数学建模论文-城市表层土壤重金属污染分析.doc

封一答卷编号（参赛学校填写）：答卷编号（竞赛组委会填写）：论文题目： A题 城市表层土壤重金属污染分析 组 别：本科生参赛学校：吉林师范大学报名序号：（可以不填）参赛队员信息(必填)： 姓 名专业班级及学号联系电话参赛队员1毛金凤数学与应用数学 2班090722415694341747参赛队员2赵越数学与应用数学 3班090730915694341642参赛队员3戚媛数学与应用数学 2班090722215694342693封二答卷编号（竞赛组委会填写）： 评阅情况（省赛评阅专家填写）：省赛评阅1：省赛评阅2：省赛评阅3：省赛评阅4：省赛评阅5：A题 城市表层土壤重金属污染分析摘要本文将某城区划分为五个功能区，采用统计软件利用附件中所给数据，对其表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Hg、Pb、Zn和As八种重金属元素的结构特征和空间分布进行了分析，并对土壤重金属的污染程度进行了综合评价根据重金属污染物的传播特征建立模型，确定污染源的位置.对于问题1，通过对采样点数据进行处理，利用MATLAB和SAS软件绘制空间分布图初步直观地分析出该城区内不同区域重金属的污染程度由重至轻依次为：工业区主干道路区生活区公园区山区.在问题2的实际计算中，首先，运用内梅罗污染指数评价法和单因子污染指数评价，用比较明确的界线对土壤重金属污染程度加以区分和量化，准确地分析出了八种重金属元素的安全指标.然后,运用SAS统计分析得出各种重金属元素的浓度平均值、变异系数、偏度、峰度等描述性统计结果,进而分析出了重金属污染的主要原因：来源于工业“三废”的排放，生活区的垃圾和交通运输过程中的尾气排放.在问题3中，根据重金属在传播过程中不易被降解，只能发生各种形态相互转化、扩散和富集的传播特征，可知土壤中污染物的运移实际上是土壤溶液中溶质随土壤水分的迁移.因此，土壤溶液中污染物的浓度在很大程度上取决于污染物在土壤中的迁移.我们利用重金属元素的这种迁移性、浓度的变化规律，对其扩散过程建立微分方程模型并进行求解，从而确定五个功能区污染源的位置，即：R1(3790.34,5003.72,8)、R2(1945.58,3185.39,20)、R3(2930.92,2630.5,9)、R4(13730.2,2573.1,31)、R5(1517.05,8945.48,26)，并且对模型进行分析和检验，对多组理论值与实际数据值进行对比，可知此模型具有适用性.对于问题4 ，建立的模型与实际紧密联系，结合实际对问题进行求解，使得模型具有很好的推广性和通用性，但由于数据不足使得模型具有一定的局限性.在模型改进中，考虑了PH值、降水量等因素，通过模糊数学分析法，求得隶属度函数以及综合指数.但是在计算过程中，不是畸变因子越多结果越精确，这就需要一个利用显著性检验和相关系数检验对畸变参数进行筛选的过程，剔除非显著性参数. 通过半方差函数模型拟合更全面、具体地研究了地质环境的演变模式.关键词土壤重金属 模糊数学 空间变异 迁移 MATLAB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.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（010 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.附件1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附件2列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度，附件3列出了8种主要重金属元素的背景值.现要求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、模型假设H1.不考虑时间与空间变异性及分子扩散作用；H2. 假设在较短距离内土壤类型不变，土壤层次排列整齐，且无分层现象.变异的土壤物理结构、压实板结现象不明显，同时表现出明显的污染特征；H3.不考虑工业区的企业类型；H4.不考虑养分循环与土壤生物活动的干扰.H5. pH值、土壤有机质含量、氧化还原电位(Eh)值、磁化率、粒度与城市土壤重金属的含量存在一定的相关关系.H6.溶质和水以同一速度流动，不考虑流速分布和土壤与溶质的反应；H7.假设重金属污染物的传播服从扩散定律.H8.在重金属污染物扩散过程中服从质量守恒定律. 三、符号说明 P：第i种污染物的污染指数；K：污染物的扩散系数；C：第i种污染物的浓度；S：第i种污染物的指标数；q：单位时间内在单位土壤面积上的重金属元素浓度；grad：梯度四、模型建立按不同功能区，根据附件1，2中所给数据，利用excel的数据处理功能，现给出该城区内土壤重金属的平均含量及标准差如图1、2所示：图1:不同功能区土壤重金属平均浓度表图2：不同功能区土壤重金属浓度标准差表 根据图1、2可以明显看出，Hg和Zn的含量在工业区和主干道路区明显偏高，且其浓度均值是附件3中所给背景值当中Hg和Zn的浓度均值的8.56倍和2.92倍，这充分说明了工业区和主干道路区的土壤遭受到严重的Hg、Zn源污染.那么这些污染主要是源于工业区中的工业废物的排放以及主干道路区的交通污染；而生活区的土壤却没有反映出强烈的Hg、Zn污染的迹象，这可能与生活区道路建成时间不长，土壤刚被人为翻动，未长期遭受交通污染有关.另外，8种元素在山区、公园绿地区的浓度都较低，这个现象符合这几个区域一直以来都没有遭受严重污染的实际情况.问题1通过将附件1、2中的数据进行对应，利用MATLAB软件，将每个取样点处的x、y值以及对应的一种特定金属元素的浓度，可以得到下面的每种金属元素在该城区的采样点分布图，如图3所示：图3：采样点分布图通过将附件1、2中的数据进行对应，利用SAS软件，将每个取样点处的x、y值以及对应的一种特定金属的浓度导入SAS软件中，利用绘制等高线的程序，可以得到下面的每种金属元素在该城区的浓度分布图，如图4至11所示： 图4：As元素等高线分布图 图5：Cd元素等高线分布图图6：Cr元素等高线分布图 图7：Cu元素等高线分布图 图8：Hg元素等高线分布图 图9：Ni元素等高线分布图图10：Pb元素等高线分布图 图11： Zn元素等高线分布图根据上述每种元素应用SAS软件得到的等高线分布图及MATLAB软件得到的采样点分布图分析得：图3分析：As含量分布的总趋势是从西南部向东部逐渐降低，从北至南逐渐降低，这与As随水迁移有一定的关系，其浓度最高的地方主要位于生活区，明显高于背景值浓度，这是由于位于该功能区主要以被污染的河水作为灌溉水源.图4、图7、图11分析：Cd、Hg、Zn均在该地区南部出现较高的峰值.该地区Cd、Hg、Zn南部偏高是由于南部以工业区为主，石油化工、精密机械、机电、轻工食品、纺织、冶金等企业密集在该区.另外，南部紧临主干道路区，严重的尾气排放也影响该区重金属含量.由于有机质对各重金属元素有较强的螯合和吸附能力，同时由于该区地势略平坦，重金属不易随水流而迁移.图5、图8分析：Cr含量的分布趋势总体上是西部高于东部，其主要原因与当地母质有关，由堆积亚粘土母质发育的土壤质地较粘，粘性的土壤具有较强的吸附能力，可以吸附较多的Cr. 综上所述，从八种重金属元素的空间分布图可以看出污染程度由高到低依次为：工业区主干道路区生活区公园区山区.问题2土壤污染评价方法通常采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法.a. 单因子污染指数法 计算公式为： （1）其中 （见附录1） 通过excle软件对数据进行处理，根据公式（1）可得出各区域重金属单因子污染指数表（见表3），并且根据污染程度划分可得到污染程度表（见表4）.表3：重金属单因子污染指数表 AsCdCrCuHgNiPbZn生活区0.209010.483260.345090.494030.1860810.3668450.2303550.948035工业区0.24 0.655180.27 1.28 1.2847110.40 0.31 1.11 山区0.13 0.25 0.19 0.17 0.08 0.31 0.12 0.29 主干道路区0.190260.600020.290270.622140.8936450.3523420.2117810.971419公园绿地区0.208790.467570.218180.301910.2299830.3057940.2023620.616969表4：每种重金属元素在不同区域的污染程度 AsCdCrCuHgNiPbZn生活区安全轻度中度轻度 警戒安全轻度严重工业区安全轻度轻度严重严重安全轻度严重山区安全安全安全安全安全轻度安全安全主干道路区警戒轻度严重严重严重中度安全严重公园区安全轻度安全轻度轻度安全安全严重b内梅罗综合污染指数计算公式为： 其中： 单因子污染指数和内梅罗综合污染指数的土壤质量分级标准表（见附录1）. 利用Excel进行数据处理得到不同功能区的综合污染指数及污染程度(见表5). 表5： 不同功能区的污染指数及程度生活区工业区山区主干道路区公园区P综合指数0.7297613.0320850.2585370.7779510.49111污染程度警戒水平重污染安全警戒水平安全从表5可知气污染程度由重至轻为：工业区主干道路区生活区公园区山区.根据附件2得到了各重金属元素的浓度，对于五个功能区319个样点基本能代表土壤重金属的含量分布状况，变异系数反映了采样总体中各样点之问的平均变异程度.表6表明，Hg、Cu的变异系数最大，属强变异性，说明土壤中Hg、Cu受外界干扰比较显著，空间分异较大，这种分异很大程度上归结于耕作、管理措施、种植制度、污染等明显人为活动的影响；Cd、Ni、Pb、As变异系数较小，说明这4种元素受外界影响比较一致，空间分异不显著，反映这4种元素在该区的来源可能具有同源性.表6：生活区重金属的描述统计分析 算术平均数标准差最大值最小值变异系数偏度峰度As5.67653.02430.131.6153.27753.323819.6961Cd0.30240.2251.61980.0474.40162.02445.6411Cr53.509770.0920.8415.32130.829.44104.16Cu55.01162.9152528.482.29296.119112.75180.6851Hg0.29971.629516.00.0086543.7038.595974.148Ni17.26189.9414142.54.2757.59197.108781.84Pb61.740950.0578472.4819.6881.074.40528.30Zn201.20339.2323760.8232.86168.606.490353.5909由表6可知：测定样本中每种重金属元素的平均值一般为背景值的2倍左右，而Cu和Hg分别达背景值的4倍和5倍.以当地元素背景作为评价标准，各重金属元素除Ni、 Cr和Hg有22.26、33.85和48.27样点超标外，其余元素样点超标率均大于50.重金属污染的主要原因分析：该城区的As浓度是最低的，但在生活区和公园区As元素的平均含量是所有区域中相对较高的，所以As主要来自于化肥的使用.该城区的Zn浓度是最高的，在五个区域中生活区、主干道路区、公园区的Zn浓度相对来说较高，所以Zn元素在土壤中主要来源于污水灌溉、垃圾堆肥和大量使用的化肥、农药带来的污染以及工业废水. Hg对土壤的污染较严重，在工业区和主干道路区Hg是最高的，污染区域大多处于工业区，废气和废水排放是其主要来源，例如火力发电、钢铁冶炼、水泥制造等.Pb主要来源于工业“三废”排放和交通运输.生活区和工业区则以Cu和Zn的积累为特征，有机肥和化肥的大量使用，其形成污染的主要原因主要来自于矿工企业、农业活动和交通运输.Cr、Ni的污染不是很严重，它们的含量主要是受土壤母质的影响.为了更加精确得到金属污染的主要原因，因此在总的区域基础上进一步分析，得到8种重金属元素在五个功能区的土壤重金属含量统计分析及相关数据分析（见附录2）如下：工业区：由于工业“三废”的排放、火力发电、钢铁冶炼、水泥制造、垃圾焚烧及燃烧锅炉、冶炼厂废弃物的排放.排放物中含有大量Cd、 Cu、 Hg、 Zn元素，对工业区造成了严重污染.生活区：主要以务农为主，所以常年的耕种一些农作物，并进行长期的施肥、喷洒农药、灌溉污水以及居民制造的大量垃圾、塑料薄膜致使垃圾堆肥的产生.其中As、Cd、 Hg、 Zn元素长期积累造成污染.主干道路区：交通运输工具越来越多，汽车、飞机等使用的汽油燃烧、汽车刹车、尾气排放.所以Cr、Cd 、Cu 、Hg 、Zn元素的浓度很高，污染很严重.公园区：为了更好地保护树木花草的健康成长，就会常年施一些含有As的化肥，所以As污染较严重.山区：Ni元素主要受地质影响，所以污染程度相对较轻.问题3经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，主要以工业烟囱、废物堆和公路为中心，向四周及二侧扩散：有工业区生活区山区，随着城市的距离增加而降低，特别是工业区污染较为严重.此外，大气汞的干湿沉降也可以引起土壤中汞的含量增加.大气汞通过干湿沉降进入土壤后，被土壤中的粘土矿物和有机物的吸附或固定，富集于土壤表层，或为植物吸收而转入土壤，造成土壤汞的浓度的升高.总的来说：工业化程度越高的地区污染越严重，生活区高于山区和公园绿地区，地表高于地下，污染区污染时间越长重金属积累就越多，以大气为传播媒介时，土壤的污染具有很强的叠加性，熟化程度越高重金属含量越高.将重金属开始传播时刻记作t=0，污染源选为坐标原点，时刻t无穷空间中任一点（x,y,z）的重金属浓度记为C(x,y,z,t).根据H7，单位时间内通过单位法向量面积的流量与浓度 (2) 其中k是扩散系数，grad表示浓度梯度，其中负号代表污染物质的浓度是由高到低的地方扩散.假设空间域的体积为V，包围空间域的曲面为S,S的外法线向量为，则在t,t+内通过的流量为： , (3)而该空间域内污染物的增量为： . (4)由质量守恒定律： (5)根据曲面面积的奥-高公式： (6)其中div是散度记号.由（2）-（6）式，再利用积分中值定理不难得到： (7)这是无界区域的抛物线型偏微分方程，根据假设，初始条件为作用在坐标原点的点源函数，可记作： (8)Q表示污染物初始传播的总浓度，是污染物的点源函数.方程(7)满足条件(9)的解为： (9)这个结果表明，对于任意时刻t,污染物的浓度C的等值面是球面,并且随着球面半径R的增加，C的值是连续减少的；将处理后的数据带入(9)，得到重金属污染源的位置坐标为：R1(3790.34m,5003.72m,8m)、R2(1945.58m,3185.39m,20m)、R3(2930.92m,2630.5m,9m)、R4(13730.2m,2573.1m,31m)、R5(1517.05m,8945.48m,26m).问题4：为了更好地研究该城市地质环境的演变模式，还应该收集气候变化对重金属迁移的影响、土壤PH值、降水量、风力等.有了这些信息，收集相应数据，利用SAS软件对这些因素进行相关性分析，通过相关系数矩阵将相关性较弱的因素剔除，再对其他的因素进行拟合分析、并进行主成分因子分析.求出单因子污染指数和模糊综合指数法，并与国家土壤质量标准进行比较.模糊数学分析法：模糊数学分析法可同时考虑到土壤重金属污染的综合性、模糊性和渐变性，通过隶属度描述加以区分和量化，使其具有明确的界线.本研究选取上述8种元素作为参评因子,采用当地元素背景值作为评价的一级标准，土壤环境质量标准(GBl56181995)的二级和三级标准分别作为评价的二、三级标准.首先，确定隶属度函数，用隶属度刻画土壤重金属污染的分级界线，分别以三个级别的评价标准作为隶属度函数的拐点，用分段的直线函数进行线性内插，可得到不同pH值下各重金属污染的隶属度函数.各级重金属污染的隶属度函数为：污染物i对一级土壤重金属污染的隶属度函数污染物i对二级土壤重金属污染的隶属度函数污染物i对三级土壤重金属污染的隶属度函数其中，为该重金属含量的实测值;分别为该元素对应于当地背景值、国家二级、国家三级土壤重金属质量标准值.建立模糊关系矩阵.取U为污染物评价因子的集合，V一级，二级，三级为评价等级的集合，通过隶属度函数求出各单项指标对于评价等级重金属污染的隶属度，组成一个关系模糊矩阵R，.然后，计算各单项评价因子对总体污染的权重.这里采用反映土壤各重金属元素相对含量大小的加权法，该方法在一定程度上反映了污染超标程度对因子权重的影响.其计算公式为：形式中，为第i个因子的权重；为该指标的实测值：；为该指标对应的各土壤重金属级别的标准值,W即为权重模糊矩阵.最后，利用单因素决定模型进行模糊综合评价运算，生成评价结果.单因素决定模型的计算公式为：其中：通过半方差函数模型拟合发现Hg、cd符合球状模型，其他重金属均符合指数模型，8种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性.采用Kriging最优内插法得到了更层土壤重金属含量的空间分布图，发现土壤重金属含量与母质、土壤质地、有机质含量以及工业化和城市化程度密切相关.五、结果分析与检验（1）该地区土壤8种重金属含量的统计结果表明，Zn、Cu属强的变异强度；Cd、Ni、Hg、As、Cr和Pb均属中等变异强度.模糊综合评价生活区土壤重金属的污染为警戒水平，工业区土壤重金属的污染为严重污染水平，山区无污染，主干道路区土壤重金属的污染为重污染，公园区土壤重金属的污染为警戒水平.Cd、Ni、Pb、As变异系数较小，说明这4种元素受外界影响比较一致，空间变异不显著，反映这4种元素在该区的来源可能具有同源性. （2）由二阶抛物线型偏微分方程描述重金属浓度的变化规律结果可见，Hg、Cd符合球状模型，其他重金属均符合指数模型.8种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性，其中Hg存在强烈的空间结构性，Cd、Cu、Ni、Pb、Zn和As具有明显的空间自相关，Cr空间结构性中等.（3）采用Kriging最优内插法得到了该城区表层土壤重金属含量的空间分布图，发现土壤重金属含量与母质、土壤质地、有机质含量以及工业化和城市化程度密切.(4)将多组采样点的浓度带入模型的方程中，求得长度，经检验得知理论值与实际值相差不多，模型比较可靠.六、模型评价模型优点(1)本文采用统计学方法，对问题进行详细分析并整理大量数据，利用模糊数学法分析.(2)建立的模型与实际紧密联系，结合实际对问题进行求解，使得模型具有很好的推广性和通用性.(3)对样本数据的处理过程中，选取的数据比较全面，综合考虑了地区差异、元素浓度差异的波动对土壤污染程度的影响，因而模型结果具有更强的说服力、逻辑推理更严紧，更直观.（4）对附件中的的众多表格进行了处理，找出了许多变量之间的潜在关系，使论文更有说服力，并且运用了专业的数学软件，可信度较高.模型缺点（1）模型在建立时只考虑了五个功能区情况，即生活区、工业区、山区、主干道路区、公园区，实际的污染情况可能因地形条件的复杂变化而有所改变，由于污染物的传播是一个非常复杂、影响因素众多的过程，上述方法还有一定的局限性，有待于进一步检验.另外，该方法只给出了浓度的计算结果，没有换算成土壤的吸收剂量，今后将对其计算过程和参数的选取进行多方面验证，使其进一步完善.（2）数据不足，有点过于单一 ，同时没有对水、空气、人等因素的研究.8种重金属污染物种类太少、太孤立，仅对城市内部考虑，没有对城市的外部进行研究 .平均的一些标准含量以及全国统一标量不太确切，通过采样系统对每个城市进行重金属的检测，从而对模型的建立更具有真实性.不仅受到海拔高度的影响，还有温度、湿度、气压等各种因素因素的影响，这样会更具有说服意义.参考文献1夏增禄，李森照，李廷芳编土壤元素背景值及其研究方法北京：气象出版社，1987Xia Z L，Li S Z，Li T FedTheoryand Methodology of Soil Elements Background(In Chinese)Betjing：Weather Press，1987.2 国家环境保护总局，中华人民共和国环境保护行业标准HIT1662004一土壤环境监测技术规范北京：中国环境科学出版社，2004National Environmental Protection AgencyTrade Crite一rion of Environmental Protection of the Peoples Republic of ChinaThe Technical Specification for Soil Environmental Monitoring(InChinese)Bering：China Environment Science Press，2004.3 柴世伟，温琰茂，韦献革等珠江三角洲主要城市郊区农业土壤的重金属含量特征中山大学学报(自然科学版)，2004，43(4)：9094Chat S W，Wen Y M，Wei X G，et a1Heavy metal content characteristics of agricultural soils in出e PearlRiver Delta(In Chinese)Acta Scientiarnm Naturalium UniversitatisSunyatseni，2004，43(4)：9094.4 王建国，杨林章，单艳红模糊数学在土壤质量评价中的应用研究土壤学报，2001，38(2)：176183Wang J G，Yang L Z，Shan Y HApplication of fuzzy mathematics to soil quality evaluation(In Chinese)Acta Pedologica Sinica，2001，38(2)：176183.5 王焕校主编污染生态学北京：高等教育出版社施普林格出版社，2000216Wang H XedPollution Ecology(In Chinese)Beijing：China Higher Education PressHeidelberg：Springer Verlag，2000216.附录附录1：表1：国家土壤质量标准 元素种类国家污染二级标准 As30Cd0.6Cr200Cu100Hg0.Ni0Pb300Zn250表2：基于污染指数的土壤质量分级 等级污染指数污染程度污染水平1安全清洁2警戒级尚清洁3轻污染土壤污染作物开始受到污染4中污染土壤作物均受到中度污染5重污染土壤作物均受到严重污染附录2：表3：生活区土壤金属含量统计分析AsCdCrCuHgNiPbZnAs1.0000Cd0.38051.0000Cr0.23850.34921.0000Cu0.53120.49870.37591.0000Hg0.29340.39710.15050.19791.0000Ni0.60530.28260.52710.43410.21141.0000Pb0.45020.80180.41570.50200.34030.30041.0000Zn-0.01710.34640.41240.23790.24240.33430.32761.0000表4：生活区重金属元素的相关系数矩阵项目第一主成分第二主成分第三主成分特征值3.61601.13321.0746方差贡献率/%0.45200.14170.1343累计贡献率/%0.45200.59360.7280As0.3521-0.6066-0.0092Cd0.41200.1610-0.4027Cr0.33840.21990.4755Cu0.3831-0.23140.0235Hg0.25900.1223-0.4212Ni0.3608-0.23770.5050Pb0.42230.1055-0.3353Zn0.26340.64930.2573表5：工业区土壤基本性质和重金属元素含量的主成分分析项目第一主成分第二主成分特征值5.2536 1.2628 方差贡献率/%0.6567 0.1579 累计贡献率/%0.6567 0.8146 As 0.2261 0.6749 Cd 0.3427 0.0655 Cr 0.3994 -0.1830 Cu 0.3786 -0.4116 Hg 0.3685 -0.4087 Ni 0.3346 0.3746 Pb 0.3744 0.0435 Zn 0.3749 0.1677 表6： 山区土壤金属含量统计分析均值 (g/g)标准偏差最大值 (g/g)最小值 (g/g)变异系数偏度峰度As4.041.8010.991.7744.491.653.16Cd0.150.080.410.0451.461.382.06Cr38.9624.59173.3416.2063.132.9412.91Cu17.3210.7369.062.2961.982.7210.32Hg0.040.030.210.0168.013.4218.65Ni15.4510.4374.035.5167.483.3015.25Pb36.5617.73113.8419.6848.512.889.73Zn73.2930.94229.8032.8642.222.6110.29表7：山区重金属元素的相关系数矩阵AsCdCrCuHgNiPbZnAs1.0000Cd-0.29091.0000Cr0.11320.06651.0000Cu0.52660.08950.36361.0000Hg0.07500.2463-0.00590.50511.0000Ni0.07790.04880.94520.3576-0.04481.0000Pb-0.20540.76580.10730.12230.22620.02801.0000Zn-0.17610.60590.62730.25220.16960.62870.58981.0000表8：山区土壤基本性质和重金属元素含量的主成分分析项目第一主成分第二主成分特征值5.25361.2628方差贡献率/%0.65670.1579累计贡献率/%0.65670.8146As0.22610.6749Cd0.34270.0655Cr0.3994-0.1830Cu0.3786-0.4116Hg0.3685-0.4087Ni0.33460.3746Pb0.37440.0435Zn0.37490.1677表9：山区重金属元素的相关系数矩阵AsCdCrCuHgNiPbZnAs1.0000Cd0.12151.0000Cr0.13940.37301.0000Cu0.09200.42360.89451.0000Hg-0.00410.21110.01990.03211.0000Ni0.22790.35050.86950.88620.03981.0000Pb0.05990.61470.42770.50630.26580.39581.0000Zn0.18800.29420.39520.43160.11840.50310.48211.0000表10： 山区土壤基本性质和重金属元素含量的主成分分析项目第一主成分第二主成分特征值3.75071.2867方差贡献率/%0.46880.1608累计贡献率/%0.46880.6297As0.1211-0.1148Cd0.32050.4034Cr0.4512-0.2809Cu0.4679-0.2205Hg0.08780.6552Ni0.4585-0.2823Pb0.36320.4208Zn0.33210.1015表11：主干道路区土壤金属含量统计分析均值 (g/g)标准偏差最大值 (g/g)最小值 (g/g)变异系数偏度峰度As5.713.2430.131.6156.734.6630.08Cd0.360.241.620.0567.611.905.57Cr58.0581.61920.8415.32140.579.0893.17Cu62.21120.221364.8512.34193.249.51102.21Hg0.452.1816.000.01487.956.5542.15Ni17.6211.79142.506.1966.918.8293.19Pb63.5332.53181.4822.0151.201.342.10Zn242.85384.783760.8240.92158.446.6053.85表12：公园绿地区土壤金属含量统计分析均值 (g/g)标准偏差最大值 (g/g)最小值 (g/g)变异系数偏度峰度As6.262.0211.682.7732.310.530.73Cd0.280.241.020.1084.072.023.54Cr43.6414.8496.2816.3134.011.594.45Cu30.1922.68143.319.0475.133.9618.89Hg0.120.221.340.01195.045.0727.92Ni15.294.9729.107.6032.531.040.95Pb60.7145.84227.4026.8975.512.275.11Zn154.24230.921389.3937.14149.704.8325.57表12：公园绿地区重金属元素的相关系数矩阵AsCdCrCuHgNiPbZnAs1.0000Cd0.35821.0000Cr0.68940.56401.0000Cu0.10690.50030.35731.0000Hg0.17560.05420.02260.13631.0000Ni0.69110.43270.76950.2667-0.04751.0000Pb0.26500.59760.39740.75630.38890.16761.0000Zn0.28530.71170.50900.52110.06310.29780.74761.0000表13：公园绿地区土壤基本性质和重金属元素含量的主成分分析项目第一主成分第二主成分第三主成分特征值3.90721.61461.0562方差贡献率/%0.48840.20180.1320累计贡献率/%0.48840.69020.8222As0.3218-0.44810.3398Cd0.41020.0809-0.2258Cr0.4091-0.3350-0.0026Cu0.34360.3598-0.1467Hg0.10260.27830.8647Ni0.3356-0.48960.0113Pb0.39580.42790.0941Zn0.40360.2251-0.2354附录3：采样点的MATLAB程序x1=4043 242747776534459224863573537573049328807770561546714844165691429821418264532641651015382550356366605116491259113855148621538715810172031630117904103951546716428162891215311958108009277111211262517981;y1=1895 397148975641460359996213864352304311 6401834886585519605574181072155776508408030121127 133 374 3515 1063 3345 2524729 2307621882998287112031208090691007212336133131328216148164321625918449;x2=01647238347424948556722674543812734148961694750066395740584467612886694759212862977767106642374581164612641140001420715140164401002293331085612644903610599;y2=178727283692729372936782121733994401516037487884610443109811120011938131431200011305120861061394678831892093819560897099801110113232122041463114727149431753817980;x3=143251704418413190071873823664189931996822535278162536124065259982717726073246312470225461260862601527700276962734626591278232723224580241532296524685286542400321684221931707915255150071580117008214752026119569194112335923238226242170312734144051407414262205912098320177189061846716607159522260523146220462378525981273802332526852;y3=86661069111721114881092197901237112961112935581642373537032777188079422952298341109412078116091162113331137151473714482133191245013535142788755152861310112185589451105535396647758540758673486934532565024818659110344180321651615129135491586217642163461700117365183971430115382176341764318051182021670