(yè)排放也是表層土壤 Hg污染的另一個(gè)重要來源， 主要 在大面積污染的幾個(gè)工業(yè)濃集中心。 對(duì)于 Cu,該市表層土壤 Cu基本未污染，只有個(gè)別點(diǎn)富集程度較高，污染達(dá)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(dòng)、城市居民生活累加到土壤中的 Cu。 對(duì)于 Pb和 Cd，在來源上關(guān)聯(lián)較密切， Pb和 Cd的高含量點(diǎn)主要分布在交通繁忙的主干道路區(qū)周邊和 工業(yè)區(qū)周邊 ,這可能是因?yàn)?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。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。 模型 求解： 根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)，以 As、 Cd、
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