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基于表层土壤重金属污染分析的数学模型摘要：随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染，而且土壤重金属污染可能导致大气和地下水质量的进一步恶化。
针对城市表层土壤重金属污染问题的研究，分析出重金属污染物的空间分布特征，并结合其传播特征建立数学模型，运用matlab等软件进行求解。
通过模型可以对城市土壤地质环境异常查证，并根据查证得到的数据资料进行城市环境质量评价，测定各区域重金属含量等，具有较强的实际应用价值。
关键词：主成分分析内梅罗指数 muller指数 spss中图分类号：o242 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）007-132-021 引言近些年，人类活动对城市环境影响越来越严重。
对由人类活动影响造成的城市地质环境的演变模式进行研究，逐渐成为人们关注的焦点。
通过文献[1]提供的某城市城区土壤地质环境进行调查，根据测的的数据，假设样品采集在充分考虑污染源前提下，兼顾空间分布均匀性，同时考虑地形、气候因素影响；数据的处理计算时均采用四舍五入法保留小数点后两位，与原数据保持一致；污染源的重金属浓度不再增加；取样点的数据较好的反映了该地区的污染物浓度，对城市表层土壤重金属的污染进行分析研究。
2 8种主要重金属元素的空间分布根据测得数据，采用8种元素在五个地区各自的作用单独考虑，采用excel软件绘制标准曲线，对原始数据进行标准化处理，并带入标准曲线求得各采样点的重金属浓度，然后求出平均浓度，再用muller指数进行各项计算与分析。
除此外还采用了地积累指数法和内梅罗综合指数法进行全面的分析。
muller指数法是对各重金属元素因子的单独作用在各地区进行分析，目前国内外普遍采用单因子指数法和内梅罗综合指数法等进行土壤重金属污染评价，这两种方法都能对被研究区域的土壤重金属污染程度进行较为全面的评价，但不能从自然异常中分离人为异常，判断表生过程中重金属元素的人为污染情况，但地累积指数法弥补了其他评价方法的不足。
基于Matlab的城市表层土壤重金属污染模型分析姚尧;王颖;胡淑金【摘要】本文选取表层土壤中的八种重金属元素为研究对象,对该区域的重金属污染程度给予评价.建立数学模型对污染物的分布规律、传播规律进行描述,从而寻找出污染源坐标.选用地积累指数计算,计算各区域重污染所属的级别及污染等级.建立并求解微分方程,以方差为依据采用格点搜索法寻找污染源位置.【期刊名称】《农技服务》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】2页(P69,67)【关键词】土壤金属;Matlab;地积累指数;格点搜索【作者】姚尧;王颖;胡淑金【作者单位】天津市计量监督检测科学研究院 ,天津 300192;国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心, 天津 300304;中国船舶重工集团公司第七〇七研究所,天津 300131【正文语种】中文城市作为一个国家发展进步的主要载体，工业发达、污染源众多，且人口集中、活动频繁。
与森林土壤相比，城市土壤的污染会对人类造成更直接的危害，随着经济发展，人类对于城市土壤污染的破坏作用日益严重，在改造城市与发展城市的过程中，土壤环境变化速度迅猛，一旦突然遭受污染，环境恶化、生物物种变异等问题将严重危害人类们生活健康。
因此研究土壤污染等级、污染原因、遏制污染扩散等问题逐渐成为焦点。
将所研究城市土地以1公里为间隔划分成网格区间，每个网格区间设置一个采样点，对待测区间距表面0～10 cm的土壤取样，记录取样点的平面位置坐标，获得各采样点包含的各重金属元素的浓度。
以2公里为间隔将远离人类活动区域划分为网格区间，在每个网格区间中采样，记录该区间表层土壤各重金属元素的浓度，以此作为背景值。
用Matlab画出八种污染物的浓度分布，选用地积累指数（Muller指数）进行分析。
地质累积指数包含重金属元素的自然变化特征，还包含人类活动对土壤成分影响的因素[1-4]。
地积累指数对该城市内各区域重金属元素污染程度可用如下公式表示[5]：Igeo=log2[Cn/(k×Bn)]，式中Igeo为地累积指数，Cn表示某待测元素n的浓度，Bn表示某待测元素n的背景浓度，k=1.5表示修正指数，用来表示沉积特征、岩石地质及其它影响。
科技信息1、符号约定C n ：样品中元素n 的浓度；B n ：元素n 的背景浓度；I ：地累积指数；K ：修正指数；r x y ：同一区域元素x 、y 地累积指数相关系数值；I i x ：同一区域内第i 个x 元素的地累积指数；-I x ：同一区域内元素x 的地累积指数均值；I i y：同一区域内第i 个y 元素的地累积指数；-I y ：同一区域内第i 个y 元素的地累积指数。
2、模型基本假设（1）该城区做土壤环境调查之前很长一段时间内未发生过重大工业污染事故。
（2）所有取样均为同时完成。
（3）该城市五区降雨均衡。
（4）不考虑Ph 值对重金属扩散的影响。
3、模型建立与求解3.1问题（1）的模型建立与求解3.1.1作图本文用matlab 软件绘制了8种主要重金属在该城区的空间分布图：3.1.2基于地累积指数评价方法的模型I geo =log 2[C n ()K *B n ]综合五大区各重金属元素地累积指数值及问题（1）中的图后分析可知：工业区As 、Cd 、Cr 、Cu 、Hg 、Ni 、Pb 、Zn 等重金属元素污染都很重。
由常识知，电镀工业所排废水中富含Cr 、Cd 、Ni 、Cu 、Pb 等元素，塑料电池电子工业等所排放的废水中含有Hg 、Cd 、Pb 等元素。
煤、石油等化石燃料的粉尘中含有Cr 、Hg 、As 、Pb 等重金属元素。
由此可知，工业污染是造成该地区重金属污染的主要原因之一。
生活区的Hg 、Pb 、Cu 元素污染严重，Cu 是农药的组成成分之一且是生活中常见的金属，生活区的Cu 污染主要来源于灌溉、农药喷洒以及废旧金属垃圾污染等，Hg 则主要来源于生活中废旧电池。
主干道区域各种金属均有不同程度的污染，如前问题（2）分析中表（1）所示主干道区的重金属污染来源于汽车废气、汽车部件磨损、汽车液体废料以及路面磨损物等。
综上，重金属污染的主要原因是工业的三废（废水、废气、废渣）未经处理的乱排乱放、主干道地区汽车尾气、零件磨损以及其它汽车垃圾等、生活区的生活垃圾、农药使用、化肥使用以及日常生活垃圾等。
A题城市表层土壤重金属污染分析摘要本文研究的是某城区土壤重金属污染分析问题，建立了重金属污染物传播的模型，并依据污染物传播模型确定了污染源位置。
为了对研究区内各个重金属元素的污染程度，本文采用内梅罗单因子指数法对研究区土壤重金属污染进行评价，其中Hg、Cu、Zn是研究区最主要的污染元素，且Hg、Cu生态危害较大，主要分布在工业区；为了全面地反映土壤污染情况，本文采用内梅罗综合指数法对研究区重金属污染进行评价，其中工业区达到轻度污染程度，交通区达到了污染的警戒线；由于要充分考虑人为活动对重金属污染的影响，本文最后采用地累积指数法对重金属污染进行再度评价，并使用GS+9.0软件对地累积指数法的评价结果进行kriging插值得到污染分布图，这些图直观的表明部分区域尤其是工业区Hg、Cu、Cr达到中污染程度，Ni、Pb、Zn污染程度在中度以下。
为建立重金属污染传播模型，本文对研究区内各个重金属元素进行半方差分析，根据半方差分析结果选择合适的模型进行克里金插值。
由于克里金插值法对极值位置的预测并不准确，因此采取对采样点加入人为的扰动方法进行多次克里金插值，将统计结果较为稳定的极值点作为预测的污染源。
关键词：土壤重金属，内梅罗指数法，地累积指数法，kriging插值一、问题重述改革开放以来，随着经济的高速发展，环境污染问题也随之而来，其中水污染和大气污染是重中之重。
由于土壤污染具有滞后性、隐蔽性和长期性，土壤污染所带来的食物安全问题和生态安全问题往往不能引起人们足够的重视。
随着近代工农业的发展，重金属己成为当今世界倍受关注的一类公害。
随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重，污染程度加剧，面积逐年扩大。
由于重金属污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。
因此，土壤重金属污染问题己经成为当今环境科学研究的重要内容。
现对某城市城区土壤地质进行调查。
