城市表层土壤重金属污染的逆扩散模型
城市表层土壤重金属污染的逆扩散模型
及污染源确定
摘要
本文主要依据某城市城区土壤表层重金属污染的采样信息，建立了土壤重金属污染的逆扩散模型，并确定了污染源的分布。
首先，本文通过查阅相关资料，对土壤重金属污染的相关问题进行了解释。根据所给319个采样点的GPS信息和功能区数据，使用MATLAB得到城区的平面栅格图。再对采样点的坐标数据及8种重金属的浓度信息，通过平面二维插值和曲线拟合，得到了不同重金属污染物的浓度等值线分布图。将所得浓度等值线分布图与城区的平面栅格图进行合成，从而得到每种重金属污染物功能区分布图，通过比较发现，重金属污染物最严重的为工业区，其次是交通区和生活区。
然后，由国家环境质量标准评算公式，计算出5个功能区的综合污染指数以及每种重金属元素的综合污染指数，并给出了重金属污染的主要原因。
在分析重金属污染物的传播特征时，以污染物的浓度和高程为主要的影响因素。重金属污染物在传播过程主要以扩散为主，从高浓度向低浓度进行。取扩散的逆过程，污染物浓度由低向高转移，从而确定出污染源的位置。同时取采样点的反向高程，结合重金属浓度逆扩散过程，运用非饱和土壤水分运移模型中的Buckingham—Darcy定律和土壤中溶质对流—弥散—吸附方程，得到重力势与浓度的影响方程，再结合控制变量法得到经验方程，建立污染物的逆扩散模型。通过模型的求解，确定出城区的重金属污染源位置、污染程度及污染源周围采样点的点号。
最后，从建立模型所用思想方法的科学性，对模型的优缺点进行了讨论，并给出了模型改进方法，得到了优化的土壤污染物的逆扩散模型。
关键词 重金属 二维插值 污染源 浓度 逆扩散模型
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