【正文】 物的效果較差，其余金屬元素分布的插值效果很好。最終進行分析時，插值的具體參數(shù)如表13：污染物變換擬合多項式次數(shù)最小相關(guān)點數(shù)最大相關(guān)點數(shù)As對數(shù)355Cd對數(shù)345Cr對數(shù)355Cu對數(shù)3710Hg對數(shù)2310Ni對數(shù)355Pb對數(shù)2610Zn對數(shù)355表13 插值參數(shù)擬合后的誤差分析：平均值接近0；標(biāo)準(zhǔn)均方根接近1；，均方根小；且平均標(biāo)準(zhǔn)誤差接近均方根，則插值效果好。在得出圖形后，可以根據(jù)指標(biāo)，驗證差值好壞，從而修改模型，再進行差值。使用此插值，可以確定函數(shù)以指數(shù)形式擬合。其他7種元素的分析方法與Cu相同。圖16 Cu濃度的半變異函數(shù)圖由圖像看出，底層表示背景值，上面兩層表示污染源。圖表的橫坐標(biāo)表示任兩點的空間距離，縱標(biāo)表示該兩點的半變異函數(shù)值。 圖15 Cu濃度的趨勢分析圖上圖中藍(lán)線與綠線基本平直，說明Cu的濃度不具有全局趨勢，在插值時不考慮空間相關(guān)性。如果擬合曲線為平直的，說明沒有全局趨勢；如果擬合的曲線為確定的曲線（二次函數(shù)曲線或指數(shù)函數(shù)曲線等），則存在某種全局趨勢。通過趨勢分析，可以將研究區(qū)平面圖上的點轉(zhuǎn)化為感興趣的屬性值為高度的三維視圖。 圖13 Cu濃度PLOT圖對Cu的采樣點濃度進行對數(shù)轉(zhuǎn)換后得到下圖，看到散點與直線擬合地非常好，說明轉(zhuǎn)換后的Cu濃度值符合正態(tài)分布，也說明Cu的分布是一種類似于指數(shù)形式的分布。如果被檢驗的樣點數(shù)符合所指定的分布，則代表樣點的點簇在一條直線上。 圖12 對數(shù)變換后的Cu濃度直方圖(2)利用PLOT圖來檢驗數(shù)據(jù)的正態(tài)分布情況。圖11 Cu濃度直方圖 對Cu的采樣點濃度進行對數(shù)轉(zhuǎn)換后得到下圖，可以看出中值接近均值，峰度有很大程度的下降且接近于3，近似于正態(tài)分布。 基于ArcGIS軟件的重金屬元素分布特征分析（1）以Cu為例，利用ArcGIS軟件對該元素進行空間數(shù)據(jù)探索分析，利用直方圖顯示數(shù)據(jù)的概率分布特征。即：由此看出重金屬污染物的傳播隨地域呈指數(shù)變化。由以上兩式得：即為：根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]解得：由于此題中重金屬元素濃度為固定值，傳播的濃度矢量場為穩(wěn)定的，不隨時間變化，因此對擴散模型進行改進，令kt=m，m表示傳播的距離。有：。先考察平面區(qū)域，其面積為S，包圍σ的曲線為l ，曲線l構(gòu)成圓形區(qū)域， l的外法線向量為，則在(t, t + Dt)內(nèi)通過σ的流量為：σ內(nèi)污染物濃度的增量為：污染源在Dt 時間內(nèi)產(chǎn)生的濃度總量為:其中p0為常數(shù)，表示σ內(nèi)污染物濃度的單位面密度。污染源的位置坐標(biāo)為（0，0）。圖10模型建立的流程圖 理論分析傳播特征由于重金屬元素主要來源于大氣中廢氣、粉塵顆粒；因此我們采用氣體擴散模型[11]來得出重金屬元素污染的傳播特征方程，以污染源為原點建立新的平面直角坐標(biāo)系OX’Y’。 但是，從整個城市來看，每一種重金屬污染物的分布都是非均勻的，通過問題二可以看出，污染源主要集中在工業(yè)區(qū)、交通區(qū)和生活區(qū)。交通區(qū)中汽車輪胎磨損也是Zn污染的重要來源。g1標(biāo)準(zhǔn)差ug交通區(qū)中，汽車尾氣是主要來源；生活區(qū)中食物、學(xué)習(xí)用品玩具、電池、油漆等等都是鉛污染來源。g1標(biāo)準(zhǔn)差ugg1變異系數(shù)偏度峰度評價12345表9 各功能區(qū)Ni統(tǒng)計量數(shù)據(jù)分析：a．從平均值來看，Ni在各功能區(qū)分布比較均勻，且都在所給背景值的范圍之內(nèi)，表明該城區(qū)Ni含量基本上沒有受到人為因素的影響；b．各區(qū)Ni含量變異系數(shù)較小，表明樣本值比較接近；c．交通區(qū)偏度相對較大，表明Ni在交通區(qū)含量和其他區(qū)相比，分布不均勻；d．交通區(qū)峰度很大，表明樣本很集中，分布比較均勻；e．從評價指數(shù)看出，該城區(qū)Ni元素含量受人為因素影響較?。唤Y(jié)論：Ni元素在該城區(qū)分布基本是均勻的，在背景值范圍之內(nèi)，基本不受人為因素的影響；但交通運輸中汽車尾氣的排放是Ni的主要來源，存在潛在的威脅。6. Ni元素Ni平均ug特別是在工業(yè)區(qū)和交通區(qū)中污染的尤為嚴(yán)重，推測工業(yè)區(qū)內(nèi)某幾個區(qū)域建有關(guān)于電子、電池的加工廠，排放的廢物中含Hg含量很高；交通區(qū)、生活區(qū)由于海拔較低會較大程度的受到大氣程度的影響，并且生活區(qū)內(nèi)大量使用節(jié)能燈時也會產(chǎn)生汞污染。g1標(biāo)準(zhǔn)差ngg1變異系數(shù)偏度峰度評價12345表7 各功能區(qū)Cu統(tǒng)計量數(shù)據(jù)分析：a．從平均值來看，工業(yè)區(qū)的Cu含量明顯較高，表明Cu主要來源于工業(yè)區(qū)；b．從變異系數(shù)來看，工業(yè)區(qū)的變異系數(shù)（大于1）較大，表明樣本值的波動較大，存在偏差較大的樣本點，Cu在工業(yè)區(qū)含量高可能是由于某些特殊的樣本值；c．工業(yè)區(qū)Cu含量偏度較大，表明Cu在工業(yè)區(qū)內(nèi)分布不均勻；d．交通區(qū)Cu含量峰度比較大，表明交通區(qū)內(nèi)樣本值比較集中，Cu含量在交通區(qū)內(nèi)分布相對；e．從評價指數(shù)看出，工業(yè)區(qū)的Cu含量受人為影響較為嚴(yán)重；結(jié)論：綜合說明Cu元素分布是不均勻的，推測造成污染主要原因是：在工業(yè)區(qū)某處存在銅冶煉廠等部門，產(chǎn)生大量Cu元素；交通區(qū)內(nèi)Cu含量也較多，分布較均勻，主要是由于汽車尾氣的排放。4. Cu元素Cu平均ugg1標(biāo)準(zhǔn)差ug生活區(qū)與公園綠地區(qū)Cd則主要來源于工業(yè)區(qū)排放廢氣顆粒的大氣沉降或廢水的傳播。g1標(biāo)準(zhǔn)差ngg1變異系數(shù)偏度峰度評價12345 表4 各功能區(qū)As統(tǒng)計量數(shù)據(jù)分析：，交通區(qū)的As元素含量（）明顯大于其他區(qū)，說明As主要來自交通區(qū)；，各個區(qū)的數(shù)值（均）都比較小，說明該元素含量在各區(qū)波動較小，樣本值都比較接近；，不是很大，表明樣本分布接近于正態(tài)分布，含量在該區(qū)內(nèi)分布比較均勻；，因此樣本比較集中，進一步說明分布比較均勻；e．交通區(qū)的評價值最高，表明對于As元素，在交通區(qū)人為影響程度比較大；結(jié)論： 重金屬元素As污染主要集中于交通區(qū)，并在該區(qū)呈均勻分布，可能來源于汽車的尾氣。 數(shù)據(jù)處理及分析1. As元素As平均ugg1）。在分析8個重金屬元素對各功能區(qū)的影響程度時，我們利用了單項污染指數(shù)評價方法，其計算公式為： ，式中為土壤中污染物的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；為污染物的實測值（ug峰度是用來衡量分布的集中程度或分布曲線的尖峭程度的指標(biāo)，反映了樣本的集中程度，標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布峰度為3。 數(shù)據(jù)處理方法論文分別對8種土壤重金屬元素在5個功能區(qū)濃度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、偏度以及峰度進行了計算，以各元素濃度在每個功能區(qū)的平均值作為衡量污染程度的基本標(biāo)準(zhǔn)；利用標(biāo)準(zhǔn)差來描述同種元素在五個功能區(qū)中的分布情況，標(biāo)準(zhǔn)差越高表示該元素在相應(yīng)功能區(qū)中的濃度分布越不均勻；變異系數(shù)定義為標(biāo)準(zhǔn)值與平均值之比，其值反映了采樣總體中各采樣點之間的平均變異程度。南方污灌面積僅占6％，其余在西北和青藏[10]。在分布上，往往是緊靠污染源頭和城市工業(yè)區(qū)的土壤污染嚴(yán)重，遠(yuǎn)離污染源頭和城市工業(yè)區(qū)土壤鮮有污染[9]。城市污水包括工業(yè)廢水、生活污水和商業(yè)污水。（5）污水灌溉。隨著大量的市政污泥進入農(nóng)田，農(nóng)田中的重金屬含量不斷增高。（4）污泥施肥。機動車尾氣既是城市大氣的主要污染源，也是公路兩側(cè)土壤重金屬污染的主要來源。金屬冶煉造成的土壤重金屬污染通常表現(xiàn)為復(fù)合污染[7]，如Cu冶煉廠附近土壤中不僅Cu的含量增加，同時Ni的含量也有所增加[8]。工業(yè)區(qū)建立的時間越長，其周圍土壤中富集的重金屬含量也就越大，對環(huán)境的危害程度也就越大[6]。人類的工業(yè)活動是導(dǎo)致環(huán)境中重金屬增加的重要因素之一，有典型的以污染源為中心的同心圈分布現(xiàn)象[5]。大氣中的大多數(shù)重金屬經(jīng)自然沉降和雨淋沉降進入土壤，他們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側(cè)，并向四周擴散，隨著距城市的距離加大而降低[4]。土壤中重金屬的主要來源有：（1）大氣沉降。 城市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤內(nèi)重金屬的主要來源土壤中重金屬的來源是有多種途徑的。最后，由內(nèi)梅羅評價方法給出各功能區(qū)的綜合污染指數(shù)。如表2所示：元素As (μg/g)Cd (ng/g)Cr (μg/g)Cu (μg/g)Hg (ng/g)Ni (μg/g)Pb (μg/g)Zn (μg/g)標(biāo)準(zhǔn)含量3030030020050050300250 表2 國家土壤重金屬含量二級標(biāo)準(zhǔn)土壤污染綜合指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)為：綜合污染指數(shù)3為重污染，2～3為中污染，1～2為輕污染，～1為警戒級，≤。工業(yè)區(qū)由于集中了大量化工企業(yè)，這些企業(yè)向環(huán)境中排放了大量重金屬污染物，對環(huán)境的影響很大；在交通區(qū)，汽車排放的尾氣是重金屬元素的主要來源，其附近環(huán)境也受到較大影響；由于山區(qū)的人為干擾因素最小，而且綠化覆蓋率高,環(huán)境自我調(diào)節(jié)能力強,所以受到的污染物影響也就最小。我們根據(jù)內(nèi)梅羅評價體系利用Excel軟件計算出每一個采樣點的P綜值，具體見附錄三。g1）；為土壤污染中污染指數(shù)的最大值；為土壤污染中污染指數(shù)的平均值[13]。我們引入了內(nèi)梅羅綜合污染歸一化指數(shù)評價體系，它兼顧了單因子污染指數(shù)的平均值和最高值，能較全面地反映環(huán)境質(zhì)量水平，而且可以突出污染較重的污染物的作用，其計算公式如下： ，式中為污染物的環(huán)境實測值（ug 以上分別定性討論了8種重金屬元素空間分布，該城市的環(huán)境綜合污染程度與8種重金屬污染物質(zhì)相關(guān)。元素的污染濃度曲線分布范圍十分廣泛，說明這種元素擴散能力較強?？梢酝茰y這兩種元素的污染源主要是點源污染，擴散性較弱。圖像中元素濃度曲線較為集中，說明此種元素在城市內(nèi)的分布主要集中在特定的某幾塊區(qū)域，屬于非均勻分布；Cu元素主要集中在部分交通區(qū)與生活區(qū)交界地帶以及工業(yè)區(qū)和交通區(qū)的局部。可以推測這兩種元素的污染源主要是非點源污染，而且這兩種元素擴散性較強。通過對功能區(qū)分布圖和8種元素的濃度分布圖進行比較分析，我們可以得到各元素在市內(nèi)的分布情況，具體分析如下： 圖1 功能區(qū)分布圖圖3 Cd濃度