三种数学方法在菜田土壤及水环境污染评价中的应用研究

论文摘要

本文以菜田土壤及水环境为研究对象,分析测试了青岛大沽河流域土壤样品的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、COD、总磷、总氮以及菜田地表水中的COD、总磷、总氮以及地下水中的总硬度、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐氮、氟化物、硫酸盐、铁、锰,氯化物含量。利用主成分分析、灰色关联分析以及模糊综合评价这三种方法对研究区域菜田面源污染进行了评价分析。利用主成分分析和灰色关联分析这两种方法对大沽河流域菜田面源污染进行分析,两种方法得出的结论基本一致。研究表明,主成分分析法揭示了土壤及水质污染的程度以及污染物间的内在相关性和差异性,并识别出污染物的主要成分Cd、As、Zn、Ni,得出的结论与实际情况基本一致,这说明主成分分析方法的可靠性。灰色关联方法反映了对样点代表区域环境质量影响最大的是土壤中的总磷以及地表水中的总氮,其次是As,Cd,Pb,Zn以及土壤中的COD。分析结果得出Cd、As、Zn等重金属的输入对当地菜田土壤环境质量的影响较大。从实验分析测试的几种污染物来综合分析表明,本研究采集的位于即墨采样点的土壤及水环境样品质量较好,位于平度的采样点的土壤及水环境样品质量较差。利用模糊综合评价方法对青岛各市区2008年的地下水质进行模糊综合评价,针对总硬度、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐氮、氟化物、硫酸盐、铁、锰,氯化物这9个评价参数的分析结果表明位于即墨和胶南的样点数据的上述评价参数在水质评价标准II级范围内,水质较好;位于平度的样点数据的上述评价参数在水质评价标准Ⅴ级范围内,水质较差。分析造成采样点水质差异的主要原因是农业面源污染,本文还针对大沽河流域菜田面源污染的现状提出一些建设性建议。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及发展状况
• 1.1.1 国内外农业面源污染现状
• 1.1.2 青岛沽河流域农业面源污染状况
• 1.2 课题研究的选题来源、目的及意义
• 1.3 课题研究的主要内容
• 2 材料与方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.2 样品采集及处理
• 2.2.1 水样的采集
• 2.2.2 土样的采集
• 2.3 土壤及水质参数测定方法
• 2.3.1 COD 的测定
• 2.3.2 总氮的测定
• 2.3.3 总磷的测定
• 2.3.4 重金属的测定
• 2.4 数据处理与分析
• 2.4.1 主成分分析方法简介
• 2.4.2 灰色关联分析方法简介
• 2.4.3 模糊综合评判方法简介
• 3 利用主成分分析方法分析评价菜田面源污染
• 3.1 主成分分析的基本原理
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 数据来源
• 3.2.2 主成分的确定
• 3.2.3 主成分的选择
• 3.2.4 土地质量分级
• 3.3 小结
• 4 利用灰色关联方法分析评价菜田面源污染
• 4.1 灰色关联分析的基本原理
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 数据来源
• 4.2.2 确定参考序列及无量纲化
• 4.2.3 计算关联度
• 4.3 小结
• 5 利用模糊综合评价方法分析评价菜田面源污染
• 5.1 模糊综合评价的基本原理
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 数据来源
• 5.2.2 水质分级
• 5.2.3 利用Matlab 编程求隶属度
• 5.2.4 计算权重及归一化
• 5.2.5 综合评价
• 5.3 小结
• 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录