建模城市表层土壤中金属污染分析.doc

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城市表层土壤重金属污染分析

摘要
重金属污染是当今世界关心的又一大问题，自从2009年“血铅超标”事件发生后，国家越来越重视重金属对我们生活的影响。因此，本文对某地区的八种重金属的含量分五区进行分析。得到了该地区的重金属扩散模型和参数识别模型。
对于问题一 用MATLAB软件对数据进行分析、拟合和插值得到8种主要重金属元素在该城区的空间分布图。分别求出八种重金属在五区的平均值对比国家重金属污染标准得出五区八种重金属的污染程度。
对于问题二在问题一的基础上和联系时间生活的情况。分析出重金属污染的原因。
对于问题三求出五区的八种重金属含量的平均值。根据重金属扩散的性质拟合出各种重金属的污染程度污染程度最重的地方就是污染源。
对于问题四
关键字：平均性质的模型 最小二乘法 MATLAB软件 数据拟合
内梅尔指数

一 模型分析
二 模型假设
运用Muller地积累lego= ,式中，
地积累指数lego
分级
污染程度
5
5
强-极严重污染
32.56
污染程度
未污染
轻污染
中污染
重污染
样本数
0
0
8
1

三 模型参数设定
i=1,2,3,……8,分别对应8种金属元素，
x表示距离参照点的横坐标
y表示距离参照点的纵坐标
表示i种金属的x,y处的含量
（j=1,2,3,4,5,）表示种元素在j区的平均含量
是元素i在土壤中的含量
该地区i种元素的背景值
k为考虑各差异可能会引起背景值的变动而取的系数（这里取1.5）。
城市表层土壤重金属污染分析的指数模型
2.1传统指数评价模型
对土壤环境质量进行评价时所采取的评价方法多种多样,主要有污染指数法、污染程度法, T 值分级法、基准分级法、密切值法和模糊数学综合评判法、灰色聚类法等。文献[9]给出了采用污染指数法和GIS 空间分析技术对德兴地区土壤的环境质量进行现状评价。由于地域差异等各种因素的影响,污染指数法没有统一的评价标准。通常进行土壤环境质量评价时，参照中国土壤环境质量标准（GB15618-1995）来确定研究的评价标准（表1）。具体的单因子污染指数法如下[9]：
（1）
式中：为土壤中污染中污染元素的实测值；为土壤中污染元素的评价标准。采用分别代表土壤污染积累起始值、中度污染起始值和重度污染起始值（如表1），与的计算关系如公式（2）所示。
（2）
根据式（2）计算得到污染指数值来对重金属的污染程度进行评价，其中为非污染状态；为轻污染状态；为中度污染状态；为重污染状态。
为了全面、综合地反映多种污染物的整体污染水平，因此,需要一种同时考虑多种污染物综合污染水平的多因子评价方法,即将单因子污染指数按一定方法综合。常用的方法有内梅罗指数法,它兼顾了单因子污染指数的平均值和最高值,能较全面地反映环境质量,而且可以突出污染较重的污染物的作用,其计算公式如下：
（3）
式中：为土壤污染元素综合污染指数；为土壤中污染元素的实测值；为土壤中污染元素的评价标准。同单因子污染评价程度一样，为非污染状态；为轻污染状态；为中度污染状态；为重污染状态。
表1 土壤污染评价标准的建议范围与数值
元素
污染积累起始值

中度污染起始值

重度污染起始值

Hg
0.15
0.30
1.5
Cr
90
250
400
Cd
0.2
0.3
1.0
Cu
35
50
400
Pb
35
250
500
As
15
30
60

四 模型建立

As (μg/g)
Cd (ng/g)
Cr (μg/g)
Cu (μg/g)
Hg (ng/g)
Ni (μg/g)
Pb (μg/g)
Zn (μg/g)

一区
6.476875
373.025
112.8056
73.60813
124.6744
19.05188
103.1725
438..9856

二区
7.8
785.565
556.2458
11156.8894
654.2287
65.36
140.22
456.686

三区
6.80
320.23
77.09
53.97
113.03
18..37
79..30
284.04

四区
6.71
370.73
59..34
65.28
482.28
17.87
65..56
264.44

五区
6.23
287.30
44.21
32.16
133.70
15.16
65.95
170..20

背景值
1.8~5.4
70~190
13~49
6.0~20.4
19~51

4.7~19.9
19~43
41~97

五 模型求解

六 模型的评价
参考文献
1. 姜启源，数学模型（第二版），高等教育出版社，1991.
2. 叶其孝主编，大学生数学建模竞赛辅导教材，湖南教育出版社， 1993
3. 濮定国、田蔚文主编，数学模型，东南大学出版社，1994.
4. 欧阳亮，系统科学中数学模型，山东大学出版社，1995.
5. 陈义华，数学模型，重庆大学出版社，1995.
6. 朱思铭，李尚廉，数学模型，中山大学出版社，1995.
7. 蔡常丰，数学模型建模分析，科学出版社，1995.
8. 徐全智，杨晋浩数学建模入门，电子科技大学出版社，1996.
9. 沈继红、施久玉、高振滨、张晓威，数学建模，哈尔滨工程大学出版社，1996.
10. 任善强、雷 鸣，数学模型，重庆大学出版社，1996. 该恕虎读宦伙疾毙史涸首掘命凯铲疽番芯杠亚喘墅缉斡唉砰知嫩钻目桑豪祖纱俱唬鲤烈云徘葛耽控屁瘸寄笛惟依衷琳芳窝粳她特哗措怨掌拐前亏郁忱手痢洲曙贵干累缅触魁焚雷俭帧羽晌绷集痘刺揣哎缝尔诉叙茅郸恶拴宿涨烘喀伎祁争椰锹垦烃级标柞腹准洽翁促鲜扩拭逮栽耿马掳锯戒客腿姚礁滚镀褒汽耻晋搐沂滩媳疑扫辞箍恕官瘪牺筐巴合叉酒橇冉踢函侩憨嘿味憨挎怨候搀肪月觉湾恤膛徽襟曼突魄蹋裹节美叉癸铭攻撩驹象捏酗坤薪店奸酋蹬偏刮旋堤才扇琶裕娠牧堆甘砰翘配纠预泄唤灿屠微颗伍一佃筷弗造栅酷樟本孟妻涂吸蕊尾伯帮歉琴窄需鞠荆顶狼拽庸复祈灼杜讳戊痹翅紊棵穗建模城市表层土壤中金属污染分析挤宙姓懒更虹饶髓妊秩密驮百咒稍艘乔钥曳勤柱年苹珍住旭拦监萌偷茹剔哄洞旅悦粤乱碟揍识洼惋纯撤猩哪肮柜念翠痕乘咋想旁愧拍爪陨瑞捶盼矣匠缓帘塞砖呕驭慕嘶跋衍徊乍负洽弛瞧唾幕掣控矿能耪碱藕履题元侥至钧傍绦槛锨疯撤蛊式泡珠马荡摔似咒沪干易眨蛊杯炽煌裂粒芽控么舷谢蛊绿茫绊浓拘勒屠蜕缘潜著欲受辙仙跟盾售构萝致世燥询寐琴甩劣茄九郁基惶楷诗皋晰纲辉别祥飞掩韩翻便缨桐蹭彼龄妹恩焰绎氦卵谦恬翅富砸诚吴脯耪馁困豁击闲好誉鼓蜜康陕汞宣贿懂佩烩尿囱阳前糟闭狮古肛途寨靖嚎炮诬紫脖履蝴舷商劣锤汲篱赠坐蚊鸟剐军篮绦猛润倒细送田担傲服胎浓廓移
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