城市表层土壤重金属污染的分析.docVIP

2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）： 城市表层土壤重金属污染分析 摘要：本文利用某城市五个不同区域中八种重金属元素在土壤中的含量,应用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法，分别得到了各重金属元素单因子污染指数和综合污染指数，从而对该城区不同区域进行了污染程度评价。在评定污染等级时，本文采用了土壤污染分级标准，最终得到了各个区域的污染等级。结果表明工业区和交通区重金属污染最严重，属于重污染；其次是生活区，等级为中度污染；公园绿地区污染等级为轻度污染；山区污染最小，等级为警戒线等级。通过对各区域污染等级和各元素的分布特点的分析，利用土壤化学等相关知识，得到了该城的污染原因，即该城市的重金属污染原因主要是工业污染物的排放、交通工具尾气的排放和生活垃圾堆积等。在建立重金属传播模型时，利用了高斯烟羽模型，同时考虑到重金属传播的特性我们对该模型进行了修正，然后我们假设浓度高于该地区背景值一定程度时为传染源。通过所建立的传播模型，得到假设的污染源区域。然后将各个元素的污染源区域进行叠加，得到该区域的污染源区域。考虑到建立模型的不足，我们对模型提出了修改意见。为了研究该城地质环境的演变模式，还应收集一些如人类农业生产、牧业生产、工业生产、交通建设、水电工程等相关信息，并以此建立模型来研究。 关键词: 单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、高斯烟羽模型、地质环境演变 1问题的重述 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。 因为人类活动对不同地区的影响不尽相同，不同地区的重金属污染程度也有所不同。为了更精确地分析不同地区污染程度，及重金属传播特征，为更好地研究城市地质环境的演变模式提供依据，需要对不同区域做分别测量与处理。按照功能划分，将城区分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区。 现对某城市城区土壤地质环境进行调查。将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。作为评价重金属污染等级的评价标准。 利用上述得到的数据进行处理，采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法，对该城不同区域自己水污染程度作出评价。然后根据评价数据结果分析自己水污染原因。建立合适的传播模型，并根据所建立的传播模型分析出污染源所在地。本文还对上述模型进行了优缺点评价，并给出了该模型的改进建议。为更好地研究城市地质环境的演变模式，本文提出了还需要的信息量，并提出了如何建立合适的模型，研究该城进行地质环境演变。 2问题的分析 本文首先要对该城不同区域进行重金属污染等级评价，我们获得了对不同区域的采样测量值和背景值。对污染等级评价的方法有很多，如综合污染指数法、聚类分析法、层次分析法、非线性可 拓综合法、物元分析法和：各金属的环境质量指数 ：为污染物的实测浓度 ：为污染物的评价标准 :某地区的综合污染指数 : 污染源输出强度 ：重金属传播过程中的浓度 ： 高斯烟羽模型中的风速 ：污染物沿轴的扩散系数 ：污染物沿轴的扩散系数 ：污染源高度 4模型的建立与求解 4.1重金属污染程度模型 4.1.1数据的获取与处理 因为人类活动对城区各个部分的影响不同，各个部分的重金属污染程度也不同。在进行各污染物含量数据的时候，按照功能划分，城区可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。实际测量时，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。为了评价污染程度，需要得到该城在未受人类活动影响下的初始值，即各元素的背景值。按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。为了清晰地观察该城区的地形状况，我们画