杭州市農田重金屬污染預警仿真研究2014屆碩士畢業生論文答辯答辯人：丁淑芳專業：管理科學與工程導師：謝正苗0目錄緒論土壤重金屬污染基本理論農田土壤重金屬污染預警仿真研究結論及展望預警指標體系的構建1目錄緒論農田土壤重金屬污染預警仿真研究結論及展望預警指標體系的構建土壤重金屬污染基本理論預警指標體系構建農田土壤重金屬污染預警仿真研究結論及展望2310%耕地已受重金屬污染410億300億5研究目的及意義1定量研究未來杭州市農田土壤重金屬污染狀況，提供決策支持2探討BP神經網絡在農田土壤重金屬污染預警中的應用3起到防范于未然的作用，引起人們的關注6國外現狀

J.E.Kammenga和J.C.Sanchez-Hernandez等人蚯蚓對污染物的反應Bai-YeSun銅對蘿卜體內抗氧化酶和其他因素的影響Hattab人工神經網絡Rao指數平滑模型國內現狀范迪福等提出零污染年假設，以2002年為界蘇秋克等數學法和增長趨勢線法王雄軍系統動力學理論周永章輸入—輸出因素通量模型頡會芳工業廢氣中的SO2和工業廢水中的重金屬，警兆指標包括工業產值、污水處理率和區域差異7研究框架8預警指標體系構建農田土壤重金屬污染預警仿真研究結論及展望緒論土壤重金屬污染基本理論目錄9土壤重金屬污染基本理論土壤重金屬污染預警的主要流程10土壤重金屬污染基本理論監測指標鉛、鋅、砷、鎘等重金屬濃度測得多年重金屬污染濃度，建立時間序列模型進行預測環境經濟預警指標影響重金屬濃度增加的因素：與“三廢”排放情況、治理狀況、工農業產值、人口等密切相關的因素11土壤重金屬污染基本理論警限劃分和預警等級的確定土壤環境質量標準GB15618-1995（mg/kg）12土壤重金屬污染基本理論土壤重金屬污染預測模型復雜數學預測模型一般數學預測模型通量模型系統動力學模型BP神經網絡預測模型零污染假設加速和勻速數學法和增長趨勢線線性回歸和時間序列法1一般數學預測模型都考慮國民經濟發展情況，然后設定一個增長速率，建立模型。復雜預測模型考慮多種影響因素。2無法獲得多年的數據。13土壤重金屬污染基本理論BP神經網絡BP算法的基本思想BP算法的缺陷BP算法的改進14預警指標體系構建農田土壤重金屬污染預警仿真研究結論及展望緒論土壤重金屬污染基本理論目錄15土壤重金屬污染基本理論農田土壤重金屬污染預警仿真研究結論及展望緒論目錄預警指標體系構建16預警指標體系構建

環境污染1

環境治理2

環境保護3

社會經濟4工業廢水排放總量工業二氧化硫排放量工業固體廢物排放量工業廢水排放達標率工業二氧化硫排放達標率工業固廢物排放達標率環境保護費用農藥用量和化肥用量全社會客運周轉量全社會貨運周轉量農業人口數農業產值農作物種植面積根據指標理論及杭州市土壤重金屬污染狀況17土壤重金屬污染基本理論農田土壤重金屬污染預警仿真研究結論及展望緒論目錄預警指標體系構建農田土壤重金屬污染預警仿真研究18非線性關系指標重金屬濃度19采樣樣品處理分析結果處理重金屬濃度20杭州地區農業土壤中重金屬的分布特征及其環境意義

徐玉裕

21

2005年杭州市各地區重金屬濃度數據22232005年杭州市各地區環境經濟指標數據24數據類型2002年到2010年15個指標的數據數據來源浙江省圖書館、杭州市統計局、蕭山區統計局、余杭區統計局、富陽市統計局、臨安市統計局、建德市統計局、桐廬縣統計局、淳安縣統計局25net=newff(minmax(P),[,4],[‘tansig’,‘purelin’],‘traingdx’);net.trainParam.epochs=1000;%允許最大訓練步數1000步net.trainParam.goal=0.05;%訓練目標最小誤差0.05net.trainParam.show=100;%每間隔100步顯示一次訓練結果net.trainParam.lr=0.01;%學習速率0.01MATLAB下仿真程序其中，newff是MATLAB中建立BP神經網絡的專用函數，隱含層的傳遞函數為tansig；輸出層傳遞函數為線性函數purelin。權值調整算法采用有動量的梯度下降法中賦以自適應學習速率的方法。As、Cu、Pb、Cr網絡誤差平方和達到規定要求時對應的訓練次數分別為121、103、159、174。26272829非線性關系20202015、2020303132332015年和2020年農田土壤重金屬含量預測結果34從整個情況來看，杭州市地區重金屬元素濃度隨著各地區經濟發展而逐漸積累，但是區域值均未超過國家土壤環境質量二級標準。杭州市農田整體處于安全水平。Pb和Cr的積累相對于As和Cu來說比較嚴重，富陽、余杭地區鉛含量已經達到了輕警的狀態，Cr的平均水平已經超過浙江省土壤背景值。結論35杭州市土壤重金屬預防及治理建議源頭預防XXXXXXXXXXXXXXXXX建立健全嚴格執行重金屬污染防治法規建立土壤重金屬污染預警體系源頭預防實施污染治理和修復建立健全嚴格執行重金屬污染防治法規36土壤重金屬污染基本理論農田土壤重金屬污染預警仿真研究緒論目錄預警指標體系構建結論及展望37結論訪談結果與析1結合國內外土壤重金屬污染預警理論及土壤重金屬污染來源、指

標建立原則，分析總結了影響土壤重金屬污染的主要影響因素，

建立預警指標體系。2將BP引入到土壤重金屬污染預測中來，建立指標體系與污染濃度之間的關系，在MATLAB環境下對預測過程進行仿真實驗。運用回歸預測或灰色預測對指標進行預測，利用仿真關系預測未來土壤重金屬污染濃度。因此該模型可以推廣應用。3未來杭州市農田處于安全水平，對人體和環境不會造成威脅，并對杭州市未來發展提出政策建議。38展望1由于土壤重金屬污染預警是一個非常復雜的過程，有許多的不確

定性因素，如何建立準確的土壤重金屬污染預警指標體系是一個

難點，如何結合實