数学建模论文-城市表层土壤重金属污染分析

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1、2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。我们参赛选择的题号是（

2、从A/B/C/D中选择一项填写）：A我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：所属学校（请填写完整的全名）：吉林大学参赛队员(打印并签名)：1.牛颖2.张旭3.杨明蕊指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：刘明姬日期：2011年9月12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：评阅人评分备注全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：题目

3、A：城市表层土壤重金属污染分析摘要中国近30年来的发展突飞猛进，但随之而来的环境污染问题也得到广泛关注。其中，由工业生产，交通业及农业肥料使用等产生的土地重金属污染问题日益突出，我国的土壤重金属污染问题十分严重，污染问题已引起社会对农产品质量安全问题等的关注。重金属元素与人体健康密切相关，土壤重金属污染物可通过摄取、吸入、皮肤吸收等多种途径危害人体健康。可见，土地安全问题关系到百姓的切身利益，影响重大。所以，如何找到并控制污染源，减小污染范围，治理污染区域成了关键问题。本文研究了8种常见重金属在某城市区域的空间分布问

4、题。通过格里克插值法，利用Surfer8.0软件分别得出它们的空间分布图。由图分析出不同区域的污染程度为工业区>交通区>生活区>公园绿化区>山区，并根据背景值以及内梅罗综合指数分析法制定了科学规范的污染程度评价指标。之后，通过对数据的主成分分析法，推导出主要的污染原因为工业与交通业污染。（由于分析研究的为城市重金属污染，所以不考虑农业肥料使用等问题）同时，金属的传播途径主要有：大气重金属沉降、农药化肥、污水灌溉、污泥施肥、金属矿山水、有毒废弃物堆放等。故，其传播具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、无法被生物降解、

5、难移性、累积性、不可逆性等特点。结合以上特点及上问中数据，对于重金属污染物的传播特征进行了假设，发现重金属浓度最大值处为不一定为污染源，要对其合理性进行验证。建立了空间分析与统计回归模型。画出重金属污染含量空间分布散点图，进行污染源的初步讨论，分析浓度、距离及海拔的关系，对数据进行分析以及函数拟合，并应用对数模型对散点图进行改进。最后利用统计回归，对可能的污染源进行验证，找出非污染源源点与主要污染源。最后，通过进一步的分析，发现虽然模型具有直观简洁的特点，但由于影响重金属传播的因素复杂，各金属污染源可以重合，而且本次

6、建模是以静态数据推测传播这种动态现象，从而模型还存在不足。为对模型进行优化，需收集有关风速、水流速等相关信息，建立固体扩散方程与回归统计相结合的模型，从而完善模型，更好地研究城市地质环境的演变模式。关键词：重金属污染克里克插值法综合指数分析法主成分分析空间分布回归分析固体扩散20一．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

7、点。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，到所考察的城区进行取样、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

8、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．问题分析土壤并非是一个均匀的匀质体，而是一个时空连续的变异体，具有高度的空间异质性。