关于土壤元素环境背景值数据统计处理中的一些问题

随着环境科学研究和环境保护工作的发展,环境背景值的研究在我国日益受到人们的重视。环境背景值研究数据量很大,要求统计的项目也多,需要用数理统计方法和计算机来处理所得到的大量数据。本文拟就在土壤中元素环境背景值数据统计处理中遇到的一些大家所关心的统计问题,进行初步的探讨。 一、元素含量分布类型检验 土壤中元素含量波动范围较宽,其分布有些遵从正态分布,有些遵从对数正态分布或其他各种形式的偏态分布。对于分布类型的检验,已有多种方法,各有特点,检验效率各不相同,对一组数据各种方法检验的结论有时也不相同。针对具体问题,使用何种检验方法为好,也无公认一致的看法。鉴于这种情况,通常是同时采用多种检验方法,根据各     

土壤背景值的频数分布与统计方法

统计土壤环境背景值的目的,是为了推断一个地区或某种类型土壤背景值的正常范围。近年来,由于环境科学的迅速发展,已经取得了不少环境背景值数据,但现在尚无统计数据的统一方法。目前统计背景值常用的方法是“算术平均值±标准差”,这个方法用于统计正态分布或接近正态分布的数值时,是一个很好的方法。但是不顾背景数值属哪一种分布类型,一律用只适于正态分布的统计方法去计算是不合理的。土壤环境背景数值除了正态分布或近似正态分布外,还有大量偏态分布。因此,应该根据数值的分布类型进行统计,才能得出反映客观实际的背景     

中美土壤元素背景值调查研究中数理统计方法运用及影响

土壤元素背景值是统计性的范围值,是评价土壤环境质量和制定土壤环境质量标准的重要参考依据,其因土壤母质、成因以及各种地球化学作用的影响而不同.通过分析20世纪60年代至90年代中美土壤元素背景值调查研究中数理统计方法的运用,发现当时受国内外学者对土壤元素含量及统计分析方法认识的局限,中美在土壤元素背景值研究中存在一些偏态分布被当作正态分布、对称剔除偏态分布的异常值和用平均值计算偏态分布背景值等问题,可能导致所得土壤元素背景值不能很好地代表区域背景情况.2007-2013年美国再次开展全国土壤调查和土壤元素背景值研究,对数理统计方法做出了改进和优化,主要包括:①用箱式图法分析距离中间50%数值较远的异常值;②针对对数分布形态也进行了分析;③用中位数和绝对中位偏差计算偏态分布的土壤元素背景值.在研究方法有了新的认识和发展的今天,建议中国优化土壤元素背景值数理统计研究方法,再次开展全国土壤元素背景含量调查工作,并从以下两个方面加以改进:①采用箱式图剔除异常值;②针对不同的频数分布形态计算相应的统计量作为土壤元素背景值.      

用百分位数估计偏态分布资料的正常值范围

正常值是指大多数处于相同生理状态下“正常人”某项指标的大小范围 ,应根据调查资料的分布特点 ,确定其正常值范围的估计方法。如资料呈正态分布、近似正态分布或经数据转换后呈正态分布资料 ,可用正态分布法进行估计 ;如资料呈偏态分布 ,常选用百分位数法。本文中济南市 2 74名健康成人血中锌原卟啉(ZPP)测定值 ,经统计分析 ,属尾部向右拖长的偏态分布资料 ,现将其正常值范围计算方法介绍如下。1　资料与统计1 .1　资料来源2 74名受检者均系济南地区正常成人 ,其中男 1 40名 ,女 1 34名。经健康检查 ,受检者无影响本检验项目的疾病 ,血…     

区域环境中三氟乙酸富积多相传质模型研究

建立了描述挥发性有机物在大气、水、土壤和底泥等环境中动态分布的多相传质模型,并用于分析长江流域江苏段及太湖水系区域内三氟乙酸(TFA)在各环境相中的分布. 采集实测数据约300个,比较实测值与模拟值,对模型的可靠行进行验证. 建立了检测环境中微量TFA前处理及方法. 结果表明:多相传质模型能够正确描述研究区域内环境中的TFA分布. 在给定排放量变化规律的前提下,预测未来10年内研究区域环境水体中ρ(TFA)将接近100 ng/L,接近现阶段欧美发达国家主要水体中的ρ(TFA).     

北京主要农业土壤和粮食作物中若干元素的背景值研究

本工作对北京主要农业土壤(褐土和潮土)和粮食作物(小麦、玉米和水稻)中的Hg、Cd、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、F九种元素的背景值进行了研究.对北京的环境地理、采样、分析测定、土壤和作物测定的分布类型和区域间的差异性进行了探讨.所有测定值都用DJS-130型电子计算机进行统计处理。土壤和作物的背景值为正态分布时,用算术平均值及其标准差表示;为对数正态分布时,用几何平均值及其标准差表示.     

基于回归支持向量机的指标规范值的水质评价模型

传统的回归支持向量机的水质评价模型不具有普适性和通用性,当指标较多时,模型的学习效率和求解精度均会受到影响.若适当设定3类水体(地表水、地下水和富营养化水体)各项指标的参照值及指标值的规范变换式,使不同指标的同级标准的规范值差异不大,从而可以认为用规范值表示的不同指标皆“等效”于某个规范指标.因此,可建立用规范值表示的任意m项指标组合皆适用的水质评价的回归支持向量机模型.通过实例对模型的实用性进行了效果检验,结果表明:用基于回归支持向量机的指标规范值的水质评价模型对河桥地表水、黑龙洞泉域地下水和山仔水库富营养化水体的水质评价结果与用BP神经网络评价法、模糊综合评价法和属性识别评价法的评价结果基本一致.     

CO2/pH对三种藻生长及光合作用的影响

研究了在不同pH值和不同溶解性无机碳(DIC)浓度下太湖中惠氏微囊藻、四尾栅藻和菱形藻的生长和光合作用特征.研究表明, CO2/pH对3种藻的影响明显不同.惠氏微囊藻生长的最适pH值为8.0～9.0,pH7.0～9.0时具有较高的光合作用速率;四尾栅藻在偏酸性和偏碱性环境水体中均能较好生长,在本实验的pH值范围内均具有较高的光合作用速率;四尾栅藻在偏酸性和偏碱性环境水体中均能较好生长,在本实验的pH值范围内都具有较高的光合作用速率;菱形藻生长的最适pH值为7.0左右,在此pH值下光合作用速率也最高.惠氏微囊藻的K0.5(DIC)略小于四尾栅藻和菱形藻,表明对外源无机碳的亲合力要略大于四尾栅藻和菱形藻;但当DIC浓度达到饱和时,惠氏微囊藻和四尾栅藻的最大光合作用速率要远大于菱形藻.     

上海沙田湖养殖区及周边水体中氟喹诺酮类抗性基因的分布特征及其与环境因子关系

集约化水产养殖区常被认为是水体抗生素和抗性基因的主要潜在来源,然而对其该类水体中抗生素和抗性基因污染情况的研究仍相对匮乏.本文以上海市沙田湖养殖区及周边水体为调查对象,利用宏基因组学高通量测序技术,于2020年9月对水体中的氟喹诺酮类抗生素(fluoroquinolones,FQs)和氟喹诺酮类抗性基因(fluoroquinolones antibiotic resistance genes,FQs-ARGs)的种类和丰度进行了调查,并利用多元统计分析方法研究了水体理化因子和FQs对FQs-ARGs的影响.结果表明,沙田湖养殖区及周边水体共检测出5类耐药机制、共46种FQs-ARGs,其中各水体共有基因为44种.抗性基因mfd和patA在养殖水体和周边水体中均为优势抗性基因,抗生素抗性基因变异或突变为优势耐药机制.养殖水体和周边河湖水体、不同养殖品种水体之间FQs-ARGs的平均丰度无显著差异(P＞0.05).偏冗余分析(pRDA)表明,除了诺氟沙星和环丙沙星2种抗生素外,水体电导率(Spc)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、溶解氧(DO)、pH和叶绿素a(Chl-a)等环境因子是影响水体中FQs-ARGs组成与分布的关键性因子,且非抗生素因子的总贡献率远高于抗生素.     

综合硅藻指数的建立及其在淡水生态评价中的应用

硅藻在水生态系统中具有重要作用,具有分布广泛、繁殖周期短、对环境变化反应敏感等特点,被广泛用于水体质量监测. 为建立适用于我国水体生态评价的硅藻指数,2017年8月—2018年8月调查了长江下游主要湖泊和青弋江水系的着生硅藻群落结构及环境特征,使用Speraman相关分析研究硅藻指数与环境因子的关系,使用箱形图分析硅藻指数的适用性. 结果表明:①通过研究长江下游主要湖泊和青弋江水系硅藻与环境因子的关系,确定了114种硅藻对水体TP、TN和COD_Mn浓度变化的最优值和耐受值及环境指示,建立了一个适用于青弋江和长江下游湖泊水体环境评价的综合硅藻指数(comprehensive diatom index, CDI). ②Spearman相关分析结果显示,无论在河流水体还是在湖泊水体中,CDI与TP、COD_Mn、TSP和TN的浓度均呈显著相关. ③箱形图结果显示,CDI在河流和湖泊中均呈现随水质梯度增加而变大的趋势,说明CDI可以很好地反映水体的环境质量. 研究显示,使用CDI评价长江下游湖泊及青弋江水系水体质量,得到较好的结果,是一种评价水体质量较好的生物评价方法.      

重庆地区土壤中11种元素浓度概率分布类型的判定方法

为了准确地计算土壤中元素的背景值,必须判定各元素浓度的概率分布类型,其方法为拟合优度检验。分布函数的拟合优度检验,方法很多。在重庆地区土壤11种元素背景值的研究中,共采用了柯尔莫哥洛夫一斯米尔洛夫检验,维斯捷利乌斯置信带检验,皮尔逊 x~2检验,偏度峰度检验和夏皮洛—威尔克 w 检验等五种方法,现将这五种方法分述于后。     

铬污染场地调查数据评估与暴露浓度估计

针对某铬污染场地调查采样得到的1 269个土壤w(TCr)和w[Cr(Ⅵ)],分别采用检出限替代法和Walsh's Test方法分析了未检出值和潜在的异常值.结果表明,异常值的取舍对数据的统计分析结果影响较大,结合该铬污染场地的实际情况和采样记录,最终保留了潜在异常值.分别采用Q-Q图示法和假设检验方法探讨了该铬污染场地土壤w(TCr)和w[Cr(Ⅵ)]的数据分布形态发现,二者均不符合3种常见的分布形态(即正态分布、对数正态分布和Gamma分布),因此,采用基于切比雪夫不等式的非参数方法计算该铬污染场地调查数据的95％ UCL(置信区间上限值),确定w(TCr)和w[Cr(Ⅵ)]的暴露值分别为0.285 6％和0.022 7％.     

春季浙北海域浮游植物群落的空间分布

运用多元统计分析技木,对浙北海域浮游植物群落的空间分布及其对环境因子和空间因子的响应进行研究.结果表明,研究海域浮游植物共鉴定到5门40属94种(含9个未鉴定到的种),硅藻占绝对优势,甲藻次之.层次聚类分析(HCA)以及相似性分析(ANOSIM)的结果表明,研究海域可划分为3个具有显著性差异的群落;指示物种分析(ISA)显示各组群落的指示种均与特定的环境因子有较为显著的相关性.Mantel检验表明空间距离和环境差异(硅酸盐(SiO_3~(2-))、磷酸盐(PO_4~(3-))、pH值、溶解氧(DO))对浮游植物群落变异均显著相关;偏Mantel检验进一步证实了空间距离的效应.变差分解分析(VPA)的结果显示,环境—空间因子的交互作用所解释的变差要高于单一的环境因子或空间因子的变差,表明环境差异和扩散限制的共同作用是影响浙北海域浮游植物群落分布格局的主要因素.此外,未考虑到的痕量元素、生物摄食、气候及时间尺度的变化等因素也可能是引起浮游植物群落差异的来源,有待于进一歩研究.     

活性污泥法处理焦化污水监测值的统计特性

用活性污泥法处理焦化污水,将一年内监测的曝气池山水和入水中酚、氰、氨氮、COD等指标建立数据库,并进行时间序列、正态分布性、自相关和线性回归分析.统计分析结果表明,多数指标呈正态分布而周期性特征不明显;经多元线性回归分析,出水COD与入水COD、出水酚之间的关系较为密切.     

基于遥感的巢湖悬浮泥沙分布的环境背景分析

悬浮泥沙是重要的水质参数之一,对水体透明度、浑浊度、水色等光学性质及水生生态条件产生直接影响,水体的含沙量及其动态变化对区域水下地貌的发展及冲淤变化等具有非常重要的影响.以巢湖为例,通过对不同含沙量的水体进行光谱特征分析,提出了用泥沙指数来提取泥沙分布的方法.利用ETM (TM)数据得到了巢湖湖区2个时相的泥沙分布图,并对巢湖悬浮泥沙分布的环境背景进行分析,指出巢湖泥沙的来源主要是各入湖河流携带的泥沙,其次是岸坡崩塌物形成的.     

冶金钢铁行业废水中CODcr与TOC相关性研究

CODcr和TOC均是表征水体有机污染程度的指标,对于一般有机废水,理论上两者线性相关。采用线性回归法对冶金钢铁行业废水中TOC和CODcr两项指标的监测数据进行统计分析,建立CODcr对TOC的转换方程,并用相关系数法进行显著性检验。结果表明冶金钢铁行业废水中CODcr值和TOC值的线性关系显著,建立的一元线性回归方程的准确度可以满足水质监测的需要,在一定条件下可以使用TOC监测值间接换算CODcr值。     

环境地学

X142 9500706北黄海沉积物中重金属分布及环境背景值/李淑媛…(国家海洋局海洋环境保护研究所)//黄渤海海洋/国家海洋局第一海洋研究所一1994,12(3)一20~24环信P一28 讨论了北黄海n个柱状岩芯样的顺粒物(<0.O63mm)中重金属的分布,采用统计学方法对Cu,Pb,Zn和Cd进行态性检验,用柱样稳定段(拐点以下)作为背景段,获得重金属环境背景值.图3表4参5X142 9500707浙江省环境中氖放射性水平调查/吴宗梅…(浙江省环境放射性监测站)//环境污染与防治/本刊编辑部(杭州)一1994,16(3)‘一35~37 环信X一3X142 9500708西藏土壤中汞的含量及其地理分布/张…     

Aquafluor藻细胞活体分析法在三峡库区次级河流回水区Chla测定中的校准及应用

从三峡库区次级河流大宁河、小江、汤溪河及梅溪河139m回水区中段采集水样,经实验室培养后,用丙酮萃取分光光度法和Aquafluor藻细胞活体分析法测定Chla浓度.通过对Chla萃取值(y)和活体值(x)进行回归分析,得到其回归方程为y=4.15x 2.48,t检验显示回归方程具有线性.在库区次级河流139m回水区富营养化监测中,Chla模拟值与萃取值基本吻合,相对误差＜±7%,故可以采用Chla模拟值对水体富营养化程度进行评价.     

宝天高速公路沿线地表水环境现状评价的密切值法

以宝天高速公路为背景,讨论了公路建设对水体环境的主要影响,并利用改进的密切值法对公路沿线地表水进行水环境质量现状评价.通过评价表明:沿线地表水质量良好,基本达到地表水环境Ⅰ级标准;评价结果真实地反映了天宝高速公路沿线水体水质的基本情况,说明采用密切值法对水体进行评价是可行的;该方法概念清晰、计算简便实用,能较好地反映区域内各水体水环境质量的相对优劣,可为制定环境规划、进行环境决策、实施环境综合整治提供科学依据.     

望虞河西岸河网重金属污染特征及生态风险评价

为探明望虞河西岸河网区的重金属污染特征及生态风险,于2018年3月调查了望虞河西岸5条河流的水体及表层沉积物中重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg)的含量及形态分布,利用多元统计分析方法研究了重金属元素的污染来源并对其污染水平给予评价.结果表明,河网区水体重金属污染较轻,除Hg外其余金属质量浓度均低于《地表水环境质量标准》的Ⅰ类标准.而表层沉积物中重金属含量较高,除Hg外其余均高于江苏省土壤环境背景值.重金属在水体-沉积物中的分配系数显示Cd、As和Hg具有较强的二次释放潜力.地累积指数法(Igeo)显示沉积物中Cu、Zn和Cd的污染程度较高,局部属于偏重度污染;潜在生态危害指数法(RI)显示Cd为研究区域主要的生态风险因子;而考虑重金属赋存形态的潜在生态风险评价(RRSP)表明,Ni、Zn和As主要以残渣态形式存在,生态风险较低,而Cd多为酸溶态,具有极高的潜在危害.多种评价结果表明,应格外重视重金属Cd的污染治理.而重金属来源分析显示望虞河西岸的重金属污染主要源于周围机械制造和金属冶炼类工厂的人为输入,这为望虞河西岸河网的重金属污染控制提供依据.