数学实验13646.ppt

城市 表层土壤重金属污染分析 小组成员：李超 王清儿 施鹤霄 1问题背景 问题背景 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。 2问题简述 问题简述 要求对某城市土壤地址环境进行调查 按功能区划分，将城市分为生活区、工业区、山区、主干道区及公园绿地区，分别记为1~5类区，不同区域环境受人类活动的影响程度不同 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 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 现已知采样点的位置、重金属元素的浓度以及背景值 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。 3任务1 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。 任务1.1 重金属污染物的空间分布 要求8种主要重金属元素在该城区的空间分布，因此我们考虑每一种元素分别在五个区域的浓度分布情况。 用mathematica软件处理，以每种重金属的浓度值做等高线图，以红色、黑色、橘色、绿色、蓝色分别代表生活区、工业区、山区、交通区、公园绿地区在等高线图上描出。 在等高线图上，颜色越浅的区域表示该重金属的浓度值越大。 任务1.1 重金属污染物的空间分布 Cr Hg 任务1.1 重金属污染物的空间分布 通过对8种金属的独立作图，我们看出重金属污染主要集中在生活区、交通区和工业区，而山区和公园绿地区的重金属污染相对比较小。 As污染主要集中在工业区和交通区 Cr污染主要集中在生活区和交通区 Cu污染主要集中在生活区、工业区和交通区 Hg污染主要集中在工业区、交通区和公园绿地区 …… 任务1.2 分析重金属污染物的污染程度 地质累积指数法 Muller地累积指数法是目前国际上对重金属污染程度的评价采用较多的方法。 其表达式为： Cn—元素n在土壤中的含量 Bn—土壤中该元素的化学背景值 k—各地岩石差异可能会引起背景值的变动而取的系数(一般取值为1.5)，用来表征沉积特征、岩石地质及其他影响 任务1.2 分析重金属污染物的污染程度 地累积指数lgeo 分级 污染程度 5lgeo≤10 6 极严重污染 4lgeo≤5 5 强-极严重污染 3lgeo≤4 4 强污染 2lgeo≤3 3 中等-强污染 1lgeo≤2 2 中等污染 0lgeo≤1 1 轻度-中等污染 lgeo≤0 0 无污染 Muller地累积指数分级标准 任务1.2 分析重金属污染物的污染程度 编号 As /分级 Cd /分级 Cr /分级 Cu 分级 Hg /分级 Ni /分级 Pb /分级 Zn /分级 1生活区 0.216 /1 0.572 /1 0.570 /1 1.319 /2 0.826 /1 -0.008 /0 0.572 /1 1.195 /2 2工业区 0.425 /1 1.011 /2 0.200 /1 2.687 /3 3.613 /4 0.103 /1 1.001 /2 1.425 /2 3山区 -0.417 /0 -0.356 /0 -0.255 /0 -0.193 /0 -0.358 /0 -0.264 /0 -0.347 /0 -0.498 /0 4交通区 0.080 /1 0.885 /1 0.320 /1 1.652 /2 3.089 /4 -0.067 /0 0.450 /1 1.230 /2 5公园绿地区 0.214 /1 0.525 /1 -0.092 /0 0.609 /1 1.131 /2 -0.271 /0 0.385 /1 0.576 /1 8种金属lgeo值及污染级数 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。 3任务2 通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。 任务2.1 模型建立 因子分析法 因子分析的基本目的是用少数几个因子去描述许多指标或因素之间的联系，即将相关比较密切的几个变量归在同一类中，每一类变量就成为一个因子，以较少的几个因子反映原资料的大部分信息。 任务2.1 模型建立 我们将8种重金属元素浓度作为因子分析的8个变量因子，建立因子分析模型： 任务2.2 模型求解 将数据导入SPSS软件并进行标准化处理，借助变量的相关系数矩阵、卡方检验和KMO检验方法分析得： 因子分析检验结果 任务2.