城市表层土壤重金属污染分析摘要近年来，由于经济发展迅速，城镇化和工业化步伐加快，使得重金属的污染更加严重.为了更好的避免重金属对人类安全和健康的威胁,本文对城市表层土壤重金属污染进行客观、切实的综合分析和评价.针对问题一，为了更好的描述八种重金属在该区域的分布情况，本文通过数据拟合，利用matlab软件绘制了各种重金属元素浓度在各样本点分布的二维等高图形,又采用将单项污染指数和内梅罗综合指数分析相结合的方法得到了该城区不同区域的重金属污染程度如下：生活区工业区山区交通区公园绿地区污染程度中度污染重度污染尚清洁重度污染轻度污染不同区域的污染程度针对问题二，通过问题一中所得到的数据，对同一种元素在不同区域的分布进行纵向分析和不同元素在同一区域的分布进行横向分析可以得到该城区重金属污染物的分布特征为：工业区>交通区>生活区>公园绿地区>山区，并且对造成重金属污染的主要原因进行了进一步的分析说明.针对问题三，根据污染源具有对外扩散的特点，本文利用matlab软件中的meshgrid函数将各种元素的含量值及坐标值生成了数据点矩阵，并利用matlab软件将这些散点矩阵连接成了由高浓度向低浓度扩散的二维等高图，通过图形分析及计算，可以得到面污染源的坐标为（2285—2571，2167—3833）、（3142—3714，5333—6000）,点污染源的坐标为（13714，2331）、（15428，9166）(单位：米).针对问题四，为了更好的研究城区地质环境的演变模式，本文更加全面的分析了对地质环境变化的影响因素.确定还应该收集该地区地质结构、污染物排放量、生物的分解量、动植物种类及分布、气候变化、河流分布等数据，从而对该地区的城市表层土壤重金属污染进行更加全面的分析.关键字：重金属污染matlab单项污染指数内梅罗综合污染指数法一问题重述土壤是生态环境的重要组成部分，是与人类关系极为密切的环境介质，也是人类赖以生存的主要自然资源之一.随着现代工业和城市的发展，废水、废气、废渣和城镇固体废弃物的排放都容易引起土壤中重金属含量的增加，进而导致土壤受重金属污染更加严重.现在需要对某城区不同区域（生活区、工业区、山区、交通区、公园绿地区）的土壤地质环境进行综合评价，且要求通过建立数学建模完成以下问题：（1）给出八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，还应收集相应信息并根据这些信息，建立模型解决问题.二符号说明：土壤环境中污染物的单项污染指数；：土壤环境中污染物的实测数据；：污染物的评价标准值；：综合污染指数；：土壤所有污染物中最大单项污染指数；：土壤所有单项污染指数的平均值.三模型假设1假设每个采样点的数据可以代表该平方公里内各种化学元素的实际浓度.2假设在短期内该地区的气候不会发生明显的改变.3假设在短期内国家对该地区的环境改善投入及政策基本不变.四模型分析与建立土壤本身是一个不均匀、具有高度空间变异性的复合体，土壤重金属的含量和分布既具有空间结构性，又具有空间自相关性，满足区域化变量的特征.但在人为影响和污染的情况下，土壤中重金属的空间变异性增加，空间变异性更加明显，分布更不规则.而土壤样品的采样又常常是离散的，这就掩盖了重金属空间分布的相关性.有些情况下会出现某几个观测值非常高，而周围的观测值较低的现象，导致模型建立出现一定的偏差现象.模型一：为了更好的观测该城区各重金属的空间分布情况，现通过matlab软件绘制元素在该城区的空间分布图，如下所示：图一元素的城区分布图其他七种重金属元素在该城区的空间分布图见附录一：此八种重金属元素在该地区的空间分布图的具体matlab程序见附录二：4.1评价标准与方法4.1.1评价标准研究表明不加考虑的选用国家《土壤环境质量标准》进行土壤环境评价往往会出现偏差，鉴于此，本次评价选取了所给的土壤重金属元素背景值和临界含量值进行计算，并对该地区的土壤环境质量进行综合评价，然后与标准内梅罗综合污染指数（表一）进行对比.等级内梅罗综合污染指数污染等级1清洁（安全）2尚清洁（警戒线）3轻度污染4中度污染5重度污染表一标准内梅罗综合污染指数4.1.2评价方法为了更好的反映各种污染物对土壤的作用，并突出高浓度污染物对环境质量的影响，可采用单项污染指数和内梅罗综合指数分析法相结合的方法对所给出的土壤环境数据进行统计和分析，单项污染指数的计算公式为：式中：为土壤环境中污染物的单项污染指数；为土