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本研究以土壤重金属为研究对象,采用探索性统计和贝叶斯空间统计方法研究中山市土壤重金属污染情况,达到对中山市各镇的重金属污染进行综合分析和评价的目的,并有综合预警的现实意义。
本研究的数据来源于中山市农田土壤的八种重金属含量的采样,并对数据进行预处理,包括正态化和内梅罗指数化。然后采用如下方法进行空间数据分析:
首先,采用初步的探索性统计简单直观的分析了中山市各个镇的重金属含量并作了初步的比较。运用雷达图和对应分析方法给出各个镇的各种重金属元素含量之间的对应关系,并采用雷达图特征参数定量的对污染情况进行等级划分;
其次,分析重金属观测数据的空间分布特征的各向异性和空间自相关:得出不同的重金属的各向异性和空间自相关性并不相同;
第三,也是本研究的重点,应用贝叶斯—克里金插值法对中山市八种重金属观测数据进行半变异函数拟合和插值估计预测。把贝叶斯—克里金插值法应用在重金属污染方面是本研究的创新之处,尤其是猜测数据的选取,本研究采用一般克里金插值后的数据作为先验信息的猜测数据,然后结合观测数据应用贝叶斯—克里金法再次求出半变异函数和插值估计。采用传统克里金法与贝叶斯—克里金法对比分析的方法,比较了两种方法的半变异函数模型以及插值后的等值线图,得出贝叶斯—克里金法由于提供大量先验猜测数据作为信息,比传统克里金法模型拟合更好,等值线图更为细化,估计值的预测效果也更好;还给出重金属的单一污染等级分布图。并且采用投影寻踪方法对八维数据进行降维,求出综合污染指数,画出中山市重金属的综合污染等级分布图。然后对贝叶斯—克里金插值法得到的估计数据进行检验,检验结果表明估计值与实际数据的总体分布相同。另外,运用Matlab软件的GUI方法初步开发了小型的空间分析统计软件,可以进行简单的统计分析。
中山市重金属综合污染情况大致呈现北部和最南部地区偏高,为中度污染等级;西部地区基本上没有污染,为清洁等级;中部大部分地区均属于污染的临界状态,为尚清洁等级。