A题重金属污染建模论文答案

1、A题 城市表表层土壤壤重金属属污染分分析摘要随着城市市经济的的快速发发展和城城市人口口的不断断增加，人人类活动动对城市市环境质质量的影影响日显显突出。通过对对城市土土壤重金金属的调调查，应应用数学学方法对对数据进进行处理理。得到到城市环环境质量量的演变变，已是是人们日日益关注注的焦点点。对于问题题一，用用附件一一中给出出的数据据，用mmatllab插插值法建建立三维维模型，总总共有99个图，一一个是取取样地点点的地形形图，另另外八个个是八种种重金属属元素的的浓度分分布图，通通过模型型图我们们可以清清楚的看看到各种种元素不不同的空空间分布布。然后后通过均均值法，算算出不同同区域内内各种重重金属元

2、元素的污污染程度度。对于问题题二，通通过对问问题一结结论的分分析得出出，生活活区和工工业区是是污染比比较厉害害的地区区。目前前我国由由于在重重金属的的开采、冶炼、加工过过程中，造造成不少少重金属属如铅、汞、镉镉、钴等等进入大大气、水水、土壤壤引起严严重的环环境污染染。人类类生活中中各种用用品都含含有不同同量的重重金属元元素，比比如说废废旧电池池，含有有较多的的汞、铬铬、锰、铅、镍镍、锌等等重金属属。它们们通过自自然和生生物降解解，随着着雨水进进入到土土壤和河河流当中中。对于问题题三，根根据前两两问的结结论分析析重金属属的传播播特征，主主要有从从高海拔拔到低海海拔，从从高浓度度区向低低浓度区区扩

3、散。我们建建立扩散散模型，求求出函数数的极值值，从而而确定污污染源的的位置。对于问题题四，我我们仔细细分析了了模型的的优缺点点。为更更好地研研究城市市地质环环境的演演变模式式，还应应收集该该地区的的每年生生活、工工业等重重要污染染源的垃垃圾排放放量，以以及每年年的生物物降解量量，降雨雨量对重重金属元元素扩散散的影响响，空气气污染也也应该考考虑进去去。有了了这些数数据以后后建立因因子分析析法，回回归分析析，曲线线拟合等等模型解解决问题题。关键词：插值法法、均值值法、扩扩散模型型、因子子分析、回归分分析。一、问题题重述与与分析随着城市市经济的的快速发发展和城城市人口口的不断断增加，人人类活动动对城

4、市市环境质质量的影影响日显显突出。对城市市土壤地地质环境境异常的的查证，以以及如何何应用查查证获得得的海量量数据资资料开展展城市环环境质量量评价，研研究人类类活动影影响下城城市地质质环境的的演变模模式，日日益成为为人们关关注的焦焦点。按照功能能划分，城城区一般般可分为为生活区区、工业业区、山山区、主主干道路路区及公公园绿地地区等，分分别记为为1类区区、2类类区、55类区，不不同的区区域环境境受人类类活动影影响的程程度不同同。现对某城城市城区区土壤地地质环境境进行调调查。为为此，将将所考察察的城区区划分为为间距11公里左左右的网网格子区区域，按按照每平平方公里里1个采采样点对对表层土土（010

5、厘米深深度）进进行取样样、编号号，并用用GPSS记录采采样点的的位置。应用专专门仪器器测试分分析，获获得了每每个样本本所含的的多种化化学元素素的浓度度数据。另一方方面，按按照2公公里的间间距在那那些远离离人群及及工业活活动的自自然区取取样，将将其作为为该城区区表层土土壤中元元素的背背景值。附件1列列出了采采样点的的位置、海拔高高度及其其所属功功能区等等信息，附附件2列列出了88种主要要重金属属元素在在采样点点处的浓浓度，附附件3列列出了88种主要要重金属属元素的的背景值值。现在通过过数学建建模来完完成以下下任务：(1) 给出88种主要要重金属属元素在在该城区区的空间间分布，并并分析该该城区内内

6、不同区区域重金金属的污污染程度度。(2) 通过数数据分析析，说明明重金属属污染的的主要原原因。(3) 分析重重金属污污染物的的传播特特征，由由此建立立模型，确确定污染染源的位位置。(4) 分析你你所建立立模型的的优缺点点，为更更好地研研究城市市地质环环境的演演变模式式，还应应收集什什么信息息？有了了这些信信息，如如何建立立模型解解决问题题？二、模型型假设一、污染染源的重重金属浓浓度不在在增加。二、取样样点的数数据较好好的反映映了该地地区的污污染物浓浓度。三、符号号约定四、模型型的建立立与求解解问题一：问题二：重金属污污染指由由重金属属或其化化合物造造成的环环境污染染。重金金属污染染主要表表现在

7、水水污染中中，还有有一部分分是在大大气和固固体废物物中。重金属污污染与其其他有机机化合物物的污染染不同。不少有有机化合合物可以以通过自自然界本本身物理理的、化化学的或或生物的的净化，使使有害性性降低或或解除。而重金金属具有有富集性性，很难难在环境境中降解解。目前前我国由由于在重重金属的的开采、冶炼、加工过过程中，造造成不少少重金属属如铅、汞、镉镉、钴等等进入大大气、水水、土壤壤引起严严重的环环境污染染。如随随废 重金属属水银水水排出的的重金属属，即使使浓度小小，也可可在藻类类和底泥泥中积累累，被鱼鱼和贝类类体表吸吸附，产产生食物物链浓缩缩，从而而造成公公害。 水体中中金属有有利或有有害不仅仅取

8、决于于金属的的种类、理化性性质，而而且还取取决于金金属的浓浓度及存存在的价价态和形形态，即即使有益益的金属属元素浓浓度超过过某一数数值也会会有剧烈烈的毒性性，使动动植物中中毒，甚甚至死亡亡。金属属有机化化合物(如有机机汞、有有机铅、有机砷砷、有机机锡等)比相应应的金属属无机化化合物毒毒性要强强得多；可溶态态的金属属又比颗颗粒态金金属的毒毒性要大大；六价价铬比三三价铬毒毒性要大大等等。 重金属属在人体体内能和和蛋白质质及各种种酶发生生强烈的的相互作作用，使使它们失失去活性性，也可可能在人人体的某某些器官官中富集集，如果果超过人人体所能能耐受的的限度，会会造成人人体急性性中毒、亚急性性中毒、慢性中

9、中毒等，对对人体会会造成很很大的危危害，重金属在在大气、水体、土壤、生物体体中广泛泛分布，而而底泥往往往是重重金属的的储存库库和最后后的归宿宿。重金属的的污染主主要来源源工业污污染，其其次是交交通污染染和生活活垃圾污污染。工工业污染染大多通通过废渣渣、废水水、废气气排入环环境，交通污染染主要是是汽车尾尾气的排排放，国国家制定定了一系系列的管管理办法法，生活污染染主要是是一些生生活垃圾圾的污染染，废旧旧电池、破碎的的照明灯灯、没有有用完的的化妆品品、上彩彩釉的碗碗碟等，对对于重金金属的污污染只要要我们从从其来源源加以控控制，就就多多少少少可以以减少重重金属污污染。 专专家分析析指出：目前我我国塑

10、料料生产企企业的工工艺、设设备、技技术研发发较落后后，是造造成污染染严重的的主要原原因，而而管理不不善、地地方保护护及人们们环保意意识淡薄薄，加剧剧了污染染，强化化治理迫迫在眉睫睫。生产产企业应应放眼未未来，倡倡导环保保，使用用环保型型助剂才才能使PPVC行行业健康康长远发发展。铅污染是可在人人体和动动物组织织中积蓄蓄的有毒毒金属。主要来来源于各各种油漆漆、涂料料、蓄电电池、冶冶炼、五五金、机机械、电电镀、化化妆品、染发剂剂、釉彩彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食食品、自自来水管管等。它它是通过过 南南丹矿区区污染严严重镉污染镉不是人人体的必必要元素素。镉主主要来源源有电镀镀、采矿矿、冶炼炼、燃料料、

11、电池池和化学学工业等等排放的的废水；废旧电电池中镉镉含量较较高、也也存在于于水果和和蔬菜中中，尤其其是蘑菇菇，在奶奶制品和和谷物中中也有少少量存在在，镉能能够取代代骨中钙钙，使骨骨骼严重重软化，骨骨头寸断断，会引引起胃脏脏功能失失调，干干扰人体体和生物物体内锌锌的酶系系统，导导致高血血压症上上升。易易受害的的人群是是矿业工工作者、免疫力力低下人人群。汞污染汞及其化化合物属属于剧毒毒物质，可可在人体体内蓄积积。主要要来源于于仪表厂厂、食盐盐电解、贵金属属冶炼、化妆品品、照明明用灯、齿科材材料、燃燃煤、水水生生物物等。砷污染是人体的的非必需需元素，元元素砷的的毒性极极低，而而砷的化化合物均均有剧毒

12、毒，三价价砷化合合物比其其它砷化化合物毒毒性更强强。主要要来源于于采矿、冶金、化化学学制药、玻璃工工业中的的脱色剂剂、各种种杀虫剂剂、杀鼠鼠剂、砷砷酸盐药药物、化化肥、硬硬质合金金、皮革革、农药药等；铬污染主要要来源于于劣质化化妆品原原料、皮皮革制剂剂、金属属部件镀镀铬部分分，工业业颜料以以及鞣革革、橡胶胶和陶瓷瓷原料等等；因为有了了数学建建模，所所以有了了传播特特征摘要：文文章阐明明了重金金属污染染物来源源与分布布，同时时对国内内外土壤壤重金属属污染治治理的研研究工作作做了系系统的综综述， 重重金属污污染原理理 重金金属，特特别是汞汞、镉、铅、铬铬等具有有显著和和生物毒毒性。它它们在水水体中

13、不不能被微微生物降降解，而而只能发发生各种种形态相相互转化化和分散散、富集集过程(即迁移移)。重重金属污污染的特特点是：(1)除被悬悬浮物带带走的外外，会因因吸附沉沉淀作用用而富集集于排污污口附近近的底泥泥中，成成为长期期的次生生污染源源；(22)水中中各种无无机配位位体(氯氯离子、硫酸离离子、氢氢氧离子子等)和和有机配配位体(腐蚀质质等)会会与其生生成络合合物或螯螯合物，导导致重金金属有更更大的水水溶解度度而使已已进入底底泥的重重金属又又可能重重新释放放出来；(3)重金属属的价态态不同，其其活性与与毒性不不同。其其形态又又随pHH和氧化化还原条条件而转转化。(4)在在其危害害环境方方面的特特

14、点是：微量浓浓度即可可产生毒毒性(一一般为11100毫克/升，汞汞、镉为为0.00100.0001毫克克/升)；在微微生物作作用会转转化为毒毒性更强强的有机机金属化化合物(如洋甲基汞汞)； 本文文主要从从土壤中中重金属属污染物物来源与与分布、土壤中中重金属属污染物物的现行行治理方方法入手手，提出出土壤中中重金属属污染物物防治的的环境矿矿物学新新方法。旨在保保护环境境，提高高土壤的的环境质质量。 11 土壤壤中重金金属污染染物来源源与分布布 土壤壤中重金金属的来来源是多多途径的的，首先先是成土土母质本本身含有有重金属属，不同同的母质质、成土土过程所所形成的的土壤含含有重金金属量差差异很大大。此外

15、外，人类类工农业业生产活活动，也也造成重重金属对对大气、水体和和土壤的的污染。 1.1 大大气中重重金属沉沉降 大气气中的重重金属主主要来源源于工业业生产、汽车尾尾气排放放及汽车车轮胎磨磨损产生生的大量量含重金金属的有有害气体体和粉尘尘等。它它们主要要分布在在工矿的的周围和和公路、铁路的的两侧。大气中中的大多多数重金金属是经经自然沉沉降22和雨雨淋沉降降进入土土壤的。如瑞典典中部FFaluun市区区的铅污污染33，它它主要来来自于市市区铜矿矿工业厂厂、硫酸酸厂、油油漆厂、采矿和和化学工工业产生生大量废废物,由由于风的的输送，这这些细微微颗粒的的铅,从从工业废废物堆扩扩散至周周围地区区。南京京某

16、生产产铬的重重工业厂厂4铬污染染叠加已已超过当当地背景景值4.4倍，污污染以车车间烟囱囱为中心心，范围围达1.5 kkm2，污污染范围围最大延延伸下限限1.338 kkm。它它们成条条带状分分布，以以公路、铁路为为轴向两两侧重金金属污染染强度逐逐渐减弱弱；随着着时间的的推移，公公路、铁铁路土壤壤重金属属污染具具有很强强的叠加加性。经经过自然然沉降和和雨淋沉沉降进入入土壤的的重金属属污染，主主要以工工矿烟囱囱、废物物堆和公公路为中中心，向向四周及及两侧扩扩散；由由城市郊区农区，随随距城市市的距离离加大而而降低，特特别是城城市的郊郊区污染染较为严严重。此此外，还还与城市市的人口口密度、城市土土地利

17、用用率、机机动车密密度成正正相关；重工业业越发达达，污染染相对就就越严重重。 11.2 农药、化肥和和塑料薄薄膜使用用 施用用含有铅铅、汞、镉、砷砷等的农农药和不不合理地地施用化化肥，都都可以导导致土壤壤中重金金属的污污染。一一般过磷磷酸盐中中含有较较多的重重金属HHg、CCd、AAs、ZZn、PPb，磷磷肥次之之,，氮氮肥和钾钾肥含量量较低，但但氮肥中中铅含量量较高，其其中Ass和Cdd污染严严重。经经过对上上海地区区菜园土土地、粮粮棉地的的研究，施施肥后，CCd的含含量从00.1334 mmg/kkg升到到0.3316 mg/kg，HHg的含含量从00.222 mgg/kgg升到00.39

18、9 mgg/kgg，Cuu、Znn 增长长2/33。通过过新西兰兰50 a前和和现今同同一地点点58个个土样分分析，自自施用磷磷肥后，镉镉从0.39 mg/kg升升至0.85 mmg/kkg。在在阿根廷廷由于传传统无机机磷肥的的施入,进而导导致土壤壤重金属属Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的的污染。 农用用塑料薄薄膜生产产应用的的热稳定定剂中含含有Cdd、Pbb，在大大量使用用塑料大大棚和地地膜过程程中都可可以造成成土壤重重金属的的污染。 1.3 污污水灌溉溉 污水水灌溉一一般指使使用经过过一定处处理的城城市污水水灌溉农农田、森森林和草草地。城城市污水水包括生生活污水水、商业业污水和和工业废

19、废水。由由于城市市工业化化的迅速速发展，大大量的工工业废水水涌入河河道，使使城市污污水中含含有的许许多重金金属离子子，随着着污水灌灌溉而进进入土壤壤。在分分布上，往往往是靠靠近污染染源头和和城市工工业区土土壤污染染严重，远远离污染染源头和和城市工工业区，土土壤几乎乎不污染染177。近近年来污污水灌溉溉已成为为农业灌灌溉用水水的重要要组成部部分， 1.4 污污泥施肥肥 污泥泥中含有有大量的的有机质质和氮、磷、钾钾等营养养元素，但但同时污污泥中也也含有大大量的重重金属,随着大大量的市市政污泥泥进入农农田，使使农田中中的重金金属的含含量在不不断增高高。污泥泥施肥可可导致土土壤中CCd、HHg、CCr

20、、CCu、ZZn、NNi、PPb含量量的增加加，且污污泥施用用越多,污染就就越严重重，Cdd、CCu、ZZn引起起水稻、蔬菜的的污染；Cd、Hg可可引起小小麦、玉玉米的污污染；污污泥增加加，青菜菜中的CCd、CCu、ZZn、NNi、PPb也增增加。Antthonny研究究表明，用用城市污污水、污污泥改良良土壤，重重金属HHg、CCd、PPb等的的含量也也明显增增加。 1.5 含含重金属属废弃物物堆积 含重重金属废废弃物种种类繁多多，不同同种类其其危害方方式和污污染程度度都不一一样。污污染的范范围一般般以废弃弃堆为中中心向四四周扩散散。通过过对武汉汉市垃圾圾堆放场场233、杭杭州某铬铬渣堆存存区

21、、城城市生活活垃圾场场255及车车辆废弃弃场226附附近土壤壤中的重重金属污污染的研研究，这这些区域域的重金金属Cdd、Hgg、Crr、Cuu、Znn、Nii、Pbb、Ass、Sbb、V、Co、Mn的的含量高高于当地地土壤背背景值，重重金属在在土壤中中的含量量和形态态分布特特征受其其垃圾中中释放率率的影响响，且随随距离的的加大重重金属的的含量而而降低。由于废废弃物种种类不同同，各重重金属污污染程度度也不尽尽相同，如如铬渣堆堆存区的的Cd、Hg、Pb为为重度污污染，ZZn为中中度污染染，Crr、Cuu为轻度度污染。 1.6 金金属矿山山酸性废废水污染染 金属属矿山的的开采、冶炼、重金属属尾矿、冶

22、炼废废渣和矿矿渣堆放放等，可可以被酸酸溶出含含重金属属离子的的矿山酸酸性废水水，随着着矿山排排水和降降雨使之之带入水水环境(如河流流等)或或直接进进入土壤壤，都可可以间接接或直接接地造成成土壤重重金属污污染。 同一一区域土土壤中重重金属污污染物的的来源途途径可以以是单一一的，也也可以是是多途径径的。胡胡永定通通过研究究徐州荆荆马河区区域土壤壤重金属属污染的的成因中中指出：Cr、Cu、Zn、Pb是是由垃圾圾施用引引起的，AAs是由由农灌引引起的，CCd是由由农灌和和垃圾施施用引起起的，HHg是各各种途径径都具备备。王文文祥通过过对山东东省耕地地重金属属元素污污染状况况的研究究说明，工工业快速速发

23、展地地区铅高高于农业业环境，铅铅与距公公路远近近有关。乡镇企企业技术术、设备备落后，原原材料利利用率低低，造成成其周边边土壤重重金属污污染相当当严重。据贵州州19886年的的统计，全全省乡镇镇排放汞汞14.7万kkg，土土壤中有有的地方方达566.644 mgg/kgg，超过过未污染染土壤的的84.5倍。要引起起高度重重视。 总的的来说：工业化化程度越越高的地地区污染染越严重重，市区区高于远远郊和农农村，地地表高于于地下，污污染区污污染时间间越长重重金属积积累就越越多，以以大气传传播媒介介土壤重重金属污污染土壤壤的具有有很强的的叠加性性,熟化化程度越越高重金金属含量量越高。重金属污污染来源源、

24、分布布、治理理方法 摘摘要：文文章阐明明了重金金属污染染物来源源与分布布，同时时对国内内外土壤壤重金属属污染治治理的研研究工作作做了系系统的综综述，提提出了土土壤中重重金属污污染物防防治的环环境矿物物学新方方法，利利用环境境矿物材材料治理理土壤重重金属污污染物的的方法，具具有成本本低、效效果好、无二次次污染及及有用金金属可回回收利用用等优点点，展现现出广阔阔的环境境矿物学学研究与与应用前前景。并并提醒人人们要提提高土壤壤质量意意识，保保护生态态环境。重金属系系指密度度4.00以上约约60种种元素或或密度在在5.00以上的的45种种元素。砷、硒硒是非金金属，但但是它的的毒性及及某些性性质与重重金

25、属相相似，所所以将砷砷、硒列列入重金金属污染染物范围围内。环环境污染染方面所所指的重重金属主主要是指指生物毒毒性显著著的汞、镉、铅铅、铬以以及类金金属砷，还还包括具具有毒性性的重金金属锌、铜、钴钴、镍、锡、钒钒等污染染物。 随随着全球球经济化化的迅速速发展，含含重金属属的污染染物通过过各种途途径进入入土壤，造造成土壤壤严重污污染。土土壤重金金属污染染可影响响农作物物产量和和质量的的下降，并并可通过过食物链链危害人人类的健健康，也也可以导导致大气气和水环环境质量量的进一一步恶化化。因此此引起世世界各国国的广泛泛重视。目前，世世界各国国土壤存存在不同同程度的的重金属属污染，全全世界平平均每年年排放

26、HHg约11.5万万 t、Cu为为3400万 tt、Pbb为5000万 t、MMn为115000万 tt、Nii为1000万 t。中中国北方方大城市市的蔬菜菜基地和和部分商商品粮基基地也存存在着不不同程度度的重金金属污染染，如北北京、天天津、西西安、沈沈阳、济济南、长长春、郑郑州等地地；。 南南方相对对较轻，如如福州、宁波、上海、武汉、成都等等地。土土壤重金金属污染染将会造造成生态态系统的的严重破破坏。从从中国土土壤资源源状况看看，到220000年底中中国人均均耕地仅仅为0.1 hhm2，而而且随着着今后中中国经济济社会的的发展如如生态退退耕、农农业结构构调整及及自然灾灾害损毁毁等，土土壤资源

27、源将进一一步减少少。因而而如何有有效地控控制及治治理土壤壤重金属属的污染染，改良良土壤质质量,将将成为生生态环境境保护工工作中十十分重要要的一项项内容。 重金属属污染原原理重金属，特特别是汞汞、镉、铅、铬铬等具有有显著和和生物毒毒性。它它们在水水体中不不能被微微生物降降解，而而只能发发生各种种形态相相互转化化和分散散、富集集过程(即迁移移)。重金金属污染染的特点点是：(1)除除被悬浮浮物带走走的外，会会因吸附附沉淀作作用而富富集于排排污口附附近的底底泥中，成成为长期期的次生生污染源源；(22)水中中各种无无机配位位体(氯离子子、硫酸酸离子、氢氧离离子等)和有机机配位体体(腐蚀质质等)会与其其生

28、成络络合物或或螯合物物，导致致重金属属有更大大的水溶溶解度而而使已进进入底泥泥的重金金属又可可能重新新释放出出来；(3)重重金属的的价态不不同，其其活性与与毒性不不同。其其形态又又随pHH和氧化化还原条条件而转转化。(4)在在其危害害环境方方面的特特点是：微量浓浓度即可可产生毒毒性(一般为为110毫克克/升，汞汞、镉为为0.0010.0001毫毫克/升)；在微微生物作作用会转转化为毒毒性更强强的有机机金属化化合物(如洋甲基汞汞)；可被被生物富富集，通通过食物物链进入入人体，造造成慢性性路线。亲硫重重金属元元素(汞、镉镉、铅、锌、硒硒、铜、砷等)与人体体组织某某些酶的的巯基(-SHH)有特特别大

29、的的亲合力力，能抑抑制酶的的活性，亲亲铁元素素(铁、镍镍)可在人人体的肾肾、脾、肝内累累积，抑抑制精氨氨酶的活活性。六六价铬可可能是蛋蛋白质和和核酸的的沉淀剂剂，可抑抑制细胞胞内谷胱胱甘肽还还原酶，导导致高铁铁血红蛋蛋白，可可能致癌癌，过量量的钒和和锰(亲岩元元素)则能损损害神经经系统的的机能。 本本文主要要从土壤壤中重金金属污染染物来源源与分布布、土壤壤中重金金属污染染物的现现行治理理方法入入手，提提出土壤壤中重金金属污染染物防治治的环境境矿物学学新方法法。旨在在保护环环境，提提高土壤壤的环境境质量。 11 土土壤中重重金属污污染物来来源与分分布 土土壤中重重金属的的来源是是多途径径的，首首

30、先是成成土母质质本身含含有重金金属，不不同的母母质、成成土过程程所形成成的土壤壤含有重重金属量量差异很很大。此此外，人人类工农农业生产产活动，也也造成重重金属对对大气、水体和和土壤的的污染。 11.1 大气气中重金金属沉降降 大大气中的的重金属属主要来来源于工工业生产产、汽车车尾气排排放及汽汽车轮胎胎磨损产产生的大大量含重重金属的的有害气气体和粉粉尘等。它们主主要分布布在工矿矿的周围围和公路路、铁路路的两侧侧。大气气中的大大多数重重金属是是经自然然沉降2和和雨淋沉沉降进入入土壤的的。如瑞瑞典中部部Fallun市市区的铅铅污染3，它它主要来来自于市市区铜矿矿工业厂厂、硫酸酸厂、油油漆厂、采矿和和

31、化学工工业产生生大量废废物,由由于风的的输送，这这些细微微颗粒的的铅,从从工业废废物堆扩扩散至周周围地区区。南京京某生产产铬的重重工业厂厂4铬污染染叠加已已超过当当地背景景值4.4倍，污污染以车车间烟囱囱为中心心，范围围达1.5 kkm2，污污染范围围最大延延伸下限限1.338 kkm。俄俄罗斯的的一个硫硫酸生产产厂也是是由工厂厂烟囱排排放造成成S、VV、Ass的污染染。公路路、铁路路两侧土土壤中的的重金属属污染，主主要是PPb、ZZn、CCd、CCr、CCo、CCu的污污染为主主。它们们来自于于含铅汽汽油的燃燃烧，汽汽车轮胎胎磨损产产生的含含锌粉尘尘等。它它们成条条带状分分布，以以公路、铁路

32、为为轴向两两侧重金金属污染染强度逐逐渐减弱弱；随着着时间的的推移，公公路、铁铁路土壤壤重金属属污染具具有很强强的叠加加性。在在宁杭公路路南京段段两侧的的土壤形形成Pbb、Crr、Coo污染晕晕带，且且沿公路路延长方方向分布布，自公公路向两两侧污染染强度减减弱。在在宁连一级级公路淮淮阴段两两侧的土土壤铅含含量增高高，向两两侧含量量逐渐降降低，且且在地表表0330 ccm铅的的含量较较高。在在法国索索洛涅地地区A771号高高速公路路8沿途严严重污染染重金属属Pb、Zn、Cd，其其沉降粒粒子浓度度超过当当地土壤壤背景值值288倍，而而公路旁旁重金属属浓度比比沉降粒粒子中高高7226倍。在斯洛洛文尼亚

33、亚9从居波波加到扎扎各瑞波波公路两两侧，铅铅除了分分布在公公路两侧侧以外，还还受阶地地地貌和和盛行风风的影响响，高铅铅出现在在低地，公公路顺风风一侧铅铅含量较较高。 经过自自然沉降降和雨淋淋沉降进进入土壤壤的重金金属污染染，主要要以工矿矿烟囱、废物堆堆和公路路为中心心，向四四周及两两侧扩散散；由城城市郊区农区，随随距城市市的距离离加大而而降低，特特别是城城市的郊郊区污染染较为严严重。此此外，还还与城市市的人口口密度、城市土土地利用用率、机机动车密密度成正正相关；重工业业越发达达，污染染相对就就越严重重。 此此外，大大气汞的的干湿沉沉降也可可以引起起土壤中中汞的含含量增高高。大气气汞通过过干湿沉

34、沉降进入入土壤后后，被土土壤中的的粘土矿矿物和有有机物的的吸附或或固定，富富集于土土壤表层层，或为为植物吸吸收而转转入土壤壤，造成成土壤汞汞的浓度度的升高高。 11.2 农药药、化肥肥和塑料料薄膜使使用 施施用含有有铅、汞汞、镉、砷等的的农药和和不合理理地施用用化肥，都都可以导导致土壤壤中重金金属的污污染。一一般过磷磷酸盐中中含有较较多的重重金属HHg、CCd、AAs、ZZn、PPb，磷磷肥次之之,，氮氮肥和钾钾肥含量量较低，但但氮肥中中铅含量量较高，其其中Ass和Cdd污染严严重。经经过对上上海地区区菜园土土地、粮粮棉地的的研究，施施肥后，CCd的含含量从00.1334 mmg/kkg升到到

35、0.3316 mg/kg，HHg的含含量从00.222 mgg/kgg升到00.399 mgg/kgg，Cuu、Znn 增长长2/33。通过过新西兰兰50 a前和和现今同同一地点点58个个土样分分析，自自施用磷磷肥后，镉镉从0.39 mg/kg升升至0.85 mmg/kkg。在在阿根廷廷由于传传统无机机磷肥的的施入,进而导导致土壤壤重金属属Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的的污染。 农农用塑料料薄膜生生产应用用的热稳稳定剂中中含有CCd、PPb，在在大量使使用塑料料大棚和和地膜过过程中都都可以造造成土壤壤重金属属的污染染。 11.3 污水水灌溉 污污水灌溉溉一般指指使用经经过一定定处理的的城

36、市污污水灌溉溉农田、森林和和草地。城市污污水包括括生活污污水、商商业污水水和工业业废水。由于城城市工业业化的迅迅速发展展，大量量的工业业废水涌涌入河道道，使城城市污水水中含有有的许多多重金属属离子，随随着污水水灌溉而而进入土土壤。在在分布上上，往往往是靠近近污染源源头和城城市工业业区土壤壤污染严严重，远远离污染染源头和和城市工工业区，土土壤几乎乎不污染染177。近近年来污污水灌溉溉已成为为农业灌灌溉用水水的重要要组成部部分，中中国自660年代代至今，污污灌面积积迅速扩扩大，以以北方旱旱作地区区污灌最最为普遍遍，约占占全国污污灌面积积的900%以上上。南方方地区的的污灌面面积仅占占6%，其其余在

37、西西北和青青藏118。污灌导导致土壤壤重金属属Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等等含量的的增加。淮阳污污灌区自自污灌以以来，金金属Hgg、Cdd、Crr、Pbb、Ass等就逐逐渐增高高，1999519997年已已超过警警戒级。太原污污灌区的的重金属属Pb、Cd、Cr含含量远远远超过其其当地背背景值，且且积累量量逐年增增高。 11.4 污泥泥施肥 污污泥中含含有大量量的有机机质和氮氮、磷、钾等营营养元素素，但同同时污泥泥中也含含有大量量的重金金属,随随着大量量的市政政污泥进进入农田田，使农农田中的的重金属属的含量量在不断断增高。污泥施施肥可导导致土壤壤中Cdd、Hgg、Crr、Cuu、Z

38、nn、Nii、Pbb含量的的增加，且且污泥施施用越多多,污染染就越严严重，CCd、Cu、Zn引引起水稻稻、蔬菜菜的污染染；Cdd、Hgg可引起起小麦、玉米的的污染；污泥增增加，青青菜中的的Cd、Cu、Zn、Ni、Pb也也增加。Annthoony研研究表明明，用城城市污水水、污泥泥改良土土壤，重重金属HHg、CCd、PPb等的的含量也也明显增增加。 11.5 含重重金属废废弃物堆堆积 含含重金属属废弃物物种类繁繁多，不不同种类类其危害害方式和和污染程程度都不不一样。污染的的范围一一般以废废弃堆为为中心向向四周扩扩散。通通过对武武汉市垃垃圾堆放放场223、杭州某某铬渣堆堆存区、城市生生活垃圾圾场2

39、25及及车辆废废弃场26附近土土壤中的的重金属属污染的的研究，这这些区域域的重金金属Cdd、Hgg、Crr、Cuu、Znn、Nii、Pbb、Ass、Sbb、V、Co、Mn的的含量高高于当地地土壤背背景值，重重金属在在土壤中中的含量量和形态态分布特特征受其其垃圾中中释放率率的影响响，且随随距离的的加大重重金属的的含量而而降低。由于废废弃物种种类不同同，各重重金属污污染程度度也不尽尽相同，如如铬渣堆堆存区的的Cd、Hg、Pb为为重度污污染，ZZn为中中度污染染，Crr、Cuu为轻度度污染。 11.6 金属属矿山酸酸性废水水污染 金金属矿山山的开采采、冶炼炼、重金金属尾矿矿、冶炼炼废渣和和矿渣堆堆放

40、等，可可以被酸酸溶出含含重金属属离子的的矿山酸酸性废水水，随着着矿山排排水和降降雨使之之带入水水环境（如如河流等等）或直直接进入入土壤，都都可以间间接或直直接地造造成土壤壤重金属属污染。19889年我我国有色色冶金工工业向环环境中排排放重金金属Hgg为566 t，CCd为888 tt，Ass为1773 tt，Pbb为2226 tt。矿山山酸性废废水重金金属污染染的范围围一般在在矿山的的周围或或河流的的下游，在在河流中中不同河河段的重重金属污污染往往往受污染染源（矿矿山）控控制，河河流同一一污染源源的下段段自上游游到下游游,由于于金属元元素迁移移能力减减弱和水水体自净净化能力力的适度度恢复，金金

41、属化学学污染强强度逐渐渐降低。江西乐乐安江沽沽口中洲由由于遭受受德兴铜铜矿的污污染，水水体及土土壤中的的重金属属Cu、Pb、Zn、Cr含含量增高高，至鄱鄱阳湖段段重金属属含量逐逐渐降低低。美国国科罗拉拉多州罗罗拉多流流域受采采矿的影影响，重重金属元元素Cdd、Znn、Pbb、Ass的浓度度，以污污染源为为最高，之之后随着着与污染染源距离离延长而而逐渐降降低。莱莱安河30重金属属污染，来来自一个个大型铜铜矿，导导致重金金属浓度度远远超超过当地地背景值值。流域域重金属属污染随随季节变变化而异异，枯水水期重金金属的含含量明显显高于丰丰水期。河流流流速减缓缓可以导导致该流流段重金金属含量量增加。 同同

42、一区域域土壤中中重金属属污染物物的来源源途径可可以是单单一的，也也可以是是多途径径的。胡胡永定通通过研究究徐州荆荆马河区区域土壤壤重金属属污染的的成因中中指出：Cr、Cu、Zn、Pb是是由垃圾圾施用引引起的，AAs是由由农灌引引起的，CCd是由由农灌和和垃圾施施用引起起的，HHg是各各种途径径都具备备。王文文祥通过过对山东东省耕地地重金属属元素污污染状况况的研究究说明，工工业快速速发展地地区铅高高于农业业环境，铅铅与距公公路远近近有关。乡镇企企业技术术、设备备落后，原原材料利利用率低低，造成成其周边边土壤重重金属污污染相当当严重。据贵州州19886年的的统计，全全省乡镇镇排放汞汞14.7万kk

43、g，土土壤中有有的地方方达566.644 mgg/kgg，超过过未污染染土壤的的84.5倍。要引起起高度重重视。 总总的来说说：工业业化程度度越高的的地区污污染越严严重，市市区高于于远郊和和农村，地地表高于于地下，污污染区污污染时间间越长重重金属积积累就越越多，以以大气传传播媒介介土壤重重金属污污染土壤壤的具有有很强的的叠加性性,熟化化程度越越高重金金属含量量越高。 22 土土壤中重重金属污污染物现现行治理理方法 关关于土壤壤重金属属污染物物的研究究，国外外始于220世纪纪6070年年代，如如澳大利利亚、美美国、德德国等国国家对土土壤重金金属较深深入，尤尤其澳大大利亚。我国在在19883年对对

44、主要类类型的土土壤环境境容量作作过初步步研究，如如提出研研究土壤壤重金属属的生态态效应、临界含含量地带带性分异异规律和和分区等等。 当当前，世世界各国国很重视视对重金金属污染染治理方方法研究究，并开开展广泛泛的研究究工作。总的来来说，目目前大致致有以下下四种治治理措施施： 22.1 工程程治理方方法 工工程治理理是指用用物理或或物理化化学的原原理来治治理土壤壤重金属属污染。主要有有：客土土是在污污染的土土壤上加加入未污污染的新新土；换换土是将将以污染染的土壤壤移去，换换上未污污染的新新土；翻翻土是将将污染的的表土翻翻至下层层；去表表土是将将污染的的表土移移去等。如日本本富士县县神通川川流域的的

45、痛痛病病发源地地，就是是由于长长期食用用含镉的的稻米而而引发的的，他们们通过研研究，去去表土115 ccm，并并压实心心土，在在连续淹淹水的条条件下，稻稻米中镉镉的含量量小于00.4 mg/kg；去表土土后再客客土200 cmm，间歇歇灌溉稻稻米中镉镉的含量量也不超超标，客客土超过过30 cm，其其效果更更佳。此此外淋洗洗法是用用淋洗液液来淋洗洗污染的的土壤；热处理理法是将将污染土土壤加热热，使土土壤中的的挥发性性污染物物（Hgg）挥发发并收集集起来进进行回收收或处理理；电解解法是使使土壤中中重金属属在电解解、电迁迁移、电电渗和电电泳等的的作用下下在阳极极或阴极极被移走走。 以以上措施施具有效

46、效果彻底底、稳定定等优点点，但实实施复杂杂、治理理费用高高和易引引起土壤壤肥力降降低等缺缺点。 22.2 生物物治理方方法 生生物治理理是指利利用生物物的某些些习性来来适应、抑制和和改良重重金属污污染。主主要有：动物治治理是利利用土壤壤中的某某些低等等动物蚯蚯蚓、鼠鼠类等吸吸收土壤壤中的重重金属；微生物物治理是是利用土土壤中的的某些微微生物等等对重金金属具有有吸收、沉淀、氧化和和还原等等作用，降降低土壤壤中重金金属的毒毒性如CCitrrobaacteer ssp产生生的酶能能使U、Pb、Cd形形成难溶溶磷酸盐盐；原核核生物（细细菌、放放线菌）比比真核生生物（真真菌）对对重金属属更敏感感，格兰兰

47、氏阳性性菌可吸吸收Cdd、Cuu、Nii、Pbb等。植植物治理理是利用用某些植植物能忍忍耐和超超量积累累某种重重金属的的特性来来清除土土壤中的的重金属属；重金金属的植植物吸收收、淋溶溶和无效效态数量量将只依依赖于它它们的有有效态的的多少，重重金属溶溶液浓度度和它们们的土壤壤的有效效态之间间关系遵遵循Frreunndliich吸吸附方程程411；超超积累植植物可吸吸收积累累大量的的重金属属，目前前已发现现4000多种，超超积累植植物积累累Cr、Co、Ni、Cu、Pb的的含量一一般在00.1%以上，积积累Mnn、Znn含量一一般在11%以上上；印度度芥菜（BBrasssicca jjunccea）

48、可可吸收ZZn、CCd、CCu、PPb等，在在Cu为为2500 mgg/kgg，Pbb为5000 mmg/kkg、ZZn为5500 mg/kg条条件下能能生长，在在Cd为为2000 mgg/kgg出现黄黄化现象象422；印印度芥菜菜（Brrasssicaa juunceea）可可对Crr6+、Cd、Ni、Zn、Cu富富集分别别为588，522，311，177和7倍倍；高杆杆牧草（AAgroopyrron eloongaatumm）能吸吸收Cuu等；英英国的高高山莹属属类等，可可吸收高高浓度的的Cu、Co、Mn、Pb、Se、Cd、Zn等等。 生生物治理理措施的的优点是是实施较较简便、投资较较少和

49、对对环境破破坏小，缺缺点是治治理效果果不显著著。 22.3 化学学治理方方法 化化学治理理就是向向污染土土壤投入入改良剂剂、抑制制剂，增增加土壤壤有机质质、阳离离子代换换量和粘粘粒的含含量，改改变pHH、Ehh和电导导等理化化性质，使使土壤重重金属发发生氧化化、还原原、沉淀淀、吸附附、抑制制和拮抗抗等作用用，以降降低重金金属的生生物有效效性。其其中沉淀淀法是指指土壤溶溶液中金金属阳离离子在介介质发生生改变（ppH值、OH-、SOO42-等）时时，形成成金属沉沉淀物而而降低土土壤重金金属的污污染；如如向土壤壤中投放放钢渣，它它在土壤壤中易被被氧化成成铁的氧氧化物，对对Cd、Ni、Zn的的离子有有

50、吸附和和共沉淀淀作用，从从而使金金属固定定。在沈沈阳张士士污灌区区进行的的大面积积石灰改改良实验验表明，每每公顷施施石灰11500018875 kgg籽实含含镉量下下降500%118。有机质质法是指指有机质质中的腐腐殖酸能能络合重重金属离离子生成成难溶的的络合物物，而减减轻土壤壤重金属属的污染染；吸附附法是指指重金属属离子能能被膨润润土、沸沸石、粘粘土矿物物等吸附附固定，从从而降低低土壤重重金属的的污染。 化化学治理理措施优优点是治治理效果果和费用用都适中中，缺点点是容易易再度活活化。 22.4 农业业治理方方法 农农业治理理是因地地制宜的的改变一一些耕作作管理制制度来减减轻重金金属的危危害，

51、在在污染土土壤上种种植不进进入食物物链的植植物。主主要有：控制土土壤水分分是指通通过控制制土壤水水分来调调节其氧氧化还原原电位（EEh），达达到降低低重金属属污染的的目的；选择化化肥是指指在不影影响土壤壤供肥的的情况下下，选择择最能降降低土壤壤重金属属污染的的化肥；增施有有机肥是是指有机机肥能够够固定土土壤中多多种重金金属以降降低土壤壤重金属属污染的的措施；选择农农作物品品种是指指选择抗抗污染的的植物和和不要在在重金属属污染的的土壤上上种植进进入食物物链的植植物；如如在含镉镉1000 mgg/kgg的土壤壤上改种种苎麻，五五年后，土土壤镉含含镉平均均降低227.66%；因因地制宜宜地种植植玉米

52、、水稻、大豆、小麦等等，水稻稻根系吸吸收重金金属的含含量占整整个作物物吸收量量的588%999%，玉玉米茎叶叶吸收重重金属的的含量占占整个作作物吸收收量的220%40%，玉米米籽实吸吸收量最最少，重重金属在在作物体体内分配配规律是是根茎茎叶籽籽实。土土壤重金金属污染染也是导导致生态态系统破破坏的重重要因素素。合理理的利用用农业生生态系统统工程措措施，也也可以保保持土壤壤的肥力力，改良良和防治治土壤重重金属污污染，提提高土壤壤质量，并并能与自自然生态态循环和和系统协协调运作作。如可可以在污污染区公公路两侧侧尽可能能种树、种花、种草或或经济作作物（如如蓖麻），种种植草皮皮或观赏赏树木，移移栽繁殖殖

53、，不但但可以美美化环境境，还可可以净化化土壤；蓖麻可可用作肥肥皂的原原料。也也可以进进行农业业改良，即即在污染染区繁育育种子（水水稻、玉玉米），之之后在非非污染区区种植；或种植植非食用用作物（高高梁、玉玉米），收收获后从从秸秆提提取酒精精，残渣渣压制纤纤维板，并并提取糠糠醛，或或将残渣渣制作沼沼气作能能源。 农农业治理理措施的的优点是是易操作作、费用用较低，缺缺点是周周期长、效果不不显著。 33 土土壤中天天然矿物物治理重重金属污污染物新新方法 土土壤的主主要矿物物组成除除粘土矿矿物外，还还存在大大量的天天然铁锰锰铝氧化化物及氢氢氧化物物、硅氧氧化物、碳酸盐盐、有机机质硫化化物等天天然矿物物。

54、在国国内外关关于土壤壤重金属属污染物物防治途途径研究究中，人人们一直直强调土土壤自身身的净化化能力，但但土壤自自净化能能力离不不开土壤壤中矿物物种对重重金属的的吸附与与解吸作作用、固固定与释释放作用用，土壤壤中具体体矿物的的净化能能力才真真正体现现土壤自自身的净净化能力力和容纳纳能力。土壤中中有毒有有害元素素含量的的高低，并并不是直直接判定定土壤环环境质量量优劣乃乃至土壤壤生态效效应的唯唯一标志志，关键键问题是是要揭示示这些重重金属在在土壤中中与各种种无机物物之间具具有怎样样的环境境平衡关关系。在在国内外外为寻求求地下水水和土壤壤有机污污染的修修复方法法而直接接对土壤壤中多种种粘土矿矿物进行行

55、改性研研究，即即利用有有机表面面活性剂剂去置换换天然粘粘土矿物物中存在在着的大大量可交交换的无无机阳离离子，以以形成有有机粘土土矿物，可可有效截截住或固固定有机机污染物物，阻止止地下水水的进一一步污染染，限制制有机污污染物在在土壤环环境中迁迁移扩散散。但特特别需要要指出的的是，在在粘土矿矿物改性性过程中中，其中中的固定定态重金金属也一一并被置置换出来来，导致致土壤系系统中业业已建立立环境平平衡被打打破，使使得土壤壤环境中中解吸释释放态重重金属污污染物总总量大大大增加。至此，土土壤中重重金属污污染物既既来源于于土壤中中活动态态的重金金属，又又来源于于改性粘粘土矿物物时被置置换释放放出来的的重金属

56、属。以本本实验室室正在开开展研究究的环境境矿物材材料天然铁铁锰铝氧氧化物及及氢氧化化物为例例，其中中磁铁矿矿、赤铁铁矿、针针铁矿、软锰矿矿、硬锰锰矿与铝铝土矿等等也正在在成为国国际上关关于天然然矿物净净化污染染方法研研究方面面的重点点对象之之一。我我们认为为天然铁铁锰铝氧氧化物及及氢氧化化物的表表面具有有明显的的化学吸吸附性特特征，锰锰氧化物物与氢氧氧化物还还具有较较完善的的孔道特特征，尤尤其是FFe、MMn为自自然界中中少数的的但属于于常见的的变价元元素，其其氧化物物和氢氧氧化物化化合物往往往可表表现出一一定的氧氧化还原原作用。所以说说天然铁铁锰铝氧氧化物及及氢氧化化物具有有潜在的的净化重重

57、金属污污染物的的功能，能能成为土土壤环境境中吸附附固定态态重金属属污染物物的有效效物质。 综综上所述述，国内内外对土土壤重金金属污染染现状与与治理，取取得了一一定的成成绩，也也存在一一些理论论上和技技术上的的问题，如如土壤中中重金属属与土壤壤中矿物物之间的的吸附与与解吸、固定与与释放的的平衡关关系的研研究，土土壤中重重金属形形态特征征、转化化与迁移移规律的的系统研研究，土土壤中二二次污染染物的及及时处理理等。 土土壤重金金属污染染首先应应从源头头抓起，控控制污染染源，土土壤重金金属的污污染已经经达到相相当严重重的程度度,要充充分认识识土壤重重金属污污染的长长期性、隐匿性性、不可可逆性以以及不能

58、能完全被被分解或或消逝的的特点。土壤质质量问题题是经济济可持续续发展和和社会全全面进步步的战略略问题，它它直接影影响土壤壤质别、水质状状况、作作物生长长、农业业产量、农产品品品质等等，并通通过食物物链对人人体健康康造成危危害。对对工业生生产中排排放的污污染物尚尚未得到到较彻底底控制，尤尤其在农农业生产产中大量量而盲目目使用化化学肥料料和农药药的今天天，江河河湖海、地下水水及陆地地中无机机和有机机污染物物积累总总量与日日俱增，使使土地环环境质量量变得极极其脆弱弱。一旦旦土壤对对这些污污染物尤尤其是重重金属的的消纳容容量达到到饱和，这这些污染染物对耕耕地生产产能力的的潜在毁毁灭性破破坏便有有可能一

59、一触即发发，有人人已形象象地称之之为农业业生产中中的“定时炸炸弹”。从这这个意义义上来讲讲，土地地管理与与保护工工作不仅仅是对耕耕地总量量的监管管，还应应该加强强对耕地地质量的的保护与与改善。对土壤壤质量的的保护便便是对耕耕地生产产能力的的保护，更更是提高高土地利利用效率率的强有有力措施施之一。对于我我国这样样一个人人口众多多的农业业大国，开开展国土土质量调调查评价价，对土土壤重金金属污染染物进行行试验研研究，开开发耕地地污染的的治理方方法和技技术，显显得更为为必要和和迫切。问题三：研究气体体的扩散散,液体体的渗透透,半导导体材料料中的杂杂质扩散散等问题题所满足足的微分分方程.在 考考虑扩散散

60、问题时时,需用用到相应应的扩散散定律和和质量守守恒定律律.扩散定律律 扩散物物质在单单位时间间内沿法法线方向向 n 流过单单位面积积的曲面面的质量量与物质质浓度 C ( x, y, z , tt ) 沿法线线方向 n 的的方向导导数 CC 成正正比. n 由由扩散定定律,扩扩散物质质在时段段 dtt 内沿沿法线方方向 nn 流过过面积为为 dSS 的曲曲面的质质量 ddm 为为: dm = D ( xx, yy, zz ) C ddS ddt nn 其中中 D ( xx, yy , z ) 为扩扩散系数数,出现负负号是由由于物质质总是由由浓度高高的一侧侧向浓度度低的一一侧渗 透. 任取一一封闭