南 京 师 范 大 学 泰 州 学 院

毕 业 论 文（设 计）

（ 一 二 届）

题 目： 基于模糊综合评价的土壤重金属污染程度分析 院（系、部）： 数学科学与应用学院 专 业： 数学与应用数学 姓 名： 学 号 指导教师：

南京师范大学泰州学院教务处 制

南京师范大学泰州学院本科毕业论文

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 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 of 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 weighing 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

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目录

1 绪论 ......................................................... 3

1.1 研究背景 .......................................................... 3

1.2 研究意义 .......................................................... 3 1.3 国内外研究现状 .................................................... 4 1.4 本文解决的主要问题 ................................................ 6

2 研究区土壤重金属污染概况 ..................................... 7

2.1 研究分区与采样点的收集 ............................................ 7 2.2 采样区重金属元素空间分布 .......................................... 8 2.3 采样区重金属污染定量分析 ......................................... 12 2.4 采样区重金属污染传播特征分析 ..................................... 14 2.5 采样区重金属污染主要原因分析 ..................................... 16

3 土壤重金属污染程度的模糊综合评价 ............................ 23

3.1 模糊综合评价法的概述 ............................................. 23 3.2 模糊综合评价法的步骤 ............................................. 23 3.3 实证分析 ......................................................... 25 3.4 总结 ............................................................. 28

4 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

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1 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康[1]。土壤污染已成为环境保护研究的核心，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，而且其引起的疾病很难被检查出来，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

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