城市土壤重金属污染程度分析ppt课件

1、城市表层土壤重金属城市表层土壤重金属污染分析污染分析 摘要摘要本文针对城市表层土壤重金属污染问题，对8种主要金属元素在城区的空间分布、土壤受污染主要缘由、传播特征以及今后如何更好地研讨地质演化等问题分别建立了模型，并对模型进展分析求解。对于问题，经过对数据的分析，利用网格曲面插值法，分别拟合出8种重金属元素空间分布图。我们利用地质累积指数和内梅罗指数多因子环境分析法对该地域的表层土壤8种重金属污染进展综合评价，并根据等级评价规范得到综合污染等级估计。在问题中，经过对问题的分析，利用地质累积指数单因子环境分析法，分析了该城区不同功能区不同重金属元素对土壤污染的缘由：Cu、Hg、Zn等元素主要来源

2、于工业活动和交通污染，Cr元素主要来自于交通，Ni和As这2种元素污染不明显，能够主要来自于自然要素。在问题中，根据各种重金属元素在不同类区的空间分布，及重金属污染的主要缘由，得出重金属的污染源为金属浓度峰值点，分析出重金属污染物的传播特征，从而得出以高斯烟羽模型为实际根底的分散模型：以此作为污染源的检验规范。我们利用求取曲面极值的思想，经过线型辐射搜索法捕捉浓度峰值点和“米字判别法合理提取峰值所在区域的样本点，利用浓度分散模型对样本点进展威尔科克秩和检验，根据其显著程度判别出浓度峰值点区域能否为重金属污染源，例如文中确定出了Cu的三个污染源，地理坐标分别为3258.3,5915.5,3.86

3、,10637,8022.9,54.4815941.6,4917.3,16.459。在问题中，就如何更好地研讨城市地质环境的演化方式，我们思索了一系列的影响要素，如搜集城市降雨量和生活、工业区等重污染源的渣滓排放量、人口密度的变化、该城市产业构造的组成等目的。)(21exp()(21exp()21exp(2,222222zzyzyHzHzyuQHzyxX）（模型框架模型框架一 问题分析问题一：griddata 内梅罗综合评价法问题二：单因子分 析 主成分相关性分析建模思绪问题三：高斯烟雨模型 “田、米搜索问题四：多要素分析二 模型建立三 模型求解：污染源确实定四 模型检验：针对二的相关性分析根本

4、假设根本假设 1 假设丈量方法科学，丈量数据均真实可靠； 2 假设各污染元素的产生和传播是相互独立的； 3 峰值不在区域边缘处，取样点得数据能较好 反映该地域的浓度污染； 4污染物的分散符合分散定律； 采用基于地质统计学的空间变异实际分析该城市土壤表层空间变异的构造特征，同时基于地质统计学的插值法，运用matlab中的griddata 插值，以Delaunay三角剖分实际为根底，然后进展线性插值，将重金属元素的空间分布网格化，从而完成曲面的光滑过渡，绘制出城市土壤表层的重金属含量平面等值线面，以便直观地分析该市土壤表层重金属污染的空间分布特征。 问题一Griddata插值法表示图散点图网格化分

5、布图方案一：单项污染指数法 单项污染指数法，利用实测数据和规范对比分类，其计算公式为: 1 其中 代表土壤污染物i的实测值， 为土壤污染物i的背景值 ， 可以对每项污染物的污染情况进展评价 。iiiSCpiCiSip步骤一：方案二：地质累积指数 地质累积指数主要用于研讨堆积物及其他物质中重金属污染程度的定量目的，不仅思索了堆积成岩作用等自然地质过程呵斥的背景值的影响，同时充分留意了人为活动对重金属污染的影响。因此，该指数不仅反映了重金属分布的自然变化特征，而且可以判他人为活动对环境的影响，是区分人为活动影响的重要参数。其表达公式如下： 2 式中 表示第i个样品中元素j的地质累积指数； 表示第i

6、个样品中元素j的浓度； 表示j的背景浓度；1.5为修正指数，通常用来表示堆积特征、岩石地质及其他影响。由于会出现小于0的情况，在内梅罗指数法中会得到较大的综合污染指数，因此我们将小于0的都定义为0，这样既防止了使综合指数偏离实践值，又能使误差坚持在一定的允许范围中。jij5 . 1logIBECijijIijCjBE步骤二：内梅罗综合污染指数法步骤二：内梅罗综合污染指数法 对内梅罗指数进展改良，将单因子指数换成地质累积指数，得到新的综合指数，采用新的内梅罗综合污染指数法，其计算公式为： 3式中 表示第i个样品的综合污染指数， 表示第j种污染物的综合污染指数， 表示地质累积指数算数平均值， 表示

7、地质累积指数最大值。下表1为各样品及污染物的综合污染指数： 2IIp2IIp2aveij2maxijj2aveij2maxiji；ipjpaveImaxI表表1:1:功能区及污染物的综合污染指数功能区及污染物的综合污染指数功能区代号 综合 AsCdCrCuHgNiPbZn 生活区 2.84890.79091.75262.83872.66762.43950.59472.38533.4307工业区 4.52281.45971.85911.86095.04525.77060.84972.34042.8851山区 1.26240.72650.75511.34571.27791.40031.42020.

8、9150.8141交通区4.68111.75862.22383.05064.3915.86832.08661.42453.7091公园绿地区2.6430.81081.72120.74572.05033.33910.46721.63892.6626步骤三：分级规范确实定步骤三：分级规范确实定 新的综合指数法是在地质累积指数的根底上进展了内梅罗指数的计算，因此对地质累积指数的分级规范加以调整，适用于新的评价分级。地质累积指数可分为级别，将其分为6个级别，0-6级表示污染程度由无到极强，最高一级的元素含量能够是背景值的几百倍，本分级评价规范在地质累积指数分级规范的根底上进展了调整表2。结合表1我们得

9、到不同功能区的重金属污染程度 评价表3。综合指数污染程度分级 判断依据等级意义p0 0级无污染0p1 1级轻污染1p2 2级轻污染至中污染 2p33级中污染 3p4 4级中污染至强污染 4p5 5级强污染 5p 6级极强污染 功能区 综合评价AsCdCrCuHgNiPbZn生活区312333134工业区522266133山区211222211交通区523456324绿地区312134123 表2:综合指数污染程度分级表3：不同功能区的重金属污染程度 由表3可知，该城区各区的综合污染评价中，工业区和交通区的污染程度达强污染，生活区和公园绿地域达中污染，山区达轻污染。其中在工业区中，以Cu和Hg两

10、元素的污染程度达极强污染；在交通区中，Cr，Cu，Hg，Zn元素污染都较严重，均到达强污染；在生活区中，除As和Ni污染少外，其他元素都有较轻的污染；公园绿色地域，污染集中在Cu，Hg，Zn三元素中；在山区中，污染都较轻。 结合各元素在各功能区的平均值和表结合各元素在各功能区的平均值和表3的综合评价表，经过对这五个的综合评价表，经过对这五个功能区的不同海拔高度的八种金属元素浓度的含量进展分析：功能区的不同海拔高度的八种金属元素浓度的含量进展分析： 该元素在城区分布均匀，各个功能区都有较轻的污染，且变异系数较小，该元素在城区分布均匀，各个功能区都有较轻的污染，且变异系数较小，可推断可推断As污染

11、主要缘由为地质缘由，来自土壤母质。污染主要缘由为地质缘由，来自土壤母质。 主要污染来自于交通区，推断汽车等交通工具的运用排放的尾气是主要污染来自于交通区，推断汽车等交通工具的运用排放的尾气是Cd元元素污染的主要缘由。素污染的主要缘由。 污染主要来自于工业区的交通区，污染等级都高达污染主要来自于工业区的交通区，污染等级都高达6级，阐明级，阐明Hg是由人是由人为消费呵斥的。石油中含有相当量的为消费呵斥的。石油中含有相当量的Hg, 熄灭时熄灭时, 部分悬浮颗粒和挥发金属部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气随烟尘进入大气, 沉降在距排放源附近，对工业，冶炼等企业周围的大气和沉降在距排放源附近，对工业，

12、冶炼等企业周围的大气和土壤呵斥了很大的污染。土壤呵斥了很大的污染。 主要分布在了工业、交通、生活区附近，呈条带状分布主要分布在了工业、交通、生活区附近，呈条带状分布, 因间隔交通道路、因间隔交通道路、城市中心的远近而有明显的差别。城市中心的远近而有明显的差别。 问题二 污染主要来自于交通区和生活区，源于石油和煤的熄灭，排出大量含Cr的化合物。 污染以生活区和交通区为主，生活中大量含锌电池、电子产品的运用和渣滓处置场都产生大量的Zn；交通区中机动车轮胎中含有添加剂Zn,经磨损产生的含Zn粉尘是城市土壤中Zn的主要来源。 污染主要来自于工业区，阐明Cu的主要污染来源是工厂，能够由于铜锌矿的开采和冶

13、炼、金属加工、机械制造、钢铁消费等。 元素总体污染程度不高，只需交通区到达了3级中污染，可以推断出，Ni元素是由于交通运输中产生的粉尘对当地土壤产生一定影响。问题三高斯烟羽模型假设：高斯烟羽模型假设：1污染物的浓度在y、z轴上的分布是高斯分布正态分布的；2污染源的源强是延续且均匀的，初始时辰云团内部的浓度、温度呈均匀分布； (3)在程度方向，重金属分散系数呈各向同性； (4)地面对分散的重金属不起全反射作用，不发生完全吸收或吸附作用；(5)整个过程中，重金属不发生沉降、分解，不发生任何化学反响等。推导得最终模型公式：)(21exp()(21exp()21exp(2,222222zzyzyHzHzyuQHzyxX）（污染源位置确实定污染源位置确实定“米字搜索法 基于线型辐向搜索法，经过辐射中心向上，下，左，右，上左，下左，上右，下右为搜索途径，进展目的搜索。“米字搜索Pb污染源分布问题四问题四自创统计学知识中的时间序列分析知识，将该城市的降雨量c和生活、工业区等重污染源的渣滓排放量m、人口密度的变化率p及该城市产业构造的组成综合评价目的