城市表層土壤重金屬污染分析畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-10-29 15:37本頁(yè)面
【正文】 數(shù)據(jù)，利用 MATLAB的搜索函數(shù) find，先從重金屬的最高濃度開(kāi)始查找，然后找到該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 x， y坐標(biāo)，最后把找到的坐標(biāo)跟圖像對(duì)比，符合的就是圖像的極值點(diǎn)，找到第一點(diǎn)后，再用次高濃度查找，直到找到所有的極值點(diǎn)為止 . 2. 模型的結(jié)果 圖 5 As的濃度圖 從圖 5中，可以看出 As的濃度圖中分別有 2個(gè)極值點(diǎn)，可以大概確定極值點(diǎn)的位置為： 14 (18134， 10046)、 (12696， 3024). 圖 6 Cd的濃度圖 從圖 6中，可以看出 Cd的濃度圖中分別有 1個(gè)極值點(diǎn)，可以大概確定極值點(diǎn)的位置為：(21439， 11383). 圖 7 Cr的濃度圖 從圖 7中，可以看出 Cr的濃度圖中分別有 2個(gè)極值點(diǎn)，可以大概確定極值點(diǎn)的位置為：(3299， 6018)、 (4592， 4603). 15 圖 8 Cu的濃度圖 從圖 8中，可以看出 Cu的濃度圖中分別有 2個(gè)極值點(diǎn)，可以大概確定極值點(diǎn)的位置為：(2383， 3692)、 (3299， 6018). 圖 9 Hg的濃度圖 從圖 9中，可以看出 Hg的濃度圖中分別有 4個(gè)極值點(diǎn)，可以大概確定極值點(diǎn)的 位置為：(2383， 3692)、 (2708， 2295)、 (13694， 2357)、 (15248， 29106). 16 圖 10 Ni的濃度圖 從圖 10中，可以看出 Ni的濃度圖中分別有 1個(gè)極值點(diǎn)，可以大概確定極值點(diǎn)的位置為： (3299， 6018). 圖 11 Pb的濃度圖 從圖 11中，可以看出 Pb的濃度圖中分別有 2個(gè)極值點(diǎn)，可以大概確定極值點(diǎn)的位置為： (1647， 2728)、 (4777， 4897). 17 圖 12 Zn的濃度圖 從圖 11中，可以看出 Zn的濃度圖中分別有 5個(gè)極值點(diǎn)，可以大概確定極值點(diǎn)的位置為： (9328， 4311)、 (13797， 9621)、 (12696， 3024)、 (4948， 7293)、 (2383， 3692). 根據(jù)各種重金屬濃度圖中的極值點(diǎn)，可以確定各種重金屬污染源的位置，如表 9. 表 9 各種重金屬污染源的位置 元素 污染源位置 /m As (18134， 10046)、 (12696， 3024) Cd (21439， 11383) Cr (3299， 6018)、 (4592， 4603) Cu (2383， 3692)、 (3299， 6018) Hg (2383， 3692)、 (2708， 2295)、 (13694， 2357)、 (15248， 29106) Ni (3299， 6018) Pb (9328， 4311)、 (13797， 9621) Zn (9328， 4311)、 (13797， 9621)、 (12696， 3024)、 (4948， 7293)、(2383， 3692) 由上表可以看出， As和 Zn有共同的污染源，來(lái)自交通區(qū)的 (12696， 3024)； Cr、 Cu、Ni有共同的污染源，來(lái)自交通區(qū)的 (3299， 6018)； Cu、 Hg、 Zn有共同的污染源，來(lái)自工 18 業(yè)區(qū)的 (2383， 3692)； Pb、 Zn有共同的污染源，來(lái)自生活區(qū)的 (9328， 4311)和交通區(qū)的(13797， 9621). [5] 根據(jù)重金屬在土壤中的擴(kuò)散特點(diǎn)，該問(wèn)題的解決還可以選用高斯擴(kuò)散模型進(jìn)行建模 . 污染源選為坐標(biāo)原點(diǎn)，污染處重金屬元素的濃度記為 ( , , ,0)C x y z ，則時(shí)刻 s 處的無(wú)窮空間中的任一點(diǎn)重金屬濃度為 ( , , , )i i i iC x y z s ，單位距離內(nèi)通過(guò)單位法向面積的流量與濃度梯度成正比，則 iq gradC??? ? ? ?=1,2,3,i i? ??? 是擴(kuò)散系數(shù)， grad表示梯度，負(fù)號(hào)表示由濃度高向濃度低的地方擴(kuò)散 . 考察空間域 ? ，其體積為 V ，包圍 ? 的曲面為 1S ， 1S 為一規(guī)則的球面， 1S 外法線向量為 = , ,1xynzz?????? . 則在 ? ?,s s s?? 內(nèi)通過(guò) ? 的流量 ? ?11 . 1sss sQ q n d d s???? ? ?? ? 內(nèi)重金屬元素的增量為 ? ? ? ? ? ?2 , , , , , , 2VQ C x y z s s C x y z s d V? ? ???????? 又由于污染物釋放的重金屬的總量為 ? ?00 3sssQ p d V d t?? ?? ? ??? 由質(zhì)量守恒定律，有 ? ?0 1 2 4Q Q Q?? 19 根據(jù)曲面面積的 Gauss積分公式有 ? ?1 . 5sVq n d d iv q d V? ??? ??? 其中 div 表示散度記號(hào)，由 ??1 式至 ??5 式并利用積分中值定理整理得 ? ? ? ?2 2 22 2 2 , 0 , , , 6i i y zC C C Cd iv g r a d C s x y zs x y z? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ??? 這是無(wú)界區(qū)域的偏微分方程，根據(jù)假設(shè) (5)，初始條件為作用在坐標(biāo)原點(diǎn)的污染 源函數(shù)，可記作 ? ?0( , , , 0 ) ( , , ) 7C x y z Q x y z?? 0Q 表示釋放的重金屬元素總量， ? ?,x y z? 是單位強(qiáng)度的擴(kuò)散系數(shù) .方程 ??6 滿足方程 ??7 的解為 ? ? ? ? ? ?2 2 20 3 / 2, , , , , ,44iiQ x y zC x y z s e i x y zksks ??? ???? 其中 k 為 t 時(shí)間內(nèi)傳播的速度 . 問(wèn)題 4 的分析與求解 (1)模型一 8種重金屬元素空間分布圖比較清晰、直觀，分析也比較詳細(xì)；對(duì)污染程度，采用內(nèi)梅羅單項(xiàng)指數(shù)評(píng)價(jià)法和綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法，從不同的角度分析，得到相同的結(jié)論，更準(zhǔn)確的判斷出各個(gè)區(qū)域的污染情況 . (2)模型二在進(jìn)行主成分分析前，先進(jìn)行相關(guān)性分析，判斷該模型是否適合進(jìn)行主成分分析，使得到的數(shù)據(jù)更具有準(zhǔn)確性 . (3)模型三使用 MATLAB軟件的 39。三次多項(xiàng)式插值法對(duì) 8種重金屬進(jìn)行插值，比較形象的觀察出各種金 屬在該城區(qū)空間分布的極值點(diǎn)，從而得到污染源的位置 . (1)模型一中， 8種重金屬元素空間分布圖的點(diǎn)都是離散的點(diǎn)，利用 MATLAB的多項(xiàng)式 20 插值法畫(huà)圖，得出的數(shù)據(jù)有些誤差 . (2) 模型三的分布中，忽略了污染源對(duì)風(fēng)向、水流的考慮，而且直接從圖中觀察得出污染源的位置，得出的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確 . 為了更好地研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，還應(yīng)收集不同時(shí)間、不同季節(jié)中重金屬的污染濃度；更深層土壤中的污染濃度；風(fēng)向、水流、降雨量對(duì)重金屬污染的影響；生活區(qū)、工業(yè)區(qū)和交通區(qū)等重要污染區(qū)的污水、廢氣 和廢棄物的排放量以及土壤的降解速度 . [6] 由于該題目中給出的信息是少量的、不完全，因此，在本問(wèn)中，選用灰色預(yù)測(cè)模型，它是建立數(shù)學(xué)模型并做出預(yù)測(cè)的一種預(yù)測(cè)方法 .模型原理如下： 對(duì)于給定的原始數(shù)據(jù)序列： ( 0 ) ( 0 ) ( 0 ) ( 0 ){ (1 ) , ( 2) , , ( ) }x x x x N? ，經(jīng)一次累加得到一個(gè)新序列： ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ){ (1 ) , ( 2 ) , , ( ) }x x x x N? .設(shè) (1)x 滿足一階常微分方程 ( )( 1 ) ( 1 ) 1dx a x udt += ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 1 1= 0 .5 + 0 .5 1z k x k x k ? ? ? ? ? ? ? ?01z k az k u?? 其中 a,u 為待估計(jì)參數(shù)， a 為 發(fā)展 灰 數(shù)， u 為內(nèi)生控制灰數(shù) .設(shè) ?a 為待估計(jì)參數(shù)向量?=aa u??????. 按最小二乘法求解得： ? ? ? ?1? = y 2TTa B B B? 21 其中
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