文档介绍：城市表层土壤重金属污染分析摘要一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。题目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 类区、 2 类区、……、 5 类区,不同区域环境受人类活动的影响程度不同。考察时,将城区划分为间距 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。现要求你们通过数学建模来完成以下任务: (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。(2) 通过数据分析,说明重金属污染的主要原因。(3) 分析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。(4) 分析你所建立模型的优缺点,为更好地研究城市地质环境的演变模式, 还应收集什么信息?有了这些信息,如何建立模型解决问题? 二模型的假设与说明。。 ,假设得出近分布在误差允许范围内认为是近似分布。 ,水流等对金属浓度的影响。。三符号说明 1. Igeo 用来表示地积累指数; 2. nC 是重金属元素在沉积物中的含量; 3. nB 是沉积物中该元素的地球化学背景值; 为考虑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 ) ,用来表征沉积特征、岩石地质及其他影响。四模型分析与建立重金属污染物的污染程度重金属污染物的空间分布本题要求 8种主要重金属元素在该城区的空间分布,这里需要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(见附件) ,以每种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。通过对 8种金属的独立作图,可以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。其中 As 污染主要集中在工业区和交通区;Cd 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;Ni 污染主要集中在工业区;Pb 污染主要集中在生活区和工业区; Zn 污染主要集中在生活区、工业区、交通区及公园绿地区。可以看出交通区和工业区的重金属污染最为严重,生活区次之,公园绿地区和山区的重金属污染相对较轻。重金属污染物的污染程度目前国际上对重金属污染程度的评价采用较多的方法是地质累积指数法。地质累积指数通常称为 Muller 指数。 Muller 地累积指数法表达式为: )] /([ log lg 2 Bn eo??,其中, Cn 表示元素 n 在土壤中的含量; Bn为土壤中该元素的化学背景值;k为考虑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 ) ,用来表征沉积特征、岩石地质及其他影响。表1:Muller 地累积指数分级标准地累积指数 lgeo 分级污染程度 5<lgeo ≤ 106极严重污染 4<lgeo ≤55强-极严重污染 3<lgeo ≤44强污染 2<lgeo ≤33中等-强污染 1<lgeo ≤22中等污染 0<lgeo ≤11轻度-中等污染 lgeo ≤00无污染由附件2中8 种主要重金属元素的浓度可得出不同城区土壤重金属污染的平均浓度情况如下: 表2:不同城区土壤重金属污染的平均浓度编号 As (μ g/g) Cd (ng/g) Cr (μ g/g) Cu (μ g/g) Hg (ng/g) Ni (μ g/g) Pb (μ g/g) Zn (μ g/g) 1生活区 2工业区 3