图-12：各区域8大重金属元素分布直方图
4.1.4 该城区重金属污染分级标准判定：
通过网络调查，我们发现土壤中重金属的程度评价，可以采用国家土壤环境质量标准（GB15618—1995）[1]中的一级标准值（为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值）、二级标准值（为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值）、三级标准值（为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值），以及研究地区土壤重金属含量的自
然背景值作为参考标准（表-1）。 元素 背景值范围 背景值平均值 一级标准值 二级标准值 三级标准值 15 30 40 As (μg/g) 1.8~5.4 3.6 200 300 1000 Cd (ng/g) 70~190 130 90 200 300 Cr (μg/g) 13~49 31 35 100 400 Cu (μg/g) 6.0~20.4 13.2 150 500 1500 Hg (ng/g) 19~51 35 40 50 200 Ni (μg/g) 4.7~19.9 12.3 35 300 500 Pb (μg/g) 19~43 31 100 250 500 Zn (μg/g) 41~97 69 表-1：土壤金属含量自然背景值和国家一、二、三级标准值
根据表-1中的一、二、三级标准，我们可以将土壤重金属污染分为“清洁” 、“轻度污染” 、“中度污染” 和“严重污染”4个等级作为评价指标。
并通过单项污染指数计算方程：
?Cij/Sij一级标准值，Cij?Sij一级标准值??1?(Cij?Sij一级标准值)/(Sij二级标准值-Sij一级标准值)，Sij一级标准值?Cij?Sij二级标准值Pij???2?(Cij?Sij二级标准值)/(Sij三级标准值-Sij二级标准值)，Sij二级标准值?Cij?Sij三级标准值?3?(C?Sijij三级标准值)/(Sij三级标准值-Sij二级标准值)，Cij?Sij三级标准值?
22以及综合污染指数计算方程：P综合?[(P平均?P最大)/2]1/2
综合使用MATLAB数学软件，最终得到了该城区土壤中重金属污染分级标准[2]（表-2）。 污染等级 一级 二级 三级 四级 Pij P综合 污染程度 清洁 轻度污染 中度污染 严重污染 Pij?1 P综合?0.85 0.85?P综合?1.71 1.71?P综合?2.56 P综合?2.56 1?Pij?2 2?Pij?3 Pij?3 表-2：该城区土壤中重金属污染分级标准
4.1.5 该城区中各个区域的重金属污染程度判定：
通过前面使用EXCEL对附件1和附件2数据统计分析，在绘制图-12的同时我们得到了该城区中各区域的不同重金属元素的单位平均浓度（表-3）。 生活区 As (μg/g) 6.270455 Cd (ng/g) 289.9614 Cr (μg/g) 69.01841 Cu (μg/g) 49.40318 Hg (ng/g) 93.04068 Ni (μg/g) 18.34227 Pb (μg/g) 69.10636 Zn (μg/g) 237.0086 工业区 7.251389 393.1111 53.40917 127.5358 642.3553 19.81167 93.04083 277.9275 山区 4.044091 152.3197 38.9597 17.31727 40.95606 15.45379 36.55591 73.29424
交通区 5.708043 360.0145 58.05391 62.21493 446.8225 17.6171 63.5342 242.8549 公园绿地区 6.263714 280.5429 43.636 30.19171 114.9917 15.28971 60.70857 154.2423 表-3：该城区中各区域的8种重金属元素的平均浓度
然后，我们使用MATLAB数学软件将表3中该城区中各区域的8种重
金属元素的平均浓度数据带入单项污染指数计算方程，分别求得8种重金属元素的单项污染指数，并通过P平均和P最大带入综合污染指数计算方程，最终求得每个区域的综合污染指数P综合（详见表-4）。
生活区 0.41803 1.899614 0.766871 1.221587 0.620271 0.458557 1.128703 1.913391 1.053378 1.913391 1.544453 工业区 0.483426 2.275873 0.593435 2.091786 2.142355 0.495292 1.219022 2.11171 1.426612 2.275873 1.899318 山区 0.269606 0.761598 0.432886 0.494779 0.27304 0.386345 1.005871 0.732942 0.544633 1.005871 0.808827 交通区 0.380536 2.228592 0.645043 1.418691 1.848064 0.440428 1.107676 1.952366 1.252675 2.228592 1.807736 公园绿地区 0.417581 1.805429 0.484844 0.86262 0.766611 0.382243 1.097013 1.361615 0.897245 1.805429 1.425591 PAs PCd PCr PCu PHg PNi PPb PZn P平均 P最大 P综合 表-4：该城区各区域的8种重金属单项污染指数和综合污染指数
最后，通过将表4中各区域中单项污染指数及综合指数带入表2进行比较，最终分析得到各个区域的8种重金属元素的单项污染程度和综合污染程度（表-5）。 生活区 工业区 As 清洁 清洁 轻度污染 中度污染 Cd Cr 清洁 清洁 轻度污染 中度污染 Cu 清洁 中度污染 Hg Ni 清洁 清洁
山区 清洁 清洁 清洁 清洁 清洁 清洁 交通区 清洁 中度污染 清洁 轻度污染 轻度污染 清洁 公园绿地区 清洁 轻度污染 清洁 清洁 清洁 清洁
Pb Zn 综合 轻度污染 轻度污染 轻度污染 轻度污染 中度污染 中度污染 轻度污染 清洁 清洁
轻度污染 轻度污染 中度污染 轻度污染 轻度污染 轻度污染 表-5：各个区域的8种重金属元素的单项污染程度和综合污染程度
4.1.6 总结：
综上所述，在山区重金属污染程度为“清洁”，生活区和公园绿地区重金属污染呈现“轻度污染”，而工业区和交通区呈现“中度污染”的状态。我们发现越接近工业区和交通区及人口密集地，重金属污染的程度越加严重，由此我们断定重金属的污染主要来至于工业生产和人类活动。
4.2、 问题二：
4.2.1 问题分析：
问题二要求是让我们通过分析数据，来说明重金属污染产生的主要原因。因此，根据先前问题一中的各区域8大重金属元素分布直方图（图-12）分析，很容易可以发现重金属污染主要分布在工业生产区，这种现象与我们生活中的常识完全相符。但我们认为如果就以这种简单且直观的方式呈现出来数据立马断定污染源，则过于主观和片面，而且这些重金属元都是以分子的形式存在于土壤之中，他们的分布会随着自然的变化长生一点的改变，应此我们认为重金属污染的主要原因还与外界自然环境有关（例如：土壤的含水量、空气的大气压、海拔高度、当地的日常降水量等）。
4.2.2 网络数据调查与分析：
重金属是指密度在4.0 g/cm3以上的约60 种元素或密度在5.0 g/cm3 以上的45种元素。土壤中的重金属按来源可以分为两类：①母质风化后残留的(内源) ；②人为活动通过各种污染途径积累的(外源)。外源的重金属来源主要包括工业、农业、交通和能源、采矿、冶金等各种生产活动。这些外源性重金属进入土壤的途径又可有：大气沉降、污水灌溉、固体废弃物的堆放、农用物资的使用。
根据题目背景说明“将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取
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