城市的空间分布结构 城市的空间结构(课中案) 一、以考纲为纲:1、城市的空间结构及其形成原因; 2、不同规模城市服务功能的差异。 二、知识框架 三、基本问题: 1、城市土地利用类型有哪些?(P146) 2、城市功能分区形成的原因、主要类型、分布 与特点?(P146) 3、城市地域结构模式有哪些?影响城市内部空 间结构的因素?(P146) 4、城市等级与城市服务功能之间的关系? (P146) 5、熟记“六瞧法”判断城市三大功能区并理解? (P147) 6、熟记城市功能分区合理布局的分析并理解? (P148 ) 7、影响城市的区位因素?(P149) 四、小试牛刀 下图中甲地所在的国家,农业以畜牧业为主,财政 收入主要来源于货物过境与港口服务业。据此完成 (1)~(2)题。 1、在甲地形成城市的主导区位因素就是( ) A.地形 B.气候 C.公路交通枢纽 D.港口2、该城市发展成为该国首都的优势条件就是( ) A.位置适中 B.资源丰富 C.气候宜人 D.经济中心 (2017·全国文综Ⅲ)某条城市地铁线穿越大河,途经主要的客流集散地。下图示意该地铁线各站点综合服务等级。据此完成3~4题。 3.该城市空间形态的形成最有可能( ) A.围绕一个核心向四周扩展 B.沿河流呈条带状延展 C.围绕多个核心向四周扩展 D.沿交通线呈条带状延展 4.地铁站点综合服务等级的高低主要取决于( ) A.站点的用地面积 B.周边的人流量 C.站点的信息化水平 D.周边的环 境质量 (2015·北京文综)下图为“某地公共设施 的服务范围示意图”。读图,回答下题。 5.图中最有可能为博物馆、乡(镇)行政机构、集贸市场的依次就是( ) A.⑥①② B.⑤③⑥ C.③②④ D.①④⑤ 下图为我国某城市地租水平与人口密度变化示意图,读图完成6~7题。 6.2010年,a、b、c、d四处的地租均高于其邻近地区,最可能就是因为这四处( ) A.社会知名度更高 B.环境质量更好 C.距行政中心更近 D.交通通达度更高 7.2010年,c处最可能就是( ) A.文化区 B.商业区 C.住宅区 D.工业区
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮 件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问 题。 我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他 公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正 文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反 竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写): A 我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话): 所属学校(请填写完整的全名):重庆交通大学 参赛队员 (打印并签名) :1. 陈训教 2. 范雷 3. 陈芮 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名):胡小虎 日期:2011 年9 月 12日赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号): 全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):
城市表层土壤重金属污染分析 摘要 本文针对城市表层土壤重金属污染做出了详细的分析,对于本题中所提出的问题一,我们利用MATLAB软件对所给的数值进行空间作图,然后分别作出了八种重金属元素的空间分布特征,然后,我们利用综合指数(内梅罗指数)评价的方法,对五个区域进行了综合评价,得出结果令人满意。对于问题二,我们根据第一问和题目所给的数据进行综合分析,得出了重金属污染的主要原因来自于交通区含铅为主的大量排放,和工业区污水的大量排放等等。对于问题三,我们通过对问题一中的八张重金属元素空间分布的图可以看出,发现大多数金属都呈中心发散性传播,同时经过分析,我们发现,如果考虑大气传播和固态传播,很难得出结论,在交通区,由于是汽车尾气造成的传播,发现重金属的传播无规律可循等,所以,我们考虑液态形式的传播,以针对地表水污染物的物理运动过程,以偏微分方程为建模基础,通过和假设和模型参数的估计,得出了可能污染源位置,最后,我们对模型进行了稳定性检验即灵敏性分析和拟合检验,发现在参数变化在10%左右,模型的稳定性良好。最后我们全面分析了模型的优缺点,,最后可以用MATLAB软件得出相应的结果。为更好地研究城市地质环境的演变模式,测定污染源范围还应收集该地区的每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量,地下水流动方向以及每年的生物降解量,降雨量对重金属元素扩散的影响。一但有污染证据,我们可以在该污染源附近沿地下水流动方向设定更多采样点,由此,我们可以构造一个三维公式来计算污染物质浓度的浮动就可以模拟三维空间内的重金属分布影响。 关键字:表层土壤重金属污染 MATLAB 内梅罗指数偏微分方程稳定性检验灵敏性分析地质演变生物降解量
土壤重金属检测方法汇总 摘要:土壤重金属检测是土壤的常规监测项目之一。采用合理的土壤重金属检测方法,能快速有效地对土壤重金属检测和污染评价,并满足土壤的管理和决策需要。本文介绍了几种常用的土壤重金属检测方法,原子荧光光谱法,原子吸收光谱法,电感耦合等离子体发射光谱,激光诱导击穿光谱法和X射线荧光光谱,在介绍各个检测方法特性的同时,就灵敏度,测试范围,精确度,测试样品的数量等优缺点进行了对比。 关键词:土壤;重金属;检测方法 1. 前言 许多研究表明,种植物的质量安全与产地的土壤环境关系密切。重金属一般先进入土壤并积累,种植物通过根系从土壤中吸收,富集重金属,有时也通过叶片上的气孔从空气中吸收气态或尘态的重金属元素[1]。近几年,种植地因农药、肥料、生长素的大量施用及工业“三废”的污染,土壤重金属含量超标较严重且普遍,这不仅毒害土壤-植物系统,降低种植物品质,而且还会通过径流和淋洗作用污染地表水,尤其重要的是通过食物链的方式进入人体内,对于重金属的富集人体难以代谢,最终直接或间接危害人体器官的健康[2]。为此,解决这一难题,建设绿色食品和无公害食品生产基地,要求我们从土壤中的重金属检测分析抓起。本文介绍了土壤重金属的检测方法、并且对比各种方法优缺点。2.土壤中重金属检测方法 2.1 原子荧光光谱法 原子荧光光谱法是以原子在辐射能量分析的发射光谱分析法。利用激发光源发出的特征发射光照射一定浓度的待测元素的原子蒸气,使之产生原子荧光,在一定条件下,荧光强度与被测溶液中待测元素的浓度关系遵循Lambert-Beer定律[3],通过测定荧光的强度即可求出待测样品中该元素的含量。 原子荧光光谱法具有原子吸收和原子发射两种分析方法的优势[4],并且克服了这2种方法在某些地方的不足。该法的优点是灵敏度高,目前已有20多种元素的检出限优于原子吸收光谱法和原子发射光谱法;谱线简单;在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3~5个数量级,特别是用激光做激发光源时更佳,但其存在荧光淬灭效应,散射光干扰等问题[5]。该方法主要用于金属元素的测定,在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用[6]。突出在土壤中的应用如何,以下各方法均是这个问题,相比之下2.5写的比较好
地理空间分布特征 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
地理事物空间分布特征描述专题 一、点状事物分布特征描述 1.(2011课标卷)下图示意2007年中国大陆制造业企业500强总部的空间分布。读 图,回答下列问题。 简述中国大陆制造业企业500强总部空间分布的特点。(6分) 2.下图表示2009年我国八大经济区地级市工业竞争力空间格局。 简述我国各地级市工业竞争力的空间分布特征(6分) 3.分析该流域城镇的地理分布特点。(4分) 答: 二、线状地理事物的分布特征描述
(单条线描述)下图是我国某区域≥10℃积温等值线图(单位:℃) 4.描述4500 ℃等积温线的分布特征。(6分 (多条线描述)5.读“我国某区域年等降水量分布图”,概括图中降水量线分布特点。 (6分) 三、面状地理事物分布特征描述 6.(2009浙江卷)读下图中国部分区域水土流失状况分布示意图,完成下列问题。图示区域中,水土流失地区分布规律是什么? 7.据图2分别归纳南疆、北疆绿洲农业空间分布的形态特征并说明其自然原因。 (湖北省黄冈中学2016届高三5月第一次模拟考试)根据下列材料,结合所学知识,完 成下列问题。 材料一福建省年降水量分布图 (1)描述福建省年降水量空间分布特征,并分析其影响因素。(10分) (1)年降水量线的分布与海岸线大体平行;(2分)年降水量大致从东南沿海向西北内陆起伏式递增;(2分)山地多于平原。(2分)形成原因:福建降水主要由东南季风带
来湿润水汽受地形抬升形成;(2分)两大山带中一些海拔较高的山峰,降水量多;(2分)闽东南沿海地区地势起伏较小,地形对气流的抬升作用弱,降水少。 答案 1.【参考答案】 分布不均衡(2分); 集中分布在东部沿海省市(2分); 以环渤海地区(或京津冀地区)、长江三角洲地区最为集中(2分); 西北部的省区总部数量较少。(2分) 2.地级市工业竞争力的空间分布不均,地区差异大;(2)东部地带地级市的共轭竞争力 较强,中西部地带地级市的工业竞争力较弱;(2)大部分省会城市和直辖市的工业竞争力强。(2分) 3. 分布极不均匀,主要集中于西南地区; 沿河流与交通线分布。 4. 4500 ℃等积温线大体沿秦岭-淮河分布;(2分) 东段(110°E以东):大致为东西走向;(2分) 西段(110°E以西):大致为西南-东北走向。(2分) 5. 大体呈东北-西南方向延伸(与海岸平行);
A题城市表层土壤重金属污染分析 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。通过对城市土壤重金属的调查,应用数学方法对数据进行处理。得到城市环境质量的演变,已是人们日益关注的焦点。 对于问题一,用附件一中给出的数据,用matlab插值法建立三维模型,总共有9个图,一个是取样地点的地形图,另外八个是八种重金属元素的浓度分布图,通过模型图我们可以清楚的看到各种元素不同的空间分布。然后通过均值法,算出不同区域内各种重金属元素的污染程度。 对于问题二,通过对问题一结论的分析得出,生活区和工业区是污染比较厉害的地区。目前我国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中,造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。人类生活中各种用品都含有不同量的重金属元素,比如说废旧电池,含有较多的汞、铬、锰、铅、镍、锌等重金属。它们通过自然和生物降解,随着雨水进入到土壤和河流当中。 对于问题三,根据前两问的结论分析重金属的传播特征,主要有从高海拔到低海拔,从高浓度区向低浓度区扩散。我们建立扩散模型,求出函数的极值,从而确定污染源的位置。 对于问题四,我们仔细分析了模型的优缺点。为更好地研究城市地质环境的演变模式,还应收集该地区的每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量,以及每年的生物降解量,降雨量对重金属元素扩散的影响,空气污染也应该考虑进去。有了这些数据以后建立因子分析法,回归分析,曲线拟合等模型解决问题。 关键词:插值法、均值法、扩散模型、因子分析、回归分析。 一、问题重述与分析 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
如何描述地理事物的空间分布特征(特点) 一、点状地理事物的描述 试题通常以某一区域图为背景图来呈现点状事物的分布状况,在读图时要注意从点 的大小、疏密、组成的形状来观察点状事物代表的含义。 描述的角度:疏密+数量+极值+方位。具体描述:①总体分布特征(疏密状况)总分结构描述(是否均衡;如果不均,哪多,哪少);②极值区位置名称(最多、最少、最集中的地带在哪,沿什么线分布,或者说出最稠密或最稀薄区的地区名称等。)③点组成的形状——反应什么规律。其他——大小,代表的含义(如城市等级),点的动态变化等。当然,描述时要看图说话,突出重点,因题而宜(不一定要面面俱到)。 【例1】(2013四川卷)阅读下列材料,回答问题。 下图是甲国地图。甲国是美国重要的服装进口国,服装生产中心在A城;首都B城是该国重要的工业中心,纺织、食品、制糖是其主要工业部门。 (2)与甲国东部城市比较,指出该国西部城市分布的突出特点。(6分) 【答案】(2)城市分布较密集(2分);主要分布在铁路沿线(或湖、海沿岸及其附近)(2分);多等级较高的城市(2分)。 【例2】(2011课标卷)下图示意2007年中国大陆制造业企业500强总部的空间分布。读图,回答下列问题。 简述中国大陆制造业企业500强总部空间分布的特点。
【答案】分布不均衡。集中分布在东部沿海省市,以环渤海地区(或京津冀地区)、长江三角洲地区最为集中。西北部的省区总部数量较少。 二、线状地理事物的分布 线状地理分布图,常用线状符号来表示交通线、河流、山脉、等值线等。带箭头的表示动态,不带箭头的表示静态。线段的长短、粗细表示量的大小(或标上数值)。具体可分为两类: (1)描述一条线(通常为等值线)的分布情况 这类试题只要求描述某一特定线条的地理事物,如年等降水量线、等温线等,可从走向、延伸方向去考虑。读图时注意观察曲线“拐点”的位置,以便分段描述。这类题目大部分都需要分段描述;如“我国一月0 ℃等温线”分布,可描述为:东段大致东西走向,大致沿秦岭淮河一线;西段大致东北——西南走向、近似于与青藏高原东缘山麓平行。
如何描述地理事物的空间分布特征(特点) 一、点状地理事物的描述试题通常以某一区域图为背景图来呈现点状事物的分布状况,在读图时要注意从点的大小、疏密、组成的形状来观察点状事物代表的含义。 描述的角度:疏密+数量+极值+方位。具体描述:①总体分布特征(疏密状况,是否均衡;如果不均,哪多,哪少);②极值区位置名称(最多、最少、最集中的地带在哪,沿什么线分布,或者说出最稠密或最稀薄区的地区名称等。)③点组成的形状——反应什么规律。其他——大小,代表的含义(如城市等级),点的动态变化等。当然,描述时要看图说话,突出重点,因题而宜(不一定要面面俱到)。 【例1】(2013四川卷)阅读下列材料,回答问题。 下图是甲国地图。甲国是美国重要的服装进口国,服装生产中心在A城;首都B城是该国重要的工业中心,纺织、食品、制糖是其主要工业部门。 与甲国东部城市比较,指出该国西部城市分布的突出特点。(6分) 【答案】城市分布较密集(2分);主要分布在铁路沿线(或湖、海沿岸及其附近)(2分);多等级较高的城市(2分)。提示:本题没有考查图示区域城市的分布特点,而是让学生通过观察该区域东西城市分布的差异,说出西部地区城市的分布特点。侧重考查图示信息的获取能力和比较分析能力。注意从疏密和城市等级两角度解答。 【例2】(2011课标卷)下图示意2007年中国大陆制造业企业500强总部的空间分布。读图,回答下列问题。简述中国大陆制造业企业500强总部空间分布的特点。
【答案】分布不均衡。集中分布在东部沿海省市,以环渤海地区(或京津冀地区)、长江三角洲地区最为集中。西北部的省区总部数量较少。 二、线状地理事物的分布 线状地理分布图,常用线状符号来表示交通线、河流、山脉、等值线等。带箭头的表示动态,不带箭头的表示静态。线段的长短、粗细表示量的大小(或标上数值)。具体可分为两类: (1)描述一条线(通常为等值线)的分布情况 这类试题只要求描述某一特定线条的地理事物,如年等降水量线、等温线等,可从走向、延伸方向去考虑。读图时注意观察曲线“拐点”的位置,以便分段描述。这类题目大部分都需要分段描述;如“我国一月0℃等温线”分布,可描述为:东段大致东西走向,大致沿秦岭淮河一线;西段大致东北——西南走向、近似于与青藏高原东缘山麓平行。 【例3】(03全国卷)描述图中10℃等温线的走向,并说明其原因 【答案】10℃等温线东半段接近东西走向(与纬线平行),主要受纬度(太阳辐射)因素的影响;该等温线西半段呈东北-西南走向,受东北-西南走向的太行山(黄土高原东缘)影响。 (2)描述多条线状地理事物的分布。
土壤重金属检测 第一部分:样品的采集 一个完整的环境样品的分析,包括从采样开始到出报告,样品分析流程为:采样→样品处理→分析测定→整理报告,大致可分为这四个阶段。这四个阶段所需时间及劳动强度为:样品采集6.0%,样品处理61.0%,分析测试6.0%,数据处理及报告27.0%。 1 土壤样品的采集 采集土样时务必要注意所采样品的代表性,即所采集的样品对所研究的对象应具有最大的代表性。采样要贯彻“随机”、“等量”和“多点混合”的原则进行采样 2 采样器具 工具类:不锈钢土钻、铁锹或锄头、土刀、取土器、竹片以及适合特殊采样要求的工具,分样盘、塑料布或塑料盆等用于野外现场缩分样品的工具。 器材类:GPS、照相机、卷尺、铝盒、样品袋、样品箱等。 文具类:样品标签、采样记录表、现场调查表、铅笔、资料夹等;安全防护用品:雨具、工作鞋、药品箱等。 3 采样单元的划分 由于土壤的不均一性,导致同一研究区域各土壤具有差异性,同一块土壤中不同点也具有差异,故在实地采样前,应先根据现场勘察和所搜集的有关资料,将研究范围划分为若干个采样单元。 采样单元的划分,采样单元以土类和成土母质类型为主,其次根据地形、地貌、土上设施状况、土壤类型、农田等级等因素确定,原则上应使所采土样能使所研究的间题在分析数据中得到全面的反应。在一个采样单元中,如果用多个样点的样品分别进行分析,其平均值或其他统计值(如标准差或置信区间等)的可靠性,无疑要比单独取一个样品的分析结果更大,但这样做的工作量比较大。如果把多个样点的土样等量地混合均匀,组成一个“混合样品”进行测定,工作量就可大为减少,而其测定值也可得到相近的代表性,因为混合样品的测定值,实际上相当于各个样点分别测定的平均值。总体要遵循“同一单元内的差异性尽可
8种重金属元素在该城区的空间分布 本题以样本点的坐标(,)x y 为平面,再以各种金属元素的浓度表示z 轴,然后利用surfer 8.0软件绘制各元素对应的平面空间的等值线分布图[]4。 图 1.1 5000 10000 15000 20000 25000 As 的空间分布特征 05000 10000 15000 图 1.2 5000 10000 15000 20000 25000 Cd 的空间分布特征 05000 10000 15000 图 1.3
5000 10000 15000 20000 25000 Cr 的空间分布特征 05000 10000 15000 图 1.4 5000 10000 15000 20000 25000 Cu 的空间分布特征 05000 10000 15000 图 1.5 5000 10000 15000 20000 25000 Hg 的空间分布特征 05000 10000 15000
图 1.6 5000 10000 15000 20000 25000 Ni 的空间分布特征 05000 10000 15000 图 1.7 5000 10000 15000 20000 25000 Pb 的空间分布特征 05000 10000 15000 图 1.8
5000 10000 15000 20000 25000 Zn 的空间分布特征 05000 10000 15000 5.1.2 每种元素综合考虑对不同功能区的污染程度 以测区背景上限为重金属元素累积起始值(Xa ),国家土壤环境质量标准[] 14的二类标准作为污染起始值(Xc ),土壤环境质量标准的三类标准作为重污染起始值(Xp )。 表1.1 污染分级指标表(g g μ) 元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 累积起始值 (Xa) 5.4 0.190 49 20.4 0.051 19.9 43 97 污染起始值 (Xc) 15 0.3 250 50 0.3 40 250 200 重污染起始值 (Xp) 30 1 400 400 1.5 200 500 500 由单因子污染指数法求出每种金属元素对样本点的污染程度,可设Xa 为重金属元素累积起始值,Xc 为污染起始值,Xp 为重污染起始值。依照国家土壤环境质量标准值和该城区的背景值得出污染分级指标表。根据单因子污染指数的计算公式: ,1,(1,2,,8) 2, 3,i i a a i a a i c c a i i c c i p p c i p p i p c C C X X C X X C X X X P i C X X C X X X C X X C X X ?≤???-+<≤?-?==? -?+<≤-??-?+-? (1) 得出每个元素对每个样本点污染指数,再根据计算权重的公式:
BCR连续提取法分析土壤中重金属的形态 ?1、重金属形态 ?2、重金属形态研究方法及发展历程 ?3、本实验的目的 ?4、实验原理 ?5、实验步骤 ?6、数据处理 1.重金属形态 ?重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态、和结构态四 个方面,即某一重金属元素在环境中以某种离子或分子存在的实际形式。 ?重金属进入土壤后,通过溶解、沉淀、凝聚、络合吸附等各种 作用,形成不同的化学形态,并表现出不同的活性。 ?元素活动性、迁移路径、生物有效性及毒性等主要取决于其形 态,而不是总量。故形态分析是上述研究及污染防治等的关键 2、重金属形态研究方法及发展历程 ?自Chester 等(1967)和Tessier 等(1979)的开创性研究以来, 元素形态一直是地球和环境科学研究的一大热点。 ?在研究过程中,建立了矿物相分析、数理统计、物理分级和化学 物相分析等形态分析方法。
?由于自然体系的复杂性,目前对元素形态进行精确研究是很困 难,甚至是不可能的。 ?在诸多方法中,化学物相分析中的连续提取(或逐级提取) (Sequential extraction) 技术具操作简便、适用性强、蕴涵信息丰富等优点,得到了广泛应用。 逐级提取(SEE) 技术的发展历程 ?60~70年代(酝酿期) ?以Chester 和Hughes(1967) 为代表的一些海洋化学家尝试 用一种或几种化学试剂溶蚀海洋沉积物,将其分成可溶态和残留态两部分,进而达到研究微量元素存在形态的目的。 ?70 年代末(形成期)
?在前人研究的基础上,Tessier et al. (1979) 用不同溶蚀能力的化学试剂,对海洋沉积物进行连续溶蚀和分离操作,将其分成若干个“操作上”定义的地球化学相,建立了Tessier 流程。 ?80 年代(发展期) ?不同学者在对Tessier 流程改进的基础上,先后提出了20 多种逐级提取流程。其中,影响较大的逐级提取流程有Salomons 流程(1984) 、Forstner 流程(1985) 、Rauret et al流程(1989) 等。 ?90 年代(成熟期) ?为获得通用的标准流程及其参照物,由BCR 等主办的以“沉积物和土壤中的逐级提取”(1992) 、“环境风险性评价中淋滤/ 提取测试的协和化”(1994) 和“敏感生态系统保护中的环境分析化学”(1998) 等为主题的欧洲系列研讨会先后召开,并分别出版了研究专刊。 ?Ure et al. (1993) 在Forstner (1985) 等流程的基础上,提出了Ure 流程,后经Quevauviller et al. (1997 ,1998) 修改,成为BCR 标准流程,并产生了相应的参照物(CRM 601) 。 ?BCR 为欧洲共同体参考物机构( European Community Bureau of Reference) 的简称,是现在欧盟标准测量和测试机构(Standards Measurements and Testing Programme ,缩写为SM &T) 的前身。 ?Rauret et al. (1999) 等对该流程作了改进,形成了改进的BCR
生态环境 2008, 17(6): 1898-1902 https://www.wendangku.net/doc/887109518.html, Ecology and Environment E-mail: editor@https://www.wendangku.net/doc/887109518.html, 基金项目:建设部研究开发项目(06-K9-8) 作者简介:孙英君(1976年生),女,副教授,博士,主要研究方向为空间信息分析技术在城市建设中的应用。E-mail:qingdaosyj@https://www.wendangku.net/doc/887109518.html, 收稿日期:2008-06-11 空间统计学模拟方法在城市重金属污染分析中的应用 孙英君,丁宁,蔡菲,孟飞 山东建筑大学土木学院,山东 济南 250014 摘要:城市土壤重金属污染是城市化后噬待解决的一个重要问题。传统的土壤重金属污染分析方法——克里格方法,通过满足未采样点局部方差最小而获得土壤污染状况预测结果,算法本身会给估值结果带来光滑作用,并只能提供未采样点的局部不确定性。文章提出利用空间统计学的模拟方法,对土壤重金属污染状况进行研究,通过获取多幅模拟结果之间的差异来揭示研究区域土壤重金属污染的整体空间分布形态。文章以上海某区域6种重金属(Cu 、Pb 、Cd 、Cr 、Hg 和As)为研究对象,利用空间统计学模拟方法对其空间分布予以研究,给出每种重金属空间分布模拟结果。最后,文章以研究区域土壤环境背景上限值为标准,给出研究区域不同土壤重金属空间分布相应级别的不确定性分析结果。 关键词:模拟;地统计学;空间变异;重金属;不确定性 中图分类号:X14 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2008)05-1898-05 城市的土壤环境质量与人类健康息息相关,随着城市化进程的迅速发展,城市土壤重金属污染日趋引起人们的关注。研究者将汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜、镍合称为重金属环境污染元素,尤其是铅、镉、汞、铜及其复合污染最为突出,其中镉、汞、铅等重金属是城市和工业发展过程中产生的典型的“污染元素”,给区域土壤资源的保护、利用与管理带来了严峻挑战[1]。据报道,中国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万hm 2,约占总耕地面积的1/5。土壤重金属污染导致严重的经济损失,如中国每年就因重金属污染而减产粮食1000多万t ,另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万t ,合计经济损失至少200亿元[2]。同时,土壤重金属污染也会导致重金属在植物体中积累,并通过食物链富集到人体和动物体中,危害人畜健康,引发癌症和其他疾病等。其次,土壤受到重金属污染会导致大气污染、地表水污染,地下水污染等生态环境问题。 因此开展土壤重金属空间结构特征的研究,特别是模拟土壤重金属的全局空间分布形态,定量化评价土壤重金属污染程度,及时有效地采取防护、修复措施,对减少城市重金属污染,提高人们的生活质量具有重要的意义。 1 土壤重金属空间结构及分布特征研究现状 已有一些研究者对城市重金属污染状况进行分析:Hu 等利用地统计学对北京市大兴区土壤重金属含量的空间分布特征进行了研究[3];郑袁明、陈同斌等利用地统计技术对北京市近郊区土壤Ni 的 空间结构及分布特征进行了研究[4];钟晓兰等以江苏省太仓市为例,运用地统计技术研究了长江三角洲地区土壤重金属污染的空间变异特征[5];郑海龙等利用地统计学普通克里格插值方法对上海梅山刚体集团附近的土壤重金属空间变异进行研究[6];李亮亮等通过克里格插值对葫芦岛市连山区、龙港区土壤重金属汞、铬、镍的空间分布进行单因子评价[7]。Pilar Burgos 等运用Kriging 方法对Seville , Spain 地区的土壤修复前后重金属、微量元素的变化进行了分析[8];M. Biasioli 等利用地统计方法及GIS 技术对大型城市发展对土壤重金属的影响加以分析[9]。Li 等利用克里格方法,结合GIS 技术对香港九龙6种重金属元素(Cd 、Cr 、Cu 、Ni 、Pb 和Zn )的空间分布加以研究,并通过热点探测的方法进行污染源的求解[10]。 黄勇等对地统计学在土壤重金属研究中的应用做了综述及其展望[11]。总结起来,在土壤重金属空间结构及分布特征研究上,研究人员较多地基于GIS 技术与空间(地)统计学克里格系列插值方法对城市重金属污染状况进行分析:利用GIS 技术进行研究区域及其采样数据、空间分布插值结果的可视化表达;利用空间统计学的变异函数对采样数据的空间异质性予以分析,并通过理论变异函数的不同因子、系数来寻求异质性产生的原因(影响因子),最后给出克里格算法插值得到的某重金属空间分布结果。 2 存在的问题及解决方法 经过克里格插值得到的重金属空间分布结果不能够反映研究区域的真实状况,特别是当研究者
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):
城市表层土壤重金属污染分析 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。城市工业、经济的发展,污水排放和汽车尾气排放等均能引起城市表层土壤重金属污染。而重金属污染对城市环境和人类健康造成了严重的威胁,因此对城市表层土壤重金属污染的研究具有重大意义。 对于问题1,先用MATLAB软件对所给数据进行处理,插值拟合得出8种主要重金属元素在该城区的空间分布图;再用内梅罗综合污染指数评价法建立模型进行求解。首先用EXCEL对数据进行分析,得出各区的8种重金属的平均浓度;然后结合MATLAB软件求出各 各种元素之间及其与海拔之间的相关系数矩阵和相关度;然后结合第一问给出的空间分布图和区域散点图,参照主要重金属含量土壤单项污染的指数,分析得出各重金属污染的主要原因主要来自工业区、主干道路区和生活区。 对于问题3,由上述问题的分析可以认为重金属的分布是连续的,物质的扩散从高浓度向低浓度进行。在模型一数据处理基础上建立遍历搜索模型,结合MATLAB软件求出重金属空间分布中的极值点即可能的污染源,得出极值点后再结合《国家土壤环境质量标准》通过MATLAB软件对极值点进行筛选,得出8种重金属元素的主要污染源。 对于问题4,对所建立的模型进行分析,找出了各个模型的优缺点。然后分析影响城市地质演化模型的因素,为更好地研究城市地质环境的演变模式,从动态和多元的角度出发,还应搜集采样点的长期动态数据和岩石、土壤、大气、水和生物等因素的相关信息,分别建立动态动态传播模型和城市地质环境的综合评价预测模型。 关键词:梅罗综合污染指数评价法污染等级相关矩阵遍历搜索模型污染源
盘点国内目前常用的几种土壤重金属检测方法 1.土壤;重金属;检测方法 许多研究表明,种植物的质量安全与产地的土壤环境关系密切。重金属一般先进入土壤并积累,种植物通过根系从土壤中吸收,富集重金属,有时也通过叶片上的气孔从空气中吸收气态或尘态的重金属元素。 近几年,种植地因农药、肥料、生长素的大量施用及工业“三废”的污染,土壤重金属含量超标较严重且普遍,这不仅毒害土壤-植物系统,降低种植物品质,而且还会通过径流和淋洗作用污染地表水,尤其重要的是通过食物链的方式进入人体内,对于重金属的富集人体难以代谢,最终直接或间接危害人体器官的健康。 为此,解决这一难题,建设绿色食品和无公害食品生产基地,要求我们从土壤中的重金属检测分析抓起。本文介绍了土壤重金属的检测方法、并且对比各种方法优缺点。 2.土壤中重金属检测方法 2.1土壤;重金属;检测方法——原子荧光光谱法 原子荧光光谱法是以原子在辐射能量分析的发射光谱分析法。利用激发光源发出的特征发射光照射一定浓度的待测元素的原子蒸气,使之产生原子荧光,在一定条件下,荧光强度与被测溶液中待测元素的浓度关系遵循Lambert-Beer定律,通过测定荧光的强度即可求出待测样品中该元素的含量。 原子荧光光谱法具有原子吸收和原子发射两种分析方法的优势,
并且克服了这2种方法在某些地方的不足。该法的优点是灵敏度高,目前已有20多种元素的检出限优于原子吸收光谱法和原子发射光谱法;谱线简单;在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3~5个数量级,特别是用激光做激发光源时更佳,但其存在荧光淬灭效应,散射光干扰等问题。 该方法主要用于金属元素的测定,在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。突出在土壤中的应用如何,以下各方法均是这个问题,相比之下2.5写的比较好应用原子荧光光谱法测定土壤的重金属快速准确,测定周期约为2小时,具有检出限低、精密度好,干扰少和操作简单方便,值得推广应用。 土壤重金属检测是土壤的常规监测项目之一。采用合理的土壤重金属检测方法,能快速有效地对土壤重金属检测和污染评价,并满足土壤的管理和决策需要。本文介绍了一种常用的土壤重金属检测方法。在介绍检测方法特性的同时,就灵敏度,测试范围,精确度,测试样品的数量等优缺点进行了分析。 深圳市华太检测有限公司现有场所面积3000多平方米,满足开展相应检验检测工作的需要。注册资金500万,拥有700余万元的固定资产,拥有国内先进的微机控制伺服泵源万能试验机,压力试验机,甲醛测试试件平衡预处理恒温恒湿室,甲醛释放量测试气候箱(智能式)、气相色谱质谱联用仪(GC-MS)、气相色谱仪(GC)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪等
如何描述地理事物的空间分布特征 一、点状地理事物的描述 试题通常以某一区域图为背景图来呈现点状事物的分布状况,在读图时要注意从点的大小、疏密、组成的形状来观察点状事物代表的含义。 描述的角度:疏密+数量+极值+方位。具体描述:①总体分布特征(疏密状况,是否均衡;如果不均,哪多,哪少;②极值区位置名称(最多、最少、最集中的地带在哪,沿什么线分布,或者说出最稠密或最稀薄区的地区名称等。③点组成的形状——反应什么规律。其他——大小,代表的含义(如城市等级,点的动态变化等。当然,描述时要看图说话,突出重点,因题而宜(不一定要面面俱到。 【例1】(2013四川卷阅读下列材料,回答问题。 下图是甲国地图。甲国是美国重要的服装进口国,服装生产中心在A城;首都B 城是该国重要的工业中心,纺织、食品、制糖是其主要工业部门。 与甲国东部城市比较,指出该国西部城市分布的突出特点。(6分
【例2】(2011课标卷下图示意2007年中国大陆制造业企业500强总部的空间分布。读图,回答下列问题。 简述中国大陆制造业企业500强总部空间分布的特点。
二、线状地理事物的分布 线状地理分布图,常用线状符号来表示交通线、河流、山脉、等值线等。带箭头的表示动态,不带箭头的表示静态。线段的长短、粗细表示量的大小(或标上数值。具体可分为两类: (1描述一条线(通常为等值线的分布情况 这类试题只要求描述某一特定线条的地理事物,如年等降水量线、等温线等,可从走向、延伸方向去考虑。读图时注意观察曲线“拐点”的位置,以便分段描述。这类题目大部分都需要分段描述;如“我国一月0 ℃等温线”分布,可描述为:东段大致东西走向,大致沿秦岭淮河一线;西段大致东北——西南走向、近似于与青藏高原东缘山麓平行。 【例3】(03全国卷描述图中10℃等温线的走向,并说明其原因
4城区区域分布平面图 x 104 图1 城区不同功能区分布平面示意图 从图形中可以看出,该城市东北区域为山区,工业区位于城市西北方向。8种主要重金属元素在该城区的空间分布:
X Y 4.692.343.11x 10 4 5 10 15 20 25 图2 金属砷等高线分布图 金属 Cd 二维等高线分布图 X Y 167.9162.9231.169.4153.9x 10 4 200 400 600 800 1000 1200 1400 图2 金属镉等高线分布图
X Y 33.1533.7952.4136.4822.93x 10 4 100 200300400500600700800 图3 金属铬等高线分布图 金属 Cu 二维等高线分布图 X Y 18.9612.9612.87.56x 10 4 200 400600800100012001400160018002000 图4 金属铜等高线分布图
X Y 10.7137.526.79x 10 4 2000400060008000100001200014000 图5 金属汞等高线分布图 金属 Ni 二维等高线分布图 X Y 15.9812.9419.9117.667.65x 10 4 10 2030405060708090100110 图6 金属镍等高线分布图
X Y 33.4629.1728.6229.0222.0931.37x 10 4 50 100150200250300350400 图7 金属铅等高线分布图 金属 Zn 二维等高线分布图 X Y 55.7163.8896.5353.0638.21x 10 4 500 1000 1500 2000 2500 图8 金属锌等高线分布图
土壤中重金属形态分析研究进展 罗小三,周东美,陈怀满 土壤与农业可持续发展国家重点实验室,中国科学院南京土壤研究所(210008) E-mail:dmzhou@https://www.wendangku.net/doc/887109518.html, & trhjhx@https://www.wendangku.net/doc/887109518.html, 摘要:本文简要介绍了元素形态分析的概念、方法及其应用,概括和评述了当前土壤重金属的形态分析方法,详细讨论了各种形态分离手段和痕量重金属的测定技术,提出了土壤重金属形态分析领域亟待解决的问题和发展方向。 关键词: 土壤 重金属 形态分析 环境 1. 引言 从上世纪70年代开始,环境科学家就认识到,重金属的生物毒性在很大程度上取决于其存在形态,元素总量已经不能很好地说明环境中痕量金属的化学活性、再迁移性、生物可给性以及最终对生态系统或生物有机体的影响[1,2]。事实上,重金属与环境中的各种液态、固态物质经物理化学作用后以各种不同形态存在于环境中,其赋存形态决定着重金属的环境行为和生物效应[3]。正因如此,通过元素形态分析方法定量确认环境中重金属的各种形态已成为环境分析化学研究领域的新热点,其环境介质包括土壤、沉积物、水体、植物和食品等[4-6]。随着工作的不断深入,特别是分析测试技术的迅猛发展,元素的形态分析方法日趋完善,并且在化合物生物地球化学循环、元素毒性及生态毒性确定、食品质量控制、临床分析等领域显示出独特的作用[7]。 土壤环境处于大气圈、水圈、岩石圈及生物圈的交接地带,它是地表环境系统中各种物理、化学以及生物过程、界面反应、物质与能量交换、迁移转化过程最为复杂和最为频繁的地带。而重金属土壤污染对食品安全和人类健康存在严重威胁。因此,研究土壤中重金属的形态尤为重要。但土壤是一个多组分多相的复杂体系,类型多样,其组成、pH和Eh等差异明显,加上重金属来源不同、在土壤中的形态复杂,使得土壤中重金属形态分析更为困难[8]。 本文对元素形态分析的概念、方法、常用技术、应用进行了概括,对当前土壤中重金属的形态分析方法进行了详细介绍和评述,并提出了存在的问题和将来的预期发展方向。 2. 元素形态分析的概念 2.1 元素形态 元素形态的概念可追溯到1954年Goldberg为改善对海水中痕量元素的生物地球化学循环的理解而将其引入[9]。其后,元素的形态得到广泛研究,但不同的学者对形态有不同的理解和认识。Stumm[10]认为形态是指某一元素在环境中的实际存在的离子或分子形式; - 1 -
工业的空间分布
《中国的自然环境》考试内容 ?运用中国地形图,说出我国地形、地势特点。 ?运用资料说出我国气候的主要特征及其影响因素,学会阅读不同地点的气温曲线图和降水量柱状图;知道我国干湿地区及温度带的划分;记住我国季风气候的主要特征、季风区和非季风区的范围以及主要的灾害性天气。 ?说明我国外流河和内流河的分布特征;说出长江、黄河的主要水文特征以及对社会经济发展的影响。 我国地形、地势特点 ?地势西高东低,呈阶梯状分布。 ?地形复杂多样,山区面积广大。 对河流流向的影响: 西高东低的地势,必然造成大江大河自西向东奔流入海 地势对气候的影响: 我国地势西高东低,向海洋倾斜,有利于海上的湿润气流向内陆推进,为我国广大地区带来了较为丰沛的降水。 地势对交通的影响:一方面,向东流淌的大河沟通了我国东西交通,方便了沿海和内陆的联系;另一方面,阶梯交界处的高大山脉成为东西交通障碍。 河流从高一级阶梯流向低一级阶梯时,落差会有什么变化?有什么利用价值? 河流落差大,水流急,产生水能资源。可以建水电站,发电供生产生活使用。 我国气候特点及其影响因素 ?气候复杂多样 ?季风气候显著 影响因素: 海陆位置、纬度位置、地形 图2.26 图2.15 我国季风气候的主要特征——雨热同期 图2.23 我国季风季风区和非季风区的范围 图2.21 我国主要的灾害性天气 (1)寒潮:活动强烈的冬季风。带来严寒、大风、霜冻等恶劣天气。 (2)台风:带来狂风和特大暴雨。 (3)水旱灾害:夏季风活动不稳定,带来的降水时间分配不均。是对我国影响最大的天气灾害。
长江的主要水文特征 1、发源地及入海口 2、“中国第一大河”“黄金水道”“水能宝库” 3、上中下游的分界点 4、主要支流及湖泊 5、上中下游河段的特征 长江对社会经济发展的影响 1.“水能宝库”:水能资源主要集中在上游河段,水能蕴藏量占全国1/3,可利用水能资源约占全国1/2,开发利用率比较低。 2.“黄金水道”:长江水运价值巨大,是我国东西运输的大动脉。支流众多,构成纵横广阔的水运网。干流横贯东西,终年不冻,宜宾以下四季通航。干流航线和多条铁路线、京杭运河相交,既沟通内地和沿海,又联系南北广大地区。 长江水患原因 1.长江流经地区降水丰沛,暴雨时各支流往往同时涨水。 2.宜昌以上的干支流,洞庭湖和鄱阳湖两大水系,北面的汉江,是中下游平原地区洪水的三个主要来源。 3.上中游湖泊面积减小,森林和草地植被遭到破坏,自然生态环境日益恶化。 长江水患治理措施 植树造林兴修水库退田还湖
承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D 中选择一项填写):A 我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):所属学校(请填写完整的全名):楚雄师范学院 日期:年月日
编号专用页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):
城市表层土壤重金属污染分析模型 摘要】: 随着城市经济的快速发展,城市人口也不断增加,工业化进程日趋加快,重金属污染日益严重,因此人们也越来越关注城市环境质量问题。 为剖析城市城区环境质量问题,对某市表层土壤重金属污染进行分析。根据城市土壤中重金属元素( As,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb,Zn)的含量数据及背景值进行分段,并应用Spss及Matlab 软件得到金属元素的空间分布。结合图形并用主成分分析法分析出该城区内不同区域重金属的污染程度,其传播特征是。并且明确了污染源的位置。通过模型分析明确了该地区的主要污染是:其主要来源于。研究结果充分表明:在各个不同的功能区内主要的重金属污染都有可能是不同的重金属,因此我们对不同区域不同的主要重金属污染进行分析。最后分析了模型的优缺点,指出为了更好地研究城市地质环境的演变模式,还应收集当地主要工业种类,城市交通图,土壤分布图,大气质量监测数据,气象数据(降水、风) ,水文观测数据等信息。 关键词】 曲线拟合、空间分布、传播特征、主成分分析法、