论文94.doc

 PAGE 12 城市表层土壤重金属污染分析 摘 要 重金属污染会对生态环境和人体健康造成严重影响，已经引起了人们的广泛关注。本文针对某城区重金属元素的空间分布、污染程度和主要原因，以及重金属元素的传播特性等问题进行了深入的研究。 针对问题一建立模型，利用Matlab作图给出了8种主要重金属元素在该城区的空间分布，同时利用单因子指数法和尼梅罗综合指数法结合元素的空间分布对不同区域的污染程度进行了评价，结果发现城市中功能区污染程度从高到低依次为：工业区交通区生活区公园区山区，其中工业区、交通区、生活区为重度污染，公园区为中度污染，山区为轻度污染。针对问题二，以多元统计分析原理为基础，用SPSS软件对样点数据进行处理，综合运用多元统计中的主成分分析法和相关性分析法，给出了不同区域主要污染元素和污染源个数。问题三根据重金属污染物传播特性，建立偏微分方程，依据观测点的污染物浓度求解污染源位置。最终求解得到8种重金属的主要污染源位置。 在模型改进中，本文指出未能更好研究城市地质环境演变模式，还应收集该城区风向、水流、土壤结构、土壤菌群、深层采点元素浓度等因子的具体指标，可以利用偏微分扩散方程进行讨论。 关键字：重金属污染 尼梅罗指数 主成分分析 一 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。 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。 调查得到了根据采样点的位置、海拔高度及其所属功能区、8种主要重金属元素在采样点处的浓度，以及8种主要重金属元素的背景值。 如何根据调查的结果进行以下分析：（1）8种主要重金属元素在该城区的空间分布和该城区内不同区域重金属的污染程度；（2）重金属污染的主要原因；(3)重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。 二 问题的分析 问题研究的重要性 随着现代经济的高速发展，环境污染物的排放与日俱增，其中重金属污染是主要污染之一。重金属在环境中不会降解、消失，通过迁移转化在农作物或其它植物中富集，这些富集的重金属可以通过食物链进入人体，进而对人类健康造成威胁。重金属的富集会导致畸形、突变癌变等潜在危害。因此确定城区污染程度对于有效预防和治理城区重金属污染具有重要意义。 重金属元素的空间分布 问题一要求给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区不同区域重金属的污染程度。元素的空间分布要求给出元素在不同点的浓度变化，元素的空间分布应是一三维立体图。本文根据附表所给不同采点金属元素的浓度结合地理学中的等高线分析，将立体图转化为二维平面图，最终得到8种重金属元素空间分布。 3.污染程度评价方法的确定 土壤重金属污染程度的评价方法现在应用较多有单因子指数法、尼梅罗综合指数法、潜在生态危险指数法、地统计法、主成分分析法等。不同方法其评价侧重点不同。 针对问题一分析不同区域重金属的污染程度，首先考虑不同区域内不同元素的污染程度。单因子指数法是一种将测量值与标准值进行比较，求得不同元素各自的污染程度的分析方法。但是单因子指数只是给出了同一区域内不同元素的污染程度不能给出该区域各种元素相互作用下的综合污染程度。尼梅罗综合指数法是综合考察一区域内各种元素联合作用下该区域污染程度的分析方法。因此针对问题一本文采用单因子指数法和尼梅罗综合指数法，对不同区域污染程度进行分析。 针对问题二通过数据分析说明重金属污染的原因即确定不同区域主要污染元素和主要排放点。对于同一区域不同元素对该区域污染程度的贡献大小不一，同时污染源的个数可能有一个或多个，同一污染源其主要排放的重金属元素可能有一种或多种。因此需要确定同一区域任两种或多种元素的浓度是否具有一定的联系，影响该区域污染程度的元素有哪些。主成分分析法是一种将多指标转化为少数几个综合指标的一种常用多元统计分析方法。针对本题而言，污染物是8 种不同的重金属元素，但是不是每一种重金属元素对不同区域的污染都起着重要的作用。因此，针对问题二本文利用主成分分析法确定不同区域的主要重金