城市表层土壤重金属污染物分析
土壤重金属污染及治理
汞(Hg)
? 汞进入土壤后，95％以上能迅速被土壤吸附或固定，因此汞 也容易在表层累积。
? 植物能直接通过根系吸收汞，汞化合物可能是在土壤中先转 化为金属汞或甲基汞后才被植物吸收。
? 植物吸收和积累汞的顺序： ? 挥发性高、溶解度大 的汞化合物容易被植物吸收。 ? 氧化甲基汞>氯化乙基汞>氯化汞>氧化汞>硫化汞
土壤重金属污染与修复
王婉倩 111494127
前言
随着工业的大发展、城市化的扩大和农用化学物质 使用种类、数量的不断增加，重金属大量进入土壤环境。 重金属具有不可降解性，对土壤造成的长期的污染，已 经成为现今危害最大的环境问题之一。土壤重金属污染 具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微 生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类 健康，严重危害人体健康。据估算，全国每年因重金属 污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过 200 亿元。
Pb中毒
2) 镉（Cd） 其主要污染源是电镀、采矿、冶炼、染料、 电池和化学工业等排放的废水。 在植物中过量的镉，不仅 能在植物体内残留，而且也会影响植物对磷钾的吸收，致使 生长缓慢，植株矮小，根系受到抑制，造成生物障碍，降低 产量，在高浓度镉的毒害下发生死亡。镉对人体可产生毒性 效应，长期摄入微量镉，引起骨痛病等。
镉中毒
3)汞（Hg）汞是一种剧毒非必需元素，广泛存在于各类 环境介质和食物链（尤其是鱼类）中，其踪迹遍布全球各个 角落。 其污染来自工业污染、农业污染及某些自然因素如 火山作用等。慢性汞中毒的表现有：头痛、头晕、恶心、呕 吐、腹痛、腹泻、乏力、全身酸痛、寒战、发热（ 38～ 39℃），严重者情绪激动、烦躁不安、失眠甚至抽搐、昏迷 或精神失常。 皮肤上出现红色斑丘疹 ，全身淋巴结肿大等。
基于表层土壤重金属污染分析的数学模型
基于表层土壤重金属污染分析的数学模型摘要：随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染，而且土壤重金属污染可能导致大气和地下水质量的进一步恶化。
针对城市表层土壤重金属污染问题的研究，分析出重金属污染物的空间分布特征，并结合其传播特征建立数学模型，运用matlab等软件进行求解。
通过模型可以对城市土壤地质环境异常查证，并根据查证得到的数据资料进行城市环境质量评价，测定各区域重金属含量等，具有较强的实际应用价值。
关键词：主成分分析内梅罗指数 muller指数 spss中图分类号：o242 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）007-132-021 引言近些年，人类活动对城市环境影响越来越严重。
对由人类活动影响造成的城市地质环境的演变模式进行研究，逐渐成为人们关注的焦点。
通过文献[1]提供的某城市城区土壤地质环境进行调查，根据测的的数据，假设样品采集在充分考虑污染源前提下，兼顾空间分布均匀性，同时考虑地形、气候因素影响；数据的处理计算时均采用四舍五入法保留小数点后两位，与原数据保持一致；污染源的重金属浓度不再增加；取样点的数据较好的反映了该地区的污染物浓度，对城市表层土壤重金属的污染进行分析研究。
2 8种主要重金属元素的空间分布根据测得数据，采用8种元素在五个地区各自的作用单独考虑，采用excel软件绘制标准曲线，对原始数据进行标准化处理，并带入标准曲线求得各采样点的重金属浓度，然后求出平均浓度，再用muller指数进行各项计算与分析。
除此外还采用了地积累指数法和内梅罗综合指数法进行全面的分析。
muller指数法是对各重金属元素因子的单独作用在各地区进行分析，目前国内外普遍采用单因子指数法和内梅罗综合指数法等进行土壤重金属污染评价，这两种方法都能对被研究区域的土壤重金属污染程度进行较为全面的评价，但不能从自然异常中分离人为异常，判断表生过程中重金属元素的人为污染情况，但地累积指数法弥补了其他评价方法的不足。
金华市各功能区表层土壤磁化率与重金属的相关性分析
广 东微 量 元 素 科 学 Ｇ Ａ Ｇ Ｏ Ｇ ＷＥＨＡ Ｇ Ｙ Ａ Ｓ Ｅ Ｕ Ｕ Ｎ Ｄ Ｎ Ｉ Ｎ Ｕ Ｎ ＵＫ Ｘ Ｅ
第１ 第１ ８卷 ２期
文章编号 ：１０ ０ ６—４ ６ （０ １ ２—０ ４ ４ ｘ ２ １ ）１ ０ ３—０ ７
金 华 市 各 功 能 区表 层 土 壤 磁 化 率 与 重 金 属 的 相 关 性 分 析
单 位 ：１ ｎ ／ ｇ ０ ｌ ｋ
２ １２ 重金 属 ．．
研究 区范 围内 Ｐ ｂ质 量 分数 范 围在 １． ５６—４． ｇｋ 之 间 （ ３ ，变 异 系数 为 ６０ｍ ／ ｇ 表 ）
０ ２ 。最高值 出现在金华市工业园区的兴家纸业附近。对照金衢盆地 区土壤环境 Ｐ 的背景上 限 ．７ ｈ 值 ４ ． ２４ …，９ ．％ 的土 样 Ｐ ６６ ｂ的含 量都 在背 景值 以内 ，这说 明金 华 地 区 Ｐ ｂ的污染 并 不 严 重 。ｃ ｕ
重金属污染土壤的危害及治理
重金属污染土壤的危害及治理摘要：近年来，随着我国工业化、城市化飞速发展，土壤重金属污染事件层出不穷，严重影响广大群众的身体健康，因此土壤重金属污染与防治成为人们关注的环境问题之一。
本文针对土壤重金属污染现状，结合作者多年的工作经验，综述了近年来国内外有关重金属污染土壤修复技术，对主流处理技术的基本原理、适用范围等进行总结概括，为我国重金属污染土壤的修复提供借鉴和参考。
关键词：土壤治理；重金属；污染土壤引言土壤作为生态环境中重要的部分，给人类带来了丰富的资源和财富，促进了工农业的发展，但是由于人们的不合理开发、土地滥用等原因导致土壤污染的情况十分严重。
大量工业废水不合理的排放、不合格的农药和化肥的使用、以及在矿山开采和冶炼过程中忽视了废矿渣的收集，使得土壤中重金属含量严重超标，在不断地积累下呈现出隐蔽、长期、表聚、不可逆性的特点，然后土壤中的重金属离子经过水环境直接被植物根系吸收，通过食物链富集，最终危害到人类的健康。
因此土壤重金属污染的治理也逐步进入人们的视野之中。
1 重金属污染土壤现状1.1总体情况2014年根据环保部联合国土部发布的《全国土壤污染状况调查公报》来看[1]，我国的土壤环境污染十分严重，全国土壤超标率达16.1%，其中重金属污染尤为严重，占全部超标点位82.8%。
以污染情况分布来看，南方土壤污染情况比北方严重；尤其长三角、珠三角、东北老工业基地等工业基地污染尤为严重；镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。
（镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍 8 种无机污染物点位超标率分别为 7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%）图1- 无机污染物超标情况Fig. 1-1 The situation of Inorganic Pollutant exceed standard 2002年，南京环境科学研究所对部分经济发达、工业化水平高的地区开展了土壤环境质量状况调查[2]，结果表明：珠三角地区近四成的农田存在重金属超标情况，其中严重超标的土壤占10%。
北京城市绿地土壤重金属污染研究进展
为土壤质地、土层厚度、土壤容重、pH 值、有机质含量、污染情况等调查指标及氮、磷、钾等3项辅助指标。
3.3.2调查单元。
依据2015年土地利用变更数据库中图斑信息情况，进行现场实际调查。
本项目拟回覆区地类为耕地，位于杨树崴子村，土地所有权为杨树崴子村集体所有，现场调查发现既有耕作层较薄，土壤有机质含量29.5~32.5g/kg ，地形坡度2°~5°，排水条件较好。
3.3.3调查结果。
土层厚度：现场挖土壤剖面，并进行测量，测得土层厚度约为20cm ，耕作层土壤较薄。
依据清原县第2次土壤普查报告查询所得，本项目回覆区范围内表层耕作层土壤质地为壤土，剖面构型为壤/粘/粘，土壤容重约为 1.44g/cm 3，有机质含量29.5~32.5g/kg ，土壤pH 值为5.5~6.5（来源：2015年清原县耕地质量等别更新评价成果），回覆区土壤无污染情况。
本次研究剥离出的土壤主要改善周边耕地表层耕作层厚度。
回覆方法：按照现有地面高程，加上设计覆土厚度，以此确定覆土后的路田面设计高程。
根据该高程，做好覆土前的平整工作，保证回土面的清洁。
在达到地面平整要求后，再开展土壤回覆，提高土壤利用率。
按照回覆厚度平行推进的方式进行一次铺土回覆，并做相应的摊铺处理。
（收稿：2020-05-12）北京城市绿地土壤重金属污染研究进展康帅（北京市园林古建设计研究院有限公司，北京海淀100081）查阅大量北京城市绿地土壤重金属污染研究相关文献，从分布趋势、评价标准及污染种类、重点元素的污染程度及来源3个方面进行了分析整理，对北京城市绿地土壤重金属污染研究的进程及现状加以总结，并就其存在的问题及未来发展方向进行了讨论。
北京；城市绿地；土壤；重金属综上所述，北京城市绿地土壤中重金属污染程度，在总体空间分布上，由郊区向城市中心逐渐变得严重。
1.2北京城市不同功能区土壤重金属含量比较在城市的不同功能区的污染程度比较中，各类研究呈现了不一样的结论，可能受到功能分区的具体概念较为模糊、选点的特异性等的影响。
城市表层土壤重金属及砷元素污染分析
采用 Ｋ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ｇ方法对数据进行插值拟 合 ， 得到 了该城 区各重金属元 素的空间分布 ， 通过聚类 与相 关性 分析 ， 确 定了城 市土
壤重金属 污染的主要原 因以及各金属 的主要 污染 区域。根据 土壤 对重金 属的吸 附传播 特征 ， 建 立 了重金 属污染 源的空
间传播模型 ， 得 出了各 重金属及 砷元素主要 污染 源的位置 ， 结果表 明： 模型能很好地吻合 实际情 况。
关键词 ： 重金属 污染； Ｋ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ｇ 插值 ； 聚类分析 ； 相 关性 分析 ； 空间传播 模型
中图 分 类 号 ： Ｏ ２ １ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ４— ２ ３ ８ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— ０ １ ０ ８—０ ６
Ｔｈ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｈｅ ａ ｖ ｙ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ＰＯ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ Ｃｉ ｔ ｙ Ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ Ｓ ｏ ｉ ｌ
黔 南 民 族师 范 学 院 学 表 层 土 壤 重 金 属 及 砷 元 素 污 染 分 析
杨 清亮 张 伟 黄福禄 罗会亮 ） （ 指导教师 ： 周锦程
（ 黔 南民族 师 范学 院 数 学 系， 贵州 都 匀 ５ ５ ８ ０ ０ ０ ）
摘 要： 针对 ２ ０ １ １年全 国大学生数 学建模竞赛 Ａ题 所给城 市表层土壤 重金属 污染浓度数 据的地貌 空间变化特性 ，
ｗ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｍｅ ｔ ｌ ａ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒ ｌ ￣ａ Ｓ ．Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ，ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｉ ｔ ｃ ｓ ｏ ｆ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
(环境管理)成都市郊区土壤中重金属元素分析及环境评价
成都市郊区土壤中重金属元素分析及环境评价摘要：选取成都郊区龙潭寺北湖周围一片区域，进行剖面土壤采样，利用X荧光分析仪，对土壤表层及深层中Fe，Zn，Cu，As，Pb，Cr 6种重金属元素进行含量测定，与热电厂周围土壤数据以及土壤背景值进行对比分析。
分析得出该区已有部分污染，主要污染元素为Zn，Cu。
污染最主要来源为农药，化肥的大量使用，汽车尾气以及城市燃煤，热电厂排放的烟尘等也对起其环境造成了一定的影响。
这表明城市化进程已经开始影响到城市周边的环境，对城市郊区的污染防治不仅要从本地的实际情况出发，也要注意城市工业的影响。
关键词：郊区土壤重金属元素环境评价Analyzing elements of heavy metals and valuating environment in the earth ofChengdu’s suburban areas(Geochemistry 200206030102 JIANGHONG teacher:PENGXIUHONG)Abstract:Select a region around the Northlake at Longtanshi , a suburb in Chengdu, carry on the section plane soil sampling, measure the content of Fe, Zn, Cu, As, Pb, Cr, the six heavy metal elements in topsoil and deep soil, by using of X fluorescence analyzer, and then contrast with the data of the soil around the thermal power plant and soil background value . The result shows that parts of this area have been polluted, and Zn, Cu is the main pollution. The main source of pollution is the agricultural chemicals, and massive using of the chemical fertilizer, the automobile exhaust and the city coal-burning, and mist ,the thermal power plant emissions, and so on all have certain influence on environment. The result also indicates urbanized advancement has already started to affect peripheral environment of the city, and not only to made allowance for the local actual situation, but also pay attention to the influence of. the industry city in pollution preventing and controlling of city suburbs.Key word: Suburb soil heavy metal element environment assessment目录摘要： (1)A b s t r a c t: (2)前言 (5)0.1选题依据及研究意义 (5)0.2国内外研究现状及进展 (9)0.3研究思路、方法、内容 (11)1.研究区基本概况 (11)1.1地理概况 (11)1.2资源及工业分布现状 (12)1.3区域地质 (12)1.3.1大地构造位置 (12)1.3.2地层 (13)1.3.3构造 (14)2.样品的采集与分析 (14)2.1样品采集 (14)2.1.1.采样方法 (14)2.1.2.采样位置 (14)2.1.3.采样重量 (15)2.2样品的处理 (15)2.2.1样品的处理: (15)2.2.2.样品的实验室室内的制备。
浅析土壤重金属污染的危害及对策
浅析土壤重金属污染的危害及对策作者：谢付元来源：《世界家苑》2017年第12期摘要：随着经济的发展与社会建设的不断推荐，土壤污染问题成为当下环境问题中的比较严重的一项，重金属污染属其中一项。
本文从土壤重金属污染入手，介绍土壤重金属污染的现状和来源、危害以及相关对策，从而缓解土壤重金属污染问题。
关键词：土壤；重金属污染；对策一、土壤重金属污染的现状与来源土壤污染分为有机物污染与无机物污染，土壤重金属污染属于土壤无机物污染的一种，是由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中过量沉积而引起的含量过高。
如今，重金属污染是中国土壤污染中比较严重的一个问题。
我国土壤遭受重金属污染的耕地面积高达2000万公顷，由此粮食减产1000多万吨，经济损失惨重，防治土壤重金属污染刻不容缓。
污染土壤的重金属主要包括镉（Cd）、汞（Hg）、铬（cr）、铅（Pb）、类金属砷（As）、锌（zn）、铜（cu）、镍（M）等元素，含有一定毒性。
土壤重金属来源比较广泛，包括生活垃圾、机动车尾气、农业化工产品等，社会建设中的方方面面都可能带来重金属污染。
1、生活垃圾污染城市生活垃圾中重金属污染主要来源于金属制品，比如废电池、废灯管等，还包括含重金属成分的油漆、染料等。
城市生活垃圾堆放占用了大量的土壤，由于雨水的作用，废弃物逐渐开始溶解，其中的重金属成分，进入到土壤中，与土壤发生反应，这就是生活垃圾造成的土壤重金属污染。
2、机动车尾气污染、城市化建设逐渐推进，汽车的数量也不断增加，机动车尾气的排放量也大大增加。
机动车尾气中含有铅、镉等重金属元素。
这些元素进入到空气中，经过他们的自然沉降和雨水的双重作用，重金属元素渗入土壤中，也加剧了土壤重金属污染。
3、农业化工污染如今，粮食产量需求越来越大，农民为粮食增产开始大量使用农药与化肥，其中含有的化学成分包括许多重金属元素，农药与化肥使用量不断增加，土壤中重金属元素的含量也在不断增加，土壤重金属污染问题便越来越严重。
重金属对土壤的危害及其防治
三重金属土壤治理的方法
比起大气、水污染，
土壤污染通常更难
以治理，同时治理
方法往往需要根据
不同的污染情况而
设计，并没有单一 的解决方案。
❖ 常见的重金属土壤治理 的方法包括化学法、生 物法、热力学方法等，
每种方法又包含不同的
技术，每种技术又可以
采用不同的施工方案实
施。
1
❖
定前的灰实染化
性业治等现土学
土壤重地方的 作物减产
二土壤重金属来源与分布
1，随着大气沉降进入土壤
大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和 建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外，重 金属基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自 然沉降和降水进人土壤。据报道，煤含Ce、Cr、 Pb、Hg、Ti等金属，石油中含有相当量的 Hg(O.02～30mg/kg)，这类燃料在燃烧时，部分 悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气，其中 1O%～30%沉降在距排放源十几公里的范围内， 据估计全世界每年约有1600吨的汞是通过煤和其 它石化燃料燃烧而排放到大气中去的。例如；比 利时每年从大气进入每公顷土壤的重金属量就有 Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750g。 运输， 特别是汽车运输对大气和土壤造成严重污染。主 要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染为主
4， 随污水进入土壤
利用污水灌溉是灌区农业的一项古老的技术，主要是把污水 作为灌溉水源来利用。污水按来源和数量可分为城市生活污 水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活 污水中重金属含量很少，但是，由于我国工业迅速发展，工 矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放， 从而造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐 年增加。 随着污水灌溉而进入土壤的重金属，以不同的方 式被土壤截留固定。95%的Hg被土壤矿质胶体和有机质迅速 吸附，一般累积在土壤表层，自上而下递减。
国内外土壤重金属污染现状
国内外土壤重金属污染现状国内外土壤重金属污染现状土壤中重金属来源主要有自然来源和人为干扰输入两种途径.在自然因素中，成土母质和成土过程对土境重金属含凰的彩响很大W人类活动是戏成上壤Jl受重金属污染的重嘿阪因，金屈矿床开发、城市化建设、固体废弃物堆枳、农卅施用化肥、农药、污泥和污水涯溉的，这都是导致重金風在土壇中大SL积累的因秦")・工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎丟损是大气中重金属的主要来源，因为这些能产生大扯有害气体和粉尘等.分布地点主渡集中在工矿的周围和公路、铁路两侧.大气中的大多数重金属在经过自然沉降和雨淋沉降后进入土壌煤、石油等燃料在燃烧时产生的挥发性金属约有30%沉降在周边十多千米的范围内")・国外对大气重金属干湿沉降在70 年代廉已经开展了研究，只不过当时对直重视不足.到了90年代后，虽然工业废水扌车放造成的水体和土壤重金属污染徇到了有效治理，可是祁分地区土壤重金风浓度却在不断增加，研究发现这是由于大气中垂金属干湿沉降造成的。
据报道，许多工业发达田家大气沉降对土壤系统中垂金属积累贡献率在各种外源输入因子中播首位W 瑞典中部FaIUn市区的Pb污染主要来自于市区铜旷工业厂、硫酸厂、油漆厂，由于风的运输，这些细微颗粒的Pb从工业废物堆散至周阳地区pq∙南京某生产辂的亟工业企业Cd汚染檯加已超过'"|地背杲值4.4倍，以车间烟囱为中右的为染范围达15km,污染范国圮大延伸下限1.38km l2,,∙ 使用未经处理或处理不达标的城巾污水淋漑农FFK森林和仇地也会导致I•壤的車金属污染.生活污水、商业污水和L业废水足城市污水的上要组或部分，在城市匸业化的迅速发展中，大低的「•业废水袖入河道.使須污水灌漑成为农业廉溉用水的舉咚组成部分(巾.HmI⅛国毎年样放的汚水址已超过620亿I,椰分工矿企业排放的汚水中所含板金属见表ιl2∙,,在农田濯漑中利用超标污水进行作物灌溉会引起土壤重金展污染。
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城市表层土壤重金属污染分析 摘要 本文主要研究城市表层土壤重金属的污染问题，我们根据题目中的信息和附件所给的数据进行分析，并决定采用潜在生态危害指数法、数学规划法，建立加权覆盖AOM模型、以及建立三维传播扩散模型对城区表层土壤重金属污染的一系列问题进行研究讨论。 首先，我们根据附件中的数据并利用matlab软件进行编程绘出该城区的各功能区分布图和8种重金属的浓度等高线分布图直观的展现了这8种主要金属元素在该城区的空间分布，继而我们运用“潜在生态危害指数法”得出在该城区中工业区的土壤污染程度为严重程度、公园绿地区和生活区处于中等程度、污染程度最为轻微的则是是山区。 针对问题二，我们利用附件中相关数据以及在问题一中运用“潜在生态危害指数法”求得的各功能区单个重金属的潜在生态危害系数进行分析，并参阅相关文献作出合理判断，得出这8种重金属中Hg元素的污染最为严重，其各自污染的主要原因在问题二的求解中给出具体说明，这里不再赘述。 针对问题三，我们先采用数据分析和线性规划做出污染源的最佳位置和最差位置，给出了污染源所在合理范围。随后我们又建立了加权覆盖AOM模型来求解各种重金属在不同城区的大概覆盖区域。利用matlab编程分别绘制出8种重金属元素的城区覆盖图，并根据相关文献资料进行合理的分析，判断出8种重金属各自的污染源的位置坐标和所在区域。 重金属元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
污染源所在功能区 交通区 交通区 交通区 交通区 工业区 交通区 交通区 生活区
最后，我们对所建立的模型进行再分析，并提出建立基于时间的三维传播扩散模型对之前因为忽略不同年份不同时间采样点重金属含量的动态变化，重金属的迁移速率与特征等一系列客观存在因素而对结果造成的误差进行完善，并给出了基于时间的三维扩散模型的具体做法以及对前后5年的时间段内土壤重金属污染物含量的具体模拟过程。
关键词：重金属污染；潜在生态危害指数法；数学规划；加权覆盖AOM模型；三维传播扩散模型 一、问题重述 随着社会经济特别是城市经济的快速发展，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。城市土壤地质环境在社会生活中对人类的影响更是日趋加深。 将城区按照功能不同划分为生活区、工业区、山区、交通区及公园绿地区等，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，将所考察的城区土壤进行采样分析，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。 现根据附件中的数据对以下问题进行研究讨论： (1) 画出8种主要重金属元素在该城区的空间分布图，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) 分析所建立模型的优缺点，为了更好地研究城市地质环境的演变模式，分析还应收集什么信息，以及有了这些信息后，如何建立模型解决问题。
二、基本假设 (1)假设题中所建立的xoy坐标系合理。 (2)假设采样点为随机进行采样，数据具有随机性。 (3)假设采样点土壤中重金属元素的含量不受地下水的影响。 (4)假设采集到的样本数据准确，能较好的反映该区重金属元素的浓度。 (5)假设远离人群及工业活动的自然区不受重金属污染，其背景值是合理的。 (6)假设土壤中的各重金属元素相互独立，互不影响，且无其他化学物质的影响。
三、符号说明
ifC
某一重金属的污染系数；
inC 土壤环境背景值；
iC
表层 土壤重金属浓度实测值；
irT 金属的毒性响应系数；
irE 单个重金属的潜在生态危害系数；
RI 土壤(沉积物)多种重金属潜在生态危害指数； yxf, 系统的影响程度；
yxdi, 欧式距离；
iW 加权因子； iQ 各元素污染源的主要位置坐标； iC 平均距离； n 权系数； m 权系数的个数；
iL 半径； yxC, 重金属元素含量；
tyxC,, 随时间迁移变化的重金属含量；
M 原点处重金属污染物的浓度； ud, 传播系数； v 迁移速率. 四、问题分析 4.1问题一的分析 本文旨在求解题中所给城区内不同区域重金属的污染程度的问题。首先我们可以利用matlab编程，根据附件中所给的数据画出8种主要重金属元素的浓度分布图，通过画出的分布图进行直观的分析。其次，考虑到“潜在生态危害指数法”作为国际上土壤(沉积物)重金属研究的方法之一,它结合环境化学、生物毒理学、生态学等方面的内容,可以以定量的方法划分出重金属潜在危害的程度,是目前此类研究中应用较为广泛的一种方法，故我们可以运用“潜在生态危害指数法”计算出相关指标数并与标准进行比较得出该城区内不同区域重金属的污染程度。 4.2问题二的分析 对于重金属污染的主要原因，我们可以利用附件以及在问题一中求得的各项指标分角度进行量化分析最终得出需要的结果。 4.3问题三的分析 由于重金属元素在土壤中较稳定,除人为因素以外其浓度在短期内不会发生大幅度变化,因此外在因素如大气中的金属含量、水域中的重金属污染对土壤重金属污染的影响可以略，我们假设污染源中心浓度最高，等可能向周围扩散，即这8种重金属元素有极大忽的可能遵循圆形传播特征。浓度大的地区离污染源近，浓度小的地区离污染源远，问题一中我们可以得到五个功能区的不同污染程度，我们利用污染源最佳位置确定法确定污染源，为了进一步确定8种金属元素各自的污染源，再利用加权覆盖AOM模型求解污染源。 4.4问题四的分析 为了对题中所给城市表层土壤重金属污染进行分析，我们在前几问的讨论中做了一系列的假设从而简化问题。然而在现实问题中诸如重金属的时空动态变化以及地层的物理状态和地质结构都是影响其浓度分布的不可忽视的因素，故若要进一步的研究必要将现实因素考虑到，在这里我们主要增加土壤中金属元素的时空分布这一因素，采用三维扩散模型对该城区地质环境的演变模式进行研究。 五、模型的建立与求解 5.1问题一：重金属污染程度的求解 5.1.1采样点三维空间坐标图及8种重金属分布图 根据附件2中的数据我们利用matlab编程做出该城市生活区、工业区、山区、交通区及公园绿地区等五个功能区的分布图以及8种主要重金属元素在该城区中的空间分布图。
图1 各功能区分布图 1：生活区 2：工业区 3：山区 4：交通区 5：公园绿地区
0123x 10400.511.52x 104
-200
-1000100200300400
11.522.533.54
4.5
5
图3 Cd的浓度分布等高线图 Cd 00.511.522.5x 104020004000600080001000012000140001600018000-1500-1000-500050010001500图2 As的浓度分布等高线图 As 00.511.522.5x 104
020004000600080001000012000140001600018000-15
-10-50510152025 5.1.2城区内不同区域重金属的污染程度分析
选取代表城市不同类型土壤污染源的生活区、工业区、山区、交通区及公园绿地区等五个功能区对土壤中主要的重金属元素进行污染状况调查分析,采用瑞典科学家LarsHakanson的“潜在生态危害指数法”[1]对重金属污染程度进行潜在生态危害程度的
图9 Zn的浓度分布等高线图 Zn 00.511.522.5x 104020004000600080001000012000140001600018000-1500-1000-5000500100015002000250030003500图8 Pb的浓度分布等高线图
Pb 00.511.522.5x 104
0
20004000600080001000012000140001600018000-50050100150200250300350400450
500
图7 Ni的浓度分布等高线图 Ni 00.511.522.5x 104020004000600080001000012000140001600018000-6000-4000-20000200040006000800010000120001400016000图6 Hg的浓度分布等高线图
Hg 00.511.522.5x 104
0
20004000600080001000012000140001600018000-6000-4000-200002000400060008000100001200014000
16000
图5 Cu的浓度分布等高线图
Cu 00.511.522.5x 104
0
20004000600080001000012000140001600018000-1000-50005001000150020002500图4 Cr的浓度分布等高线图 Cr
00.511.522.5x 104
0
20004000600080001000012000140001600018000-1000-800-600-400-2000200400600
800