[信息与通信]城市表层土壤重金属污染分析.doc

2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承 诺 书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）： 参赛队员 (打印并签名) ：1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 指导组 日期： 2011 年9月12日 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 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 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。本文通过对城市表层土壤重金属元素的数据分析，用不同的方法对其进行污染评价，确定不同区域重金属的污染程度，分析污染的主要原因，并确定了污染源的具体位置。 对于问题一，基于克里金插值方法在surfer8.0环境下绘制了重金属的空间分布图，很好地反映了重金属在城区的五个区域的浓度分布状况。使用单因子指数法、内梅罗综合指数法及潜在生态危害指数法等三种方法，给出了五个区重金属污染的程度。 对于问题二，首先用各个金属的毒性系数和该城区的土壤重金属浓度背景值对每个地区的重金属浓度的数值进行标准化，然后采用主成分分析法，得出影响每个区域的主要重金属的种类，最后再结合各个区域的特点，进行污染原因的分析。 对于问题三，在前两问求解的基础上，依照所得数据可以初步确定污染源的位置。分析重金属本身的迁移变化规律，结合相关系数法找出各金属之间的相关性，利用Surfer8.0画出城区的重金属浓度分布矢量图，最终确定污染源位置以及污染源的中心污染坐标。求解得出共计21个重金属污染源，其中生活区有7个，工业区有5个，公园绿地区有4个，交通区有3个，山区有1个污染源。 对于问题四，还应收集该地区每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量，生物降解量，降雨量，空气污染指数，土壤的PH值，该地区植物的分布情况，以及每种植物对于各个重金属的吸收情况、对重金属元素扩散的影响，和该地区土壤的组成成分等等。有了这些数据信息，再建立偏微分方程模型进行问题求解。 关键词：重金属污染 克里金插值法 主成分分析法 偏微分方程 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