城市表层土壤重金属污染分析数学建模,获奖论文答辩.pptVIP

采样点分布图 城市表层土壤重金属污染分析 组员：孙英峰 高丽 彭小伟 指导老师：任红萍 目录 1.采用地下水模拟系统（GMS）软件对样点分布、地表高程等高线及各种重金属质量浓度等值线进行拟合，描述重金属污染的空间分布。并且用单因子污染指数和内梅罗综合指数不同角度分析各区域重金属污染程度。 2.用spss对各区重金属进行ward聚类分析，并分析各重金属污染物的相关性，据此推断各区重金属污染的主要原因。 3.通过合理假设，我们建立重金属污染物在土壤中的传播模型为一阶线性齐次偏微分方程 ，确定污染源位置。 4.模型的评价及完善。 由地表高程图可知，该城市总体为东北方地势最高，沿西南方向，地势逐渐降低，西面地势较为平坦，中部存在小盆地，东部及东北为高山地。 1.1 重金属元素在城区的空间分布 As浓度等值线图 Cd浓度等值线 Cr浓度等值线 Cu的浓度等值线 Hg的浓度等值线 Ni的浓度等值线 Pb的浓度等值线 Zn的浓度等值线 1.2 各区域重金属的污染程度1.2.1 单因子污染指数和综合污染指数的定义 单因子污染指数： 式中， 为土壤中污染物 i的环境污染指数； 为污染物 i的实测值； 为污染物 i的背景值。 综合污染指数： 式中， 为土壤污染中单因子污染指数最大的值； 为土壤污染物中单因子污染指数的平均值。   生活区 As、Ni为轻度污染，Cd、Cr、Hg、Pb为中度污染，Cu、Zn为重度污染。 工业区单因子污染指数五个功能区内最高，只有Cr、 Ni、As污染较轻，其他的都很严重。 山区只有Zn是严重污染，其他都属于轻度污染。 交通区主要是Hg污染，其单因子污染指数高达12.77，As、Cr、Ni为轻度污染，Cd、Pb为中度污染，Cu、Hg、Zn为重度污染。 公园绿地As、Cr、Ni、Pb属于轻度污染，Cd、Cu、Zn为中度污染，Hg为严重污染。 1.2.2 单因子污染指数结合污染程度等级 单因子污染指数 生活区 工业区 山区 公园绿地区 As 1.7418 2.0143 1.1234 1.5856 Cd 2.2305 3.0239 1.1717 2.7693 Cr 2.2264 1.7229 1.2568 1.8727 Cu 3.7427 9.6618 1.3119 4.7133 Hg 2.6583 18.353 1.1702 12.7664 Ni 1.4912 1.6107 1.2564 1.4323 Pb 2.2292 3.0013 1.1792 2.0495 Zn 3.4349 4.0279 4.0279 3.5196 等级 污染指数 污染程度 污染水平 1 P≤0.7 安全 清洁 2 0.7P≤1.0 警戒级 尚清洁 3 1.0P≤2.0 轻污染 土壤污染超过其背景值， 轻污染 4 2.0≤P3.0 中污染 土壤受到中度污染 5 P3.0 重污染 土壤污染相当严重 1.2.3 单因子污染指数和综合污染指数 总体上，各区的污染物排序为： 生活区：CuZn HgPbCdCrAsNi 工业区：HgCuZnPbCrCdAsNi 山区：Zn CuNiHgCrPb CdAs 主干道路 HgCuZnCrCdNiAsPb 公园绿地区：HgZnCu CdPbAsCrNi 由综合污染指数指标中可以看出，总体来说，五个区的污染综合程度依次为：工业区交通区生活区公园绿化区山区。 2. 重金属污染的主要原因2.1 公园绿地区及生活区ward聚类分析 公园绿地区ward聚类法树状图 生活区ward聚类法树状图 由上两图可知，公园绿地区Cd，Zn与Pb有很大的相关性，Cu，Hg与Cr有很大的相关性，Ni与其它重金属的相关性不是很明显。与生活区相比较，这两个区域污染有很大的相似性。由于公园绿地区与生活区相邻，生活区排放的各种生活污水以及生活垃圾中含有大量重金属。 2.2 交通区ward聚类分析 由上图可知交通区重金属污染中Cr，Ni与Cu有很大的相似性，Pb与Cd关联性很大，Hg与其它金属的污染关系不是很大。研究证实Pb和Cd在来源上关系较密切，Pb主要来源于汽车尾气排放，而汽车轮胎磨损可以释放Cd，Cu可以来源于汽油和车体的磨损，从而可以推断出其可能主要受汽车交通运输活动的影响，其次Hg污染不仅与燃煤污染有关，在