以上为各取样点的As含量分布图（其余元素分布图见附件1），通过分析可得该元素主要分布在如下三个区域：（1）3703 以上组合图形，一方面弥补了文中略去的统计数据，另一方面也更为直观的显示出了重金属元素高浓度范围区域。为接下来高浓度划分区域提供了直接的依据。 表1 8种重金属元素高浓度区域 8种重金属元素高浓度区域划分 x1 x2 y1 y2 As 1698 8234 2464 8973 11263 14292 1762 4602 16437 20351 8430 12004 Cd 813 18513 918 6093 16811 23347 8679 13445 4693 8982 8679 12424 7621 11501 15487 17938 Cr 2345 5272 3437 7386 Cu 0 6089 1633 10688 Hg 915 3911 1225 4425 12284 15007 1157 3471 13673 16520 7915 10314 Ni 1135 5770 1989 8970 17005 27149 7007 14969 Pb 507 6293 782 6977 12284 15620 10381 13445 Zn 541 6123 918 8884 7961 14837 1667 11062 表2 土壤8种重金属元素统计值 元素 含量最小值 含量最大 均值 标准差 变异系数 As 1.61 30.13 5.68 3.02 1.88 Cd 0.04 1.62 0.3024 0.22 1.37 Cr 15.32 920.84 53.51 70 0.76 Cu 2.29 2528.48 55.02 162.92 0.34 Hg 8.57 16000 299.71 1629.54 0.18 Ni 4.27 142.5 17.26 9.94 1.74 Pb 19.68 472.48 61.74 50.06 1.23 Zn 32.86 3760.82 201.2 339.23 0.59 表2中，从标准差和变异系数可见,，各重金属含量的离散程度较大，其中 5 As、Cd、Ni、Pb 的变异系数均较大，变异系数超过100 % ；Cr达76% ，均达强变异程度，说明土壤中Zn、Pb、Cd、Hg 受外界干扰比较明显，空间分异较大；其余元素的变异系数为27%-58% 之间，变异强度属中等，说明它们受外源影响相对轻微或更普遍更均匀。 4．1．2 污染指数模型 这里我们首先采用土壤重金属的单项污染指数评价方法，在此基础之上采用内梅罗综合污染指数法并参照土壤污染水平分极标准国家二级标准（GB15618-1995）。其中pi为污染物i的环境污染指数，Ci为污染物i的实测值， Si为污染物i的标准值，(Ci/Si)max为土壤污染指数的最大值，(Ci/Si)avg为土壤 污染指数的平均值。 单项污染指数模型： pi?Ci/Si 内梅罗综合污染指数： Pi?(Ci/Si)max?(Ci/Si)avg222 将各个功能区的内梅罗综合污染指数计算出来的值见表3 表3 各功能区综合污染指数 区域 1 2 3 4 5 P(As) P(Cd) P(Cr) 6.627 4.0525 21.046 2.4112 P(Cu) 13.5907 3.814 73.1892 7.8454 P(Hg) P(Ni) P(Pb) P(Zn) 16.905 2.4719 2.5642 5.8962 17.0539 4.5256 6.3175 2.3002 2.3668 6.0234 9.0255 2.6032 5.7798 11.2695 2.1604 10.8919 29.7514 4.2589 4.3476 2.7273 135.6196 273.0498 2.6541 10.1423 323.3748 8.2545 27.1573 1.8898 4.3859 38.6209 5.3686 14.3258 根据土壤污染水平分级标准采用国家土壤环境二级标准（GB15618- 1995）。土壤污染综合污染指数可分为以下等级：（1）综合污染指数 >3 为重污染；（2）综合污染指数 2-3 为中污染；（3）综合污染指数 1-2 为轻污染；（4）综合污染指数 0.7-1 为警戒级；（5）综合污染指数 ≤0.7 为安全级。 从表中我们可以直观的看到，五个功能区的环境污染都十分的严重，最轻的也为轻度污染，交通区和工业区的污染尤其严重——所有元素都为，而居民区的铅和锌污染很严重，山区的污染程度最轻。但是这组数据评判标准有一些问题：某些污染指数如Hg超标十分严重，超出标准几百倍且在山区也为重污染，这不禁使我们感到这套评价体系很可能并不使用于该地区的土壤环境评估。 对此，我们引入模糊评价标准和模型，并以Hg为例说明其使数据的评价作用更符合实际。 4.1.3 土壤环境标准隶属函数模型 土壤清洁度的隶属函数: 6 ?1xi?minx()i?max(x)?x?ii u(xi)?? minx(?)xi?imax(xi)?min(xi)?xi?maxx()i??0mxaix ()其中xi为i 区域土壤的平均值，max(xi)为i区域土壤评价因素上限，min(xi)为i区域土壤评价因素下限。其中max(xi)和 min(xi)可由国家评价标准结合本题的背景数据共同完成。以Hg为例，其国家标准见表4 表4土壤环境质量标准（GB15618－1995） 级别元素 汞（mg/g） ≤ 一级 0.15 0.30 二级 0.50 1.0 三级 1.5 上表中的一级标准即对应的是背景值，这与题目数据中所给的背景值相差较大，故将其更改为我们的背景值，同时，为了更加清晰的看到各区的污染程度，我们采用五级标准制，见表5 表5结合本题制定的Hg土壤质量标准值 Hg土壤环境质量标准值 污染等级 一级 二级 三级 四级 五级 污染严重程度 清洁 轻度污染 中度污染 严重污染 极严重污染 Hg标准浓度ng/g 35 300 500 1000 1500 现在我们由Hg的模糊隶属函数即可求出其污染等级，见表6 Hg土壤环境标准隶属函数： x?35;?1,??300?xuHg1(xi)??,35?x?300;265?x?300.??0, ?x?35?265,35?x?300;??500?xuHg2(xi)??, 300?x?500; 200?x?500,x?35.?0,???x?300?200,300?x?500;??1000?x??, 500?x?1000; 500??0,x?300,x?1000.??7 uHg3?xi? ?x?500?500,500?x?1000;??1500?x uHg4(xi)??, 1000?x?1500; ?500?0,x?500,x?1500.??x?1500;?1;??x?1000 uHg5(xi)??; 500?x?1000; 500???0;x?500.表6 Hg浓度在五个区域中的模糊聚类评价等级 Hg浓度在五个区域中的模糊聚类评价等级 区域 1 2 3 4 5 污染等级 一级 三级 一级 三级 一级 由此表，我们看出交通区和工业区的Hg污染等级为中度污染，其他几个区的污染等级为清洁，比较符合我们的实际情况。 用同样的方法，我们求的了其他七种元素的污染等级，见表7 表7其他元素浓度在五个区域中的模糊聚类评价等级 其他元素浓度在五个区域中的模糊聚类评价等级 As Cd Cr Cu Ni Pb Zn 1 一级 三级 二级 二级 二级 二级 三级 2 二级 三级 二级 四级 五级 三级 四级 3 一级 一级 一级 一级 三级 二级 一级 4 一级 三级 二级 二级 五级 二级 三级 5 一级 三级 一级 二级 二级 二级 二级 与此同时，我们在附录中还提供了一种单项污染指数模型的修正模型，希望对该模型的建立有所帮助。 4.2问题二 对于问题二，意在说明重金属污染的主要原因。 4.2.1基于因子分子法判断重金属污染的主要原因 多变量研究中，由于变量的个数很多，并且彼此往往存在一定的相关性，因此使观察的数据反映的信息在一定程度上重叠。因子分析则是通过一种降维方法进行简化得到综合指标。综合指标之间既互不相关，又能反映原来的观察指标的信息。 因子分析从变量的相关矩阵出发将一个m 维的随机向量X分解成低于m个且有代表性的公因子和一个特殊的m维向量，使其公因子数取得最佳的个数，从 [3] 而使对m维随机向量的研究转化成对较少个数的公因子的研究。 题中土壤单点样重金属元素含量的数据特征完全符合因子分析的要求，在这 8
相关推荐：
loading