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1、摘要：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。本文利用 2011 年全国大学生数学建模竞赛 A题所给数据，借助 MATLAB 软件绘制了采样点的位置分布图。通过 MAPGIS软件的空间分析功能分别绘制了各重金属的空间分布等值线和表面图。通过对污染指数、变异系数等的计算，对研究区的重金属污染进行了定量的分析；建立因子分析模型研究了采样区的重金属污染的主要原因。在以上分析的基础上，为对该城区不同区域的重金属污染程度进行综合评价，将污染等级分为清洁、尚清洁、轻污染、中污染以及重污染五级，利用熵值法确定了八种污染物的权重，然后利用模糊综合评价法对不同区域的的重
2、金属污染程度进行了评价，通过实证分析表明该方法是合理、可行的。最后，针对以上的分析结果，提出了应对城市土壤重金属污染的对策。关键词：城市土壤；重金属污染；数学软件；因子分析；模糊综合评价Abstract: According to the development of economy and the cities increased, human activities have a noteworthy influence in the environment of urban. Based on the dates of heavy metal elements in soils from
3、CUMCM 2011. The distribution map of the location of sampling points was drawn with MATLAB; the spatial distribution of the contour and surface maps of various heavy metals were drawn with the space analysis functions of MAPGIS software. By the calculation of the pollution index, coefficient 南京师范大学泰州
4、学院本科毕业论文1of variation and so on, the quantitative analysis of heavy metal pollution of the area was studied; And then the factor analysis model was established to study the main reason for heavy metal contamination of the sampling area. On the basis of the above analysis, the method of entropy weigh
5、ing fuzzy mathematics is used to evaluate the characteristics of heavy metal pollution in urban soil. The results show that the method more scientific and rational. Keywords: urban soils; heavy metal pollution; mathematical software; factor analysis; fuzzy comprehensive evaluation目录1 绪论 .31.1 研究背景 .
6、31.2 研究意义 .31.3 国内外研究现状 .41.4 本文解决的主要问题 .62 研究区土壤重金属污染概况 .72.1 研究分区与采样点的收集 .72.2 采样区重金属元素空间分布 .82.3 采样区重金属污染定量分析 .122.4 采样区重金属污染传播特征分析 .14南京师范大学泰州学院本科毕业论文22.5 采样区重金属污染主要原因分析 .163 土壤重金属污染程度的模糊综合评价 .233.1 模糊综合评价法的概述 .233.2 模糊综合评价法的步骤 .233.3 实证分析 .253.4 总结 .284 控制城市土壤重金属污染的对策 .29谢 辞 .30参考文献 .31附录 .32南京
7、师范大学泰州学院本科毕业论文31 绪论1.1 研究背景人类工业文明的发展促进了社会经济得以迅速发展，但工业的发展、城市的扩张、人口的增长已使环境质量日趋恶化，并对农业生产、工业布局、城市发展、食品安全等带来了一系列问题。土壤作为沉积物的一种存在形式，是人类生产活动和生存的基础物质资源，是不可再生的资源。土壤的污染己成为制约区域社会、经济与环境协调发展的瓶颈问题，其中土壤重金属的污染累积性、生理毒害性、治理难度高、周期性长等问题更为突出。土壤污染已经成为现代环境污染不可或缺的组成部分。人类在生产活动中，从自然界取得资源与能量，经过加工、调配、消费最终再以“三废”的形式直接向土壤或者通过水、大气和
8、生物向土壤中排放和转化。当输入的污染物质数量超过土壤的容量和自净能力时，必然引起土壤恶化，发生土壤污染。而污染了的土壤又向环境输出污染物质，便引起大气、水体、生物的进一步污染，从而使环境状况发生变化，环境质量下降，造成环境污染。由于土壤的组成成分、结构、功能、特性以及土壤在环境生态系统中的特殊地位和作用，使得土壤污染及不同于大气污染，也不同于水体污染，而且比他们要复杂的多。土壤是植物，特别是作物的生活环境，作为人类主要食物来源的粮食、蔬菜、家畜、家禽等农副产品，都直接或间接来自土壤。污染物在土壤中的富集必然引起食物污染进而危害人体健南京师范大学泰州学院本科毕业论文4康 1。土壤污染已成为环境保
9、护研究的核心，污染防治的措施成为研究的重点 2。我国由于土壤污染防治基础薄弱，土壤污染的面积、分布和程度不清，导致防治措施缺乏针对性；防治土壤污染的法律还存在空白，土壤环境标准体系也未形成；与此同时，我国土壤污染的类型多样，呈现新老污染物并存、无机有机复合污染的局面；土壤污染途径多，原因复杂，控制难度大 3；其中，重金属超标被普遍认为是造成我国土壤污染的主要原因之一，特别是经济发达地区的重金属污染土壤的问题尤其严重，日益成为当地环境的重大威胁。2007 年，国务院印发了国家环境保护“十一五”规划，对土壤修复提出更加明确的要求及任务。随着我国居民生活质量的提高，对绿色食品、有机食品、无污染食品的
10、需求愈来愈多，对居住环境问题亦更加关注。这些都使污染土壤修复工作迫在眉睫。1.2 研究意义重金属污染是人类活动将重金属及其化合物施加到环境中，使环境中的重金属含量超过一定的标准，导致生态环境日益恶化，最终危及生物生存和人类健康的现象 4。重金属对生物具有显著的毒害效应，重金属的浓度增加可通过减慢光合作用速度，引起禾苗缺水，或由于抑制了有机养分的矿化而使土壤中氮和磷的供应降低等方式对植物的生长产生抑制作用 5，重金属污染对人体和动物的危害有很大的隐蔽性，它可以通过直接的体表接触，也可以通过生物吸收后以食物链方式进入人体，最终在人体内积累。重金属含量达到一定的量就会对人体造成危害，而且其引起的疾病
11、很难被南京师范大学泰州学院本科毕业论文5检查出来，但是一旦被发现就很难或无法治愈，给人类的生存健康构成巨大威胁 5,6。城市土壤承载着一定的生态、环境和经济功能，关系到城市生态环境质量和人类健康。然而，随着工业的发展和城市化进程加快，城市土壤环境质量日益恶化。世界各国对此问题开始予以高度重视，德国土壤学会在1988 年成立了城市土壤工作组；美国在上世纪 90 年代对纽约等城市开始了一系列有关城市土壤污染的研究。城市工业化的发展及与之相伴的工业排污，使城市土壤化学性质发生重要变化。烟尘、汽车尾气的排放、工业超标排污等，使重金属大量沉积于土壤中，其中以铅、锌等金属元素污染最为严重，在我国工业化进程
12、较快的城市，土壤的铅含量都非常高。另外，污水所含成分复杂，污水性质不同，对土壤危害程度也不同，如含有三氯乙醛等有机物的污水极易引起急性中毒；含有无机物如重金属、氟化物、硝酸盐和有机氯农药等的污水往往在土壤、植被以至地下水中形成残留和累积，造成植被受害，甚至寸草不生，并会间接引起人畜慢性中毒。人类活动是影响城市土壤污染程度的一个重要因素。不同的土地利用状况、人类活动强度、污染累计时间的长短和距离污染源的远近，在不同程度上影响重金属污染状况。对北京城市公园土壤的铅污染研究发现，历史悠久，客流量大且距离市中心较近的公园土壤铅含量明显偏高；对大多数开放历史较短、客流量小且相对偏僻的公园而言，表土一般都
13、未见明显的铅污染。城市建设初期建立的化学、工业企业经过多年发展，企业厂区的土地受到了严重污染，尤以重金属土壤污染为主。土地中的重金属经过一定时间的迁移，对厂区周围的土壤环境也产生了一定的影响。城市土壤南京师范大学泰州学院本科毕业论文6是城市生态系统的重要组成成分，是城市园林植物生长的介质和养分的供应者，是城市污染物的汇和源，它关系到城市生态环境质量和人类健康 7。长期以来，土壤研究主要集中在农地和林地土壤上，以确保满足世界不断增长的人口对食物和纤维的需要，无暇顾及城市土壤。由于城市化进程不断加快，城市生态环境质量日益受到广泛关注 8,9。在城市环境中，各种各样的人类活动，将大量的重金属带人城市土壤中，造成这些元素在土壤中的积累，并通过大气、水体或食物链而直接或间接地威胁着人类的健康甚至生命 10。土壤中的重金属污染不仅会导致植物体内的重金属元素含量产生变化，同时对植物的生长发育，体貌特征，生命周期等许多因素产生影响。城市土壤重金属的背景值测定，评价标准以及风险预测，是当前城市生态学学者们研究关注的焦点。因此，研究城市土壤的重金属污染的源、含量分布、化学形态，进行适当合理的评价具有重要的意义。1.3 国内外研究现状在我国城市化进程不断加快的形势下，各种各样人类活动引起的城市土壤重金属积累问题受
