城市表层土壤重金属污染分析4.docVIP

城市表层土壤重金属污染分析 摘 要 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。本文利用数据资料，分别建立了灰色关联分析模型，模糊综合评价模型，综合污染指数模型，相关分析和因子分析模型等，借助matlab软件进行了城市环境质量评价和分析，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式。 针对问题一：我们首先利用题目所给数据，借助matlab软件，运用四点样条插值法0.1268，0.1117，0.1277，0.1476，0.0941，0.1345，0.1587，0.0989，利用制定的评价标准，分别计算了5个区域的贴近度，最终得到所得评价结果为：五个区的贴近度分别为0.32133，0.26894，0.5，0.29003，0.36525，对照标准，污染等级分别为D，D，B，D，C。 针对问题二：我们首先利用问题一建立的模型，对该地区金属污染的整体情况进行了分析，接着利用灰色关联分析模型，通过matlab编程对题目所给的319个采样点进行了分析（完整结果见附录），通过计算所得的关联序的比较，我们找了319个采样点中，污染最严重的点位于工业区的第8号采样点，其坐标为（2383，3629，7），同时我们统计了污染排名前十位的采样点（见表10），其中工业区3个，占工业区采点总数的8.33%；主干道路区4个，占3.62%；生活区2个，占4.54%，以上结果显示该城区金属污染的主要原因来自于工业污染，交通污染，居民生活污染。为验证我们的结果，我们采用单因子指数法和内梅罗综合指数法对5个区的污染指数值进行了计算分析，得到内梅罗综合指数分别为3.1707、13.5330、1.2531、9.4262、2.7340。可见工业区最高，并得到主要的污染物为Hg和Cu。 针对问题三：我们分析了重金属污染物的传播特征，通过各区域8种重金属元素的变异系数的计算，分析了各元素受人为影响的程度；利用块金常数和基台值分析重金属污染指数的空间变异性，在以上分析的基础上，为了进一步确定污染源的位置，我们建立了因子分析模型，利用matlab编程，通过相关系数的计算，得到了Cd与Pb，Cr、Cu与Ni，Cu与Pb之间相关性显著，说明这些因素间可能具有同源关系或复合关系。接着我们计算了初等载荷矩阵，得到了各个公共因子的贡献率，我们选取了前三个主成分进行分析，接着进行因子旋转，得到了旋转后的载荷矩阵，进而进行了分析，我们得到第一主成份的贡献率为27.85%，表现为因子变量在Cr，Cu，Ni上有较大的载荷，主要受自然因素的影响；第二主成份的贡献率为20.89%，在Cu，Hg和Pb上有较大的载荷，主要受工业和交通的影响；第三主成份的贡献率为22.2%，在As，Cd和Pb上有较大的载荷，反映了农业生产等造成的环境污染。最终通过分析，推断Cr、Cu与Ni来源于土壤母质。As，Cd，Pb，Hg，Zn来源于施肥，工业活动产生的重金属颗粒物的干湿沉降和道路交通。结合我们对各金属元素变异系数的分析，我们可以确定污染源的主要来源在工业区、主干道路区和生活区，并向其他区域进行扩散，为进一步对污染源的位置进行定位，我们借助问题二中对319个样本点作的关联系数矩阵，在三个区域中找到了10个污染源的具体方位（见表17）。 针对问题四：我们对所建立模型的优缺点进行了分析，根据建立以上模型遇到的问题,提出还应考虑外界气候、空气流动、地形等更多的信息，从而建立更加科学的模型，给出了相应的建模思路，从而更好的研究城市环境的演变模式。 关键词：土壤重金属 灰色关联分析 模糊综合评价 内梅罗指数 相关分析 因子分析 问题重述 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。 按照功能划分，城区一般可分为生活区、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。 现对某城市城区土壤地质环境进行调查。为此，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。 附件1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附件2列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度，附件3列出了8种主要重金属元素的背景值。 根据给定的数据，通过建立相关模型解决下列问题： 1 给出8种主要重金