建模城市表层土壤中金属污染分析

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<lego<=106极严重污染4<lego5强-极严重污染3<lego4强污染2<lego3中等-强污染1<lego2中等污染0<lego1轻度-中等污染lego0无污染使用内梅罗指数评价各样点土壤污染程度的分布情况评价范围PN<0.85O.85<PN<=1.711.71<PN<=2.56PN>2.56污染程度未污染轻污染中污染重污染样本数0081三模型参数设定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Hg0.150.301.5Cr90250400Cd0.20.31.0Cu3550400Pb35250500As153060四模型建立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6.476875373.025112.805673.60813124.674419.05188103.1725438..9856二区7.8785.565556.245811156.8894654.228765.36140.22456.686三区6.80320.2377.0953.97113.0318..3779..30284.04四区6.71370.7359..3465.28482.2817.8765..56264.44五区6.23287.3044.2132.16133.7015.1665.95170..20背景值1.8~5.470~19013~496.0~20.419~514.7~19.9 19~4341~97五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，19933.濮定国、田蔚文主编，数学模型，东南大学出版社，1994.

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