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环境保护与可持续发展——数学建模探究城市表层土壤重金属污染分析信息与计算科学092高剂斌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。对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。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。问题阐述问题背景提出问题问题背景提出问题问题阐述问题三：分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。问题二：通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。问题一：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。问题四：分析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？问题分析相关数据绘制图表发现问题调整数据编号x(m)y(m)海拔(m)功能区17478154213737311143132117912844017874251049212712461647272862728833617154…………………………3131014216628531417765356185315692456967531646783765405317618220052553185985256744431976531952485相关数据绘制图表问题分析相关数据绘制图表发现问题调整数据相关数据编号As(μg/g)Cd(ng/g)Cr(μg/g)Cu(μg/g)Hg(ng/g)Ni(μg/g)Pb(μg/g)Zn(μg/g)17.84153.8044.3120.56266.0018.2035.3872.3525.93146.2045.0522.5186.0017.2036.1894.5934.90439.2029.0764.56109.0010.6074.32218.3746.56223.9040.0825.17950.0015.4032.28117.3556.35525.2059.35117.53800.0020.20169.96726.02614.081092.9067.96308.611040.0028.20434.80966.7378.94269.8095.8344.81121.0017.8062.91166.73………………………………………………3135.41907.0043.0836.4810.0014.5041.02121.203146.26132.9042.5916.5827.0016.2035.5263.313156.47197.0038.1821.0964.0018.6040.18168.053166.47100.7036.1913.3142.0011.5034.3456.233174.79119.1035.7619.7144.009.9039.6667.063187.5663.5033.6521.9060.0012.5041.2960.503199.35156.0057.3631.0659.0025.8051.0395.90绘制图表问题分析相关数据绘制图表发现问题调整数据发现问题问题分析分析数据绘制图表发现问题调整数据调整数据污染严重问题解答相关分析确定源头得出结论As(μg/g)Cd(μg/g)Cr(μg/g)Cu(μg/g)Hg(μg/g)Ni(μg/g)Pb(μg/g)Zn(μg/g)As(μg/g)10.2540.1880.1590.0640.3160.2890.246Cd(μg/g)0.25410.3520.3960.2640.3290.6600.431Cr(μg/g)0.1880.35210.5310.1030.7150.3820.424Cu(μg/g)0.1590.3960.53110.4160.4940.5200.387Hg(μg/g)0.0640.2640.1030.416610.1020.2980.195Ni(μg/g)0.3160.3290.7150.4940.10210.3060.436Pb(μg/g)0.2890.66030.3820.5200.2910.30610.493Zn(μg/g)0.2460.4310.4240.3830.1950.4360.4931问题解答污染源x(m)y(m)海拔(m)Hg1号污染源3248.94559.01010.6Hg2号污染源3446.82355.6618.2Hg3号污染源15070.09282.51669.6Hg4号污染源12767.02938.51326.1相关分析确定源头得出结论问题解答汞污染是城市中十分常见的一个重金属元素。在此题中，工业排放是造成汞污染的一项重要因素。另外，汽车尾气的排放也跟Hg有着很大关系。经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的汞污染，主要以工矿烟囱、废物堆和公路为中心，向四周及两侧扩散；由城市—郊区—农区，随距城市的距离加大而降低，特别是城市的郊区污染较为严重。此外，还与城市的人口密度、城市土地利用率、机动车密度成正相关；重工业越发达，污染相对就越严重。此外，大气汞的干湿沉降也可以引起土壤中汞的含量增高。大气汞通过干湿沉降进入土壤后，被土壤中的粘土矿物和有机物的吸附或固定，富集于土壤表层，或为植物吸收而转入土壤，造成土壤汞的浓度的升高。相关分析确定源头得出结论信息与计算科学092高剂斌谢谢！