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1、学号：本 科 生 毕 业 论 文论 文 题 目：城市表层土壤重金属污染特点分析作 者： 院 系： 专 业： 班 级： 指 导 教 师： 2013年 5月22日NO.：200921140204 Thesis GraduatesTopic：Analysis on characteristics of soil heavy metal pollution in urban surface Author： College： Specialty： Class： Tutor： May 22th, 2013郑重声明本人所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导教师 的指导下独立研究并完成的。除了文中特别加以标注引
2、用的内容外，没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。特此郑重声明！指导老师（签名）：论文作者（签名）： 2013年5月22日摘 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益突出. 本文包含五个方面的内容：第1章给出了给出了课题的研究背景,指出了重金属污染的危害性以及发展趋势的严重性；第2章用克里克插值方法绘制了八种重金属污染物的空间分布,并详细论述了各种重金属污染物空间分布的特点.另外给出了重金属污染程度评价的地累积指数法,评价了各重金属在各功能区的污染情况,结果与实际吻合；第3章讨论了重金属污染的主要
3、原因,把该城区的八种重金属污染物基本上分成了三类：与交通污染源相关的元素有Pb、Cu、Zn；与燃煤源有关的元素有As、Cr、Ni；与工业生产有关的元素有Hg和Cd等.另外还讨论了重金属污染传播的特征,得出主要是扩散形式的传播；第4章是本文的核心内容,文中建立了“基于BP神经网络的遗传算法寻优模型”,最终绘制了各重金属的污染源的分布图,它们与之前的分析吻合.第5章进行了总结和展望,首先对全文进行了总结,其次分析了模型的优缺点,最后给出了需要考虑的一些其他数据信息,指出了分析的可能方法.关键词：等值线图,地累积指数法,BP神经网络,遗传算法AbstractWith the rapid develo
4、pment of city economy and city population continues to increase, the impact of human activities on the environmental quality of the city is increasingly prominent. This article contains five aspects:The first chapter introduces the research background on the subject, points out the seriousness of th
5、e harm of heavy metal pollution and development trend; the second chapter by Crick interpolation method of drawing the distribution of eight kinds of heavy metal pollutants in the space, and discusses in detail the characteristics of various heavy metal spatial distribution of pollutants. Evaluation
6、 of heavy metal pollution degree is given the geo-accumulation index method, evaluation of the pollution of heavy metals in the each function area, the results are consistent with the fact; the third chapter discusses the main reasons of heavy metal pollution, eight of heavy metal pollutants in the
7、city basically divided into three categories: associated with traffic pollution source elements are Pb, Cu, Zn; related to coal source elements have As, Cr, Ni; associated with industrial production elements are Hg and Cd. In addition, the characteristics of heavy metal pollution of communication ar
8、e discussed in this paper, it is mainly diffusion forms of communication; the fourth chapter is the core content of this article, this paper established the genetic algorithm BP neural network optimization model based on, the final draw the distribution map of the heavy metals pollution source, anal
9、yze them and before anatomists. The fifth chapter is a summary and outlook, firstly summarizes the whole thesis, followed by the analysis of the disadvantages of the model and finally gives the need to consider some other data, the method of analysis.Keywords: contour map, geo-accumulation index met
10、hod, BP neural network, genetic algorithmI目 录第1章 问题描述11.1 课题来源11.2 选题背景及意义11.3 论文的研究框架3第2章 重金属元素的空间分布及污染程度分析42.1 模型的基本假设和符号说明42.2 重金属元素的空间分布42.2.1 问题分析42.2.2 各重金属元素的空间分布52.2.2 不同区域重金属污染程度分析12第3章 重金属污染的主要原因及传播特征153.1 重金属污染的主要原因153.2 金属污染物的传播特征16第4章 污染源位置的确定184.1 问题分析184.2 BP神经网络184.2.1 BP神经网络概述184.2.
11、2 BP神经网络的MATLAB实现204.2.3 BP神经网络结果分析224.3 基于神经网络的遗传算法求解模型264.3.1 遗传算法概述264.3.2 基本遗传算法的描述274.3.3遗传算法的MATLAB实现29第5章 总结和展望335.1 全文内容总结335.2 模型的优缺点分析335.3 城市地质环境演变模式的进一步分析34致 谢35参考文献35附 录37III 第1章 问题描述1.1 课题来源本论文题目及数据来源于“2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛题A题城市表层土壤重金属污染分析”,下面是建模原题.按照功能划分,城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等,不
12、同的区域环境受人类活动影响的程度不同.现对某城市城区土壤地质环境进行调查.为此,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（010厘米深度）进行取样、编号,并用GPS记录采样点的位置.应用专门仪器测试分析,获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据.另一方面,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.通过数学建模来完成以下任务：(1) 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布,并分析该城区内不同区域重金属的污染程度.(2) 通过数据分析,说明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
13、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？问题的数据较占篇幅,这里省略,也不列在附录,需要的话在网上很容易获取.1.2 选题背景及意义从2005年12月开始，一个由中国、美国、加拿大三国研究人员组成的团队，在北京、上海等7个城市购买了78种“当地销量最好的香烟”，经过检测，除了铬含量持平外，中国香烟中的铅、镉、砷等3种物质都远远高于加拿大香烟。 研究者认为，叶绿素对重金属非常敏感，烟草可以从土壤中吸收重金属，先进入根部，再被传送到茎和叶，就像那些富集了重金属的蔬菜一样。不少媒体把我国香烟重金属超标这一结果，比作烟草界的“三聚氰胺事件”，因为它暴露了我国土壤的安全问题。 （1）重金属污染的危害首先，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. 重金属污染降低了土壤中有益菌含量,使土壤自净能力减弱.据估算,全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨,造成的直接经济损失超过200亿元.同时工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加,也使土壤重金属污染日益严重.土壤中有害重金属积累到一定程度,不仅会导致土壤退化,农作物产量和品质下降,而且还能直接毒害动物或通过食物链途径进入人体，
