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等级的评定
城市表层土壤重金属污染分析模型
摘要：
本模型研究人类活动对某城市不同功能区表层土壤重金属污染的影响程度及其主要原因。
对于问题
（1），在综合分析了附件1，2，3所给出的数据后，应用Matlab软件得出了8种主要重金属元素在该城区的空间分布（三维图），由此我们可以直观分析该城区内不同区域重金属的污染程度，但为了更严谨，我们应用Excel软件对数据进行了处理，得出
问题
（2）是找出重金属污染的主要原因，我们利用所给的数据得出每个城区污染的主要原因，其中
在解决问题（3）时，我们通过软件作出8种重金属元素在城区内的浓度变化，直观上得出个重金属元素在城区上的分布情况，并由此判断重金属污染物的传播特征主要是地渗的作用，在此基础上，我们建立模型，确定污染源的位置。
1问题重述
随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。
土壤中重金属污染物能够对人体的健康构成直接的影响，因为土壤很容易与人体接触并且进入人的身体，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。
按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、交通区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。
附件1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附件2列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度，附件3列出了8种主要重金属元素的背景值（按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值）。
根据所给数据，解决以下问题：
（1）给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析城区内不同区域重金属的污染程度。
（2）通过数据分析，阐述导致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）分析你所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集什么信息？
有了这些信息，如何建立模型解决问题？
二基本假设与符号说明
2.1符号说明:
2.2基本假设:
（1）只考虑人类活动对环境的影响，不考虑其它因素对环境的影响。
（2）0-10cm深度的表层土的重金属浓度相同。
（3）GPS记录采样点的位置没有人为因素的错误
（4）专门仪器测试的多种化学元素的浓度数据在置信区间内。
（5）按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样得出的背景值在置信区间内。
（6）元素As,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb,Zn之间没有吸附作用，既它们的存在只与污染源有关。
3数据的分析与模型的建立
生活区
As（μg/g）
Cd（μg/g）
Cr（μg/g）
Cu（μg/g）
Hg（μg/g）
Ni（μg/g）
Pb（μg/g）
Zn（μg/g）
背景值a
3.6
0.13
31
13.2
0.035
12.3
31
69
平均值b
6.270455
0.289961
69.01841
49.40318
0.093041
18.34227
69.10636
237.0086
最大值
11.45
1.0445
744.46
248.85
0.55
32.8
472.48
2893.47
最小值
2.34
0.0868
18.46
9.73
0.012
8.89
24.43
43.37
标准差
2.13
0.18
106.66
46.62
0.10
5.60
71.50
438.57
单项指数p=b/a
1.74
2.23
2.23
3.74
2.66
1.49
2.23
3.43
综合污染指数pl
pl=3.170596978
工业区
As（μg/g）
Cd（μg/g）
Cr（μg/g）
Cu（μg/g）
Hg（μg/g）
Ni（μg/g）
Pb（μg/g）
Zn（μg/g）
背景值
3.6
0.13
31
13.2
0.035
12.3
31
69
平均值
7.251389
0.393111
53.40917
127.5358
0.642355
19.81167
93.04083
277.9275
最大值
21.87
1.0929
285.58
2528.48
13.5
41.7
434.8
1626.02
最小值
1.61
0.1145
15.4
12.7
0.01179
4.27
31.24
56.33
标准差
4.18
0.23
43.39
409.14
2.21
8.25
84.17
345.92
单项指数p=b/a
2.01
3.02
1.72
9.66
18.35
1.61
3.00
4.03
综合污染指数pl
pl=13.53301573
山区
As（μg/g）
Cd（μg/g）
Cr（μg/g）
Cu（μg/g）
Hg（μg/g）
Ni（μg/g）
Pb（μg/g）
Zn（μg/g）
背景值
3.6
0.13
31
13.2
0.035
12.3
31
69
平均值
4.044091
0.15232
38.9597
17.31727
0.040956
15.45379
36.55591
73.29424
最大值
10.99
0.41
173.34
69.06
0.21
74.03
113.84
229.80
最小值
1.77
0.04
16.20
2.29
0.01
5.51
19.68
32.86
标准差
1.79
0.08
24.41
10.65
0.03
10.35
17.60
30.71
单项指数p=b/a
1.12
1.17
1.26
1.31
1.17
1.26
1.18
1.06
综合污染指数pl
pl=1.253140461
交通区
As（μg/g）
Cd（μg/g）
Cr（μg/g）
Cu（μg/g）
Hg（μg/g）
Ni（μg/g）
Pb（μg/g）
Zn（μg/g）
背景值
3.6
0.13
31
13.2
0.035
12.3
31
69
平均值
5.71
0.36
58.05
62.21
0.45
17.62
63.53
242.85
最大值
30.13
1.62
920.84
1364.85
16.00
142.50
181.48
3760.82
最小值
1.61
0.05
15.32
12.34
0.01
6.19
22.01
40.92
标准差
3.23
0.24
81.31
119.79
2.17
11.74
32.41
383.39
单项指数p=b/a
1.59
2.77
1.87
4.71
12.77
1.43
2.05
3.52
综合污染指数pl
pl=9.426414889
公园绿地区
As（μg/g）
Cd（μg/g）
Cr（μg/g）
Cu（μg/g）
Hg（μg/g）
Ni（μg/g）
Pb（μg/g）
Zn（μg/g）
背景值
3.6
0.13
31
13.2
0.035
12.3
31
69
平均值
6.26
0.28
43.64
30.19
0.11
15.29
60.71
154.24
最大值
11.68
1.02
96.28
143.31
1.34
29.10
227.40
1389.39
最小值
2.77
0.10
16.31
9.04
0.01
7.60
26.89
37.14
标准差
1.99
0.23
14.63
22.36
0.22
4.90
45.18
227.60
单项指数p=b/a
1.74
2.16
1.41
2.29
3.29
1.24
1.96
2.24
综合污染指数pl
pl=2.734360747
3.1问题1的解答
3.1.1数据分析
通过对附件1,2,3的观察分析，我们可以用Matlab软件得出8种主要重金属元素在该城区的空间分布（三维图），所示如下图1-8：
由上图我们可以可以直观分析该城区内不同区域重金属的污染程度粗略得出
但为了论文更有说服力，我们用Excel对数据进行了处理，分别得出了As,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb,Zn在不同功能区的
3.2问题2的解决
3.3问题3的解答
利用附录中的数据，我们利用Matlab软件给出了8种重金属元素在城区内的浓度变化三维图
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