城市表层土壤重金属污染分析 —理工大学 2024 年数学建模训练题第（五）套指导老师： 冉占军 完成日期： 2024 年 8 月 26 日成 员： 自 151 鑫涛 电信 151 王 洋 仪 153 王丽娜 题目：城市表层土壤重金属污染分析摘 要随着人们对环境质量重视程度的加强，城市土壤重金属的污染问题也成为重要的讨论课题。本文基于对某城市城区各区域土壤重金属元素浓度数据的分析，建立数学模型来讨论城市表层土壤重金属污染。针对问题一：首先应用 Excel 软件筛选附件 1 中所给采样点数据，将其整合到 5 个区域中。然后运用 Matlab 软件中三次样条插值拟合函数绘制出 5 类区的区域地图、三维海拔图和 8 种主要重金属元素在该城区的区域分布图。最后应用地质累积指数法和综合污染指数法得出生活区中 As、Cd、Cr、Hg、Pb元素属于轻度污染，Ni 元素属于无污染元素，Cu、Zn 属于中度污染，综合污染等级为轻度污染。工业区中 As、Ni、Cr 元素属于轻度污染，Cd、Cu、Zn、Pb 元素属于重度污染，Hg 则属于强度污染，综合污染等级为重度污染。山区八种重金属元素都对当地环境无污染，综合污染等级为安全。主干道路区只有 Hg 为强度污染,其他元素为轻度污染，综合污染等级为轻度污染。公园绿地区只有 Hg 为中度污染，大部分元素为轻度污染和无污染，综合污染等级为警戒。针对问题二：首先对附件 2 各区域 8 种重金属元素浓度进行无量纲化处理，然后应用 Excel 软件画出 5 类区的 8 种重金属元素所占百分比饼状图，由图可明显地看出各区域各种元素的污染情况。最后将各区域 8 种重金属元素浓度数据导入 SPSS 软件进行主成分分析得出重金属污染的主要原因。生活区 Zn、Cr元素含量偏高，污染的主要原因是公路两侧含铅汽油的燃烧。工业区Zn、Cr、Cd、Pb、As、Ni 元素含量高，污染的主要原因是“”工业区 三废 排放增加了这些元素在土壤中的含量。山区只有 Cu 元素含量较高，是由于矿山的开采。主干道路区 Cd、Pb 元素含量高于国家背景值，污染的主要原因是由于机动车尾气排放显著。公园绿地区中 Pb 元素含量较高，其污染的主要原因是由于使用公园绿地区农药化肥。针对问题三：根据环境地学的思维方式，仿照高斯扩散模型建立污染物只随空气扩散的重金属污染物传播特征模型和污染物随空气扩散和重力沉降的重金属污染物传播特征模型，通过 Matlab 软件求解模型，得到该地区各元素浓度的分布情况，最后利...
