【正文】 差的過磷酸鈣和磷礦粉中含有微量的 As、 Cd 重金屬元素。 3） 居民生活污 染源 日常生活產(chǎn)生的“廢氣、廢液、廢固” 以及落后的 居民用煤燃燒方式 等。礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物在堆放或處理過程中，由于日曬、雨淋、水洗等，重金屬極易移動(dòng)，以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤擴(kuò)散，固體廢棄物也可以通過風(fēng)的傳播而使污染范圍擴(kuò)大 2） 交通污染源 道路兩側(cè)土壤中的污染物主要來自汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產(chǎn)生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵的沉降，而污染元素則主要為 Pb、 Cu、 Zn 等元素。 1） 工礦企業(yè)污染源 工業(yè)過程中廣泛使用重金屬元素，工礦企業(yè)將未經(jīng)嚴(yán)格處理的廢水直接排放，使得它們周圍的土壤容易富集高含量的有毒重金屬 ［ 7］ ， 以同 心圓狀分布。在各種人為因素中，則主要包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通等來源引 起的土壤重金屬污染 ［ 6］ 。 土壤中重金屬元素主要有自然來源和人為干擾輸入兩種途徑。 重金屬污染物的傳播特征 重金屬在土壤表面的污染物會(huì)對(duì)土壤性質(zhì)和植被等產(chǎn)生嚴(yán)重危害，更重要的 13 是通過食物鏈和地下水，以及地面揚(yáng)塵等途徑輸入人體，并在人體中長(zhǎng)期積累，引起各種疾病癥狀，對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。因子分析法具有壓縮數(shù)據(jù)和提取綜合因子的功能，因此可有效地應(yīng)用于 該 城 區(qū) 表層 土壤 中 污染物的來源解析 確定 中。 問題 三 的解決 自然和人為因素對(duì)環(huán)境影響的判別和分離是城市生態(tài)地球化學(xué)研究的重要內(nèi)容。 元素 Zn 在 該城區(qū) 土壤中污染有 工業(yè)區(qū)、交通 區(qū)富集 的情況， 可能是由于交通流量較大，長(zhǎng)期的交通運(yùn)輸所產(chǎn)生的廢氣及揚(yáng)塵沉降使表層土壤中累積了較多的 Zn ，同時(shí) Zn 是汽車輪胎的重要組分，大量的工業(yè)生產(chǎn)制造所排放的“三廢”也可能導(dǎo)致其含量增加。大氣中含 Hg 污染物的干濕沉降 也 是造成 該城區(qū) 土壤 Hg 污染的主要原因 之一 。 此 外 ， Hg 污染除了跟 工業(yè)區(qū) 的高耗能有關(guān)，工業(yè)三廢的排放也是 Hg 污染的重要來源。 元素 Cr ， Cd 的污染源屬于面積型的，分布 于 該城區(qū) 的工業(yè)區(qū) 內(nèi) ， 同時(shí)結(jié)合圖像可知 ， Cr 含量較高（ 90mg/kg）的區(qū)域主要集中分布于 工業(yè)區(qū) 、公園綠地區(qū) ， 推測(cè)公園綠地施肥可能也是引起土壤中 Cd 累積的重要因素 。 根據(jù) 相關(guān) 文獻(xiàn) ， 城市中的工業(yè) 區(qū)也是 Pb 主要來源 ， 可以得出一個(gè)基本結(jié)論：市內(nèi)交通尾氣的排放和汽車輪胎的磨損 可能 是 該 城區(qū) 土壤 Pb 污染的基本來源 ； Cd 主要來源于工業(yè) 區(qū)，再由問題一的圖形可以看出： 該城區(qū) 表層土壤中的Cd 含量 總體上呈現(xiàn)出從城市工業(yè)區(qū)向城市四周邊緣遞減的趨勢(shì) ，表明 影響 Cd累積的因素除工業(yè)活動(dòng)影響外，城市公園綠地施肥可能也是引起土壤中 Cd 累積的重要因素。 表 5 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比法） 單位： mg/kg 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) Cu Zn Pb Cd Ni Cr As Hg 一類 =35 =100 =35 = =40 =90 =15 = 二類 35~100 100~300 35~350 ~ 40~60 90~250 15~25 ~ 三類 100~400 300~500 350~500 ~ 60~200 250~300 25~40 ~ 超三類 400 500 500 200 300 40 11 根據(jù)已知數(shù)據(jù)， 通過 Excel 軟件 計(jì)算 得出 8 種重金屬污染元素在城區(qū)的不同區(qū)域 不同級(jí)別所占百分比， 詳 見表： 表 6 8 種重金屬污染元素在城區(qū)的不同區(qū)域不同級(jí)別所占百分比 一區(qū)（ 44） As (μg/g) Cd (ng/g) Cr (μg/g) Cu (μg/g) Hg (ng/g) Ni (μg/g) Pb (μg/g) Zn (μg/g) 一類 % % % % % % % % 二類 % % % % % % % % 三類 % % % % % % % % 超三類 % % % % % % % % 二區(qū)（ 36） As (μg/g) Cd (ng/g) Cr (μg/g) Cu (μg/g) Hg (ng/g) Ni (μg/g) Pb (μg/g) Zn (μg/g) 一類 % % % % % % % % 二類 % % % % % % % % 三類 % % % % % % % % 超三類 % % % % % % % % 三區(qū)（ 66） As (μg/g) Cd (ng/g) Cr (μg/g) Cu (μg/g) Hg (ng/g) Ni (μg/g) Pb (μg/g) Zn (μg/g) 一類 % % % % % % % % 二類 % % % % % % % % 三類 % % % % % % % % 超三類 % % % % % % % % 四 區(qū)（ 138） As (μg/g) Cd (ng/g) Cr (μg/g) Cu (μg/g) Hg (ng/g) Ni (μg/g) Pb (μg/g) Zn (μg/g) 一類 % % % % % % % % 二類 % % % % % % % % 三類 % % % % % % % % 超三類 % % % % % % % % 五區(qū)（ 35） As (μg/g) Cd (ng/g) Cr (μg/g) Cu (μg/g) Hg (ng/g) Ni (μg/g) Pb (μg/g) Zn (μg/g) 一類 % % % % % % % % 二類 % % % % % % % % 三類 % % % % % % % % 超三類 % % % % % % % % 通過對(duì)表中數(shù)據(jù)的整理與比較，我們不難得出結(jié)論，該城市五個(gè)城區(qū)污染程度 序?yàn)椋? 工業(yè)區(qū) 交通區(qū) 生活區(qū) 公園綠地區(qū) 山區(qū) 由此表明， 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比法 與 背景值評(píng)價(jià)法 結(jié)果一致，同樣可以取得理想的效果。 表 2 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（背景值評(píng)價(jià)法） iP 值 級(jí)別 污染程度 1iP? 0 清潔級(jí)（無污染） ? ?1 2 /iiP X S S? ? ? 1 尚清潔級(jí)（無污染至中度污染） ? ? ? ?2 / 3 /i i iX S S P X S S? ? ? ? 2 輕污染級(jí)（中度污染） ? ? ? ?3 / 4 /i i iX S S P X S S? ? ? ? 3 中污染級(jí)（中度污染至強(qiáng)度污染） ? ?4/iiP X S S?? 4 重污染級(jí)（強(qiáng)度污染） 2） 土壤重金屬的綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)方法與評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 為了全面反映各污染物對(duì)土壤的不同作用，突出高濃度污染物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法其計(jì)算公式為： ? ? ? ?22m a x//2i i i i a v gC S C SP ??綜 合 （ 2） 式中 ? ?max/iiCS為土壤污染中污染指數(shù)的最大值； ? ?/iiavgCS為土壤污染中污染指數(shù)的平均值。 背景值評(píng)價(jià)法： 1 ) 背景值評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 土壤重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)方法 —— 單因子指數(shù)法是目前國(guó)內(nèi)普遍采用的方法之一，其計(jì)算公式 為 : /i i iP C S? （ 1） 式中： iP 為土壤中 i 污染物的污染指數(shù) ， 1iP? 表示污染； 1iP? 或 1iP? 表示未污染；且 iP 值越大， 則污染越嚴(yán)重 ； iC 為土壤中 i 污染物實(shí)測(cè)濃度； iS 為 i 污染物的背景濃度? ?1mg kg?? ， 對(duì)于濃度分布呈正態(tài)分布的污染物 iS X S??，對(duì)于濃度分布呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布的元素則 iS GXSg? 。 目前土壤重金屬污染評(píng)價(jià)則多以單因子指數(shù)法 、 內(nèi)梅羅指數(shù)法地質(zhì)累積指數(shù)法 、模糊貼近度法 及標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比法 等。 表 1 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) ( 背景值評(píng)價(jià)法 ) 元素 平均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差 背景值范圍 有效樣品數(shù) 變異系數(shù) As (μg/g) ~ 44 Cd (ng/g) 130 30 70~190 44 Cr (μg/g) 31 9 13~49 44 Cu (μg/g) ~ 44 Hg (ng/g) 35 8 19~51 44 Ni (μg/g) ~ 44 Pb (μg/g) 31 6 19~43 44 Zn (μg/g) 69 14 41~97 44 基于背景評(píng)價(jià)法、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比法 對(duì) 模 型 二求解 因各地成土過程和成土母質(zhì)的不同造成土壤中重金屬含量具有很大的差異， 土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法對(duì)土壤污染的評(píng)價(jià)結(jié)果至關(guān)重要， 不同的方法可能會(huì)反映出不同的結(jié)果，因此， 土壤受污染的情況應(yīng)結(jié)合多方面因 素進(jìn)行綜合考慮。 1） 土壤重金屬元素濃度概率分布類型 環(huán)境背景值是一個(gè)相對(duì)的概念 ,由于題目 附件 3 中已給出 8 種主要重金屬元素的背景值的相關(guān)數(shù)據(jù)，為了能科學(xué)準(zhǔn)確地 確定土壤 金屬元素濃度概率分布類型 ,我們查閱了 8 大量文獻(xiàn)資料 [6][8]， 結(jié)果表明 該城區(qū) 土壤中 Cd 、 As 、 Ni 、 Cu 、 Zn 、 Pb 、 Cr 和 Hg的濃度概率 分布 基本上均 呈正態(tài)分布。 表層土壤中元素的分布特征與前述 Cr、 Cu、 Hg、 Pb、 Zn 變程較大而 As、 Cd 和 Ni 變程較小的空間變異結(jié)構(gòu)特征相一致。 5 圖 2 該城區(qū)表層土壤中 As 含量空間分布圖 圖 3 該城區(qū)表層土壤中 Hg 空間分布圖 圖 4 該城區(qū)表層土壤中 Cd 含量空間分布圖 6 圖 5 該城區(qū)表層土壤中 Cr 含量空間分布圖 圖 6 該城區(qū)表層土壤中 Cu 含量空間分布圖 圖 7 該城區(qū)表層土壤中 Pb 含量空間分布圖 7 圖 8 該城區(qū)表層土壤中 Zn 含量空間分布圖 圖 9 該城區(qū)表層土壤中 Ni 含量空間分布圖 從圖 2 至圖 9 可見，在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)，城市表層土壤中重金屬含量均呈現(xiàn)出由城區(qū)中心向四周逐漸遞減，無明顯方向性的特征。 有關(guān) Matlab 程序詳見附錄 1。 從圖 1 可以看出，采樣點(diǎn)在該城區(qū)（即 XOY 平面）內(nèi)的位置分布并不均勻，甚至在左上方和右下方?jīng)]有任何采樣點(diǎn)，出現(xiàn)空白區(qū)， 然而該模型中設(shè)計(jì)的程序仍舊運(yùn)用插值法對(duì)這兩處空白區(qū)進(jìn)行分析繪圖，因此在圖 2 至圖 9 中 重金屬濃度出現(xiàn)負(fù)值的現(xiàn)象。 這種估計(jì)較其它估計(jì)方法的最大優(yōu)點(diǎn)在于：該法最大限度地利用 4 了空間取樣所提供的各種信息，更加精確，更加符合實(shí)際，且避免了系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)，能夠給出估計(jì)誤差和精度。 模型假設(shè) 1. 假設(shè)題目 重金屬元素在采樣點(diǎn)處的濃度 真實(shí)可靠； 2． 假設(shè)題目 重金屬元素在采樣點(diǎn)處的濃度 服從正態(tài)分布； 3． 假設(shè) 從源到采樣點(diǎn)之間，污染物在途中保持質(zhì)量守恒； 4． 假設(shè) 受體污染物中某種元素是各污染源貢獻(xiàn)的線性組合，各污染源之間互不相關(guān)，這是因子分析法的基礎(chǔ)； 5． 假設(shè) 由各個(gè)污染源貢獻(xiàn)的某元素的量（稱因子載荷）有足夠的差別，且采樣點(diǎn)和分析期間變化不大 。 問題 四 的分析 通過對(duì)問題三中 模型 三 優(yōu)缺點(diǎn) 的 分析 并進(jìn)一步收集 影響城市地質(zhì)環(huán)境的一些 其它相關(guān) 信息，建立了基于 GIS 城市地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模型。 問題 三 的分析 分析傳播特征并且確定污染源的位置，通過資料查找及篩選并結(jié)合問題一的結(jié)論，我們得出重金屬污染物的傳播特征為：重金屬元素含量在各功能區(qū)的變化無明顯的規(guī)律性， Pb 、 Ni 和 Cd 在工業(yè)區(qū)內(nèi)含量最高 ,在商業(yè)區(qū) Zn 和 Cu 含量最高，土壤重金屬含量在不同功能區(qū)的變化無明顯規(guī)律性 ,可能主要由人為活動(dòng)擾動(dòng)以及介質(zhì)中重 3 金屬來源的復(fù)雜性所造成的。通過對(duì)模型的建立及求解，可以對(duì)城市環(huán)境的治理提供一定的理論依據(jù)。在本文中，我們將采用這兩種方法來對(duì)模