基于SPSS的数理统计方法在海洋重金属环境背景值计算中的应用

Ｓ Ｓ ｔｔｓ ｃ ｌａ ａｙ ｉ，ｔ ｅ ｓａｉｔ ａ ｅ ｌ ａｅ ｄ ｖ ｄ ｄ ｅｅ ｍｉ ｉ ｇ ａ ｎ ｒ ａ ａｕ ｎ ｅ ｉ ｉｇ ｔ ｅ ｐ ｏ ａ ｉ ｔ Ｐ Ｓ ｓａｉｔ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｈ ｔ ｔ ｉ ｌｃ ｌ ｒ ｉ ｉ ｅ ，ｄ ｔ ｒ ｎ ｎ ｂ ｏ ｉ ｓｃ ｓ ｍ ｌｖ ｌ ｅ ａ ｄ ｄ ｃ ｄ ｎ ｈ ｒ ｂ ｂ ｌ ｙ ｉ
ＧＸ
Ｚ Ｊ
累计 贡献率 达 到 ７ ％以上 得 到 ３个主成 分 ，其 ３ 含义 是指这 ３个丰 成分 包含 的信 息 占原始 变量 总信 息的 ７ ％。这样 ７个重 金属元 素 就被 划分 在 了 ３类 ３ 主成分 信息 中 ，见表 ２ ：
表 ２ 主 成分 组成
Ｔ ｂ ２Ｔｈ ｒ ｃｐ ｌ ｏ ａ ｅｐ ｉ ｉａ ｍｐ ｎ ｎ ａｒｘ ｎ ｃ ｏ ｅｔ ｍ ｔｉ
第 ３卷 ０
第１ 期
海
洋
通
报
、０ｌ ３ Ｎｏ．１ ， ＿ ０．
２１年 ０ ０１ ２月
Ｍ ＡＲＩ ＣＩ ＮＣＥ Ｂ ＮＥ Ｓ Ｅ ＵＬＬ Ｉ ＥＴ Ｎ
Ｆｂ２ １ ｅ ． ０１
基于 Ｓ Ｓ Ｐ Ｓ的数 理 统 计 方法 在 海 洋 重 金 属 环 境 背 景 值 计 算 中 的应 用
个 主成 分 ，再通 过 主成 分权 重值 作 图划分 调 查海域 的 环境 统计 单元 。对 重金 属进 行异 常 值判 定和 分布 类 型检 验 ，最终 得到 重金 属的 环境背 景值 。 关键 词 ：Ｓ Ｓ 数理统 计 ；环境 背景 值 ；态性 检验 ：环 境统计 单 元 ＰＳ 中图分 类号 ：Ｘ ２ ８４ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章编号 ： １０—９ ２２ １）１ １００ ０ １ ３ （０ １ — ０．４ ６ ０ ０
调查 海域 的环 境统 计单 元 ，划分 重金 属元 素 的主成
测规 范 》 ＧＢ１ ３ ８ 中 的方 法要 求 ， ７类 重金属 ： （ ７７） 对
铜 （ ｕ 、铅 （ ｂ 、锌 （ ｎ 、镉 （ ｄ 、Ａｓ（ ） Ｃ ） Ｐ） Ｚ ） Ｃ ） 砷 、
铬 （ ｒ ，汞 （ ｇ Ｃ） Ｈ ）进 行采 样和 分析 。共得 到 ７类 重金 属各 ２ ５个样 品值 。 ４
１ ０２
表 ５ 海水 重金 属元 素的 态性检 验
３ 异 常 值 的判 定
由于非标 准化 的布 点 ，采 样 ，运 输 ，保 存及 分 析测 试等 都会 造成 离群 的样 品值 ，所 以要 先进行 异 常值 的检 验 ，保 持原 有 的分布情 况 ，更有 利于真 实 地得 到环 境背 景值 范 围。这 里根 据先 前划 分 的统计 单元 ， 用 常规 的 Ｇｒｂ ｓ 运 ｕ ｂ 法和 Ｘ ３ ￣ Ｓ法 ，判定异 常 值 。结 果见表 ４ 。
图 １ ：横 坐标表 示主 成 分 ｌ的权 重值 ；纵坐 标 表示 主成 分 ２的权 重值 。 图２ ：是 图 １ 重值 的局部 放大 ，坐 标 点名 称 权 为对应 海域 点 。 从 图 １中可 以看到 Ｌ 海 域 在横 坐标 中 （ 主 Ｎ 即 成分 １ ）权重值 正 贡献 明显 ；Ｇ Ｘ，Ｓ 海 域在 纵坐 Ｄ
环境 境背 景值 是指在 目前 的环 境条 件下 ，相 对 清 洁区 内ｆ 人类 活 动影 响 相对 较 小的地 区） 学元 素 化 的含 量 及能 量值 Ｌ。海 水 中 的重金 属元 素 ， 因为其 １ ｊ 含量 相对 较低 ，来源 多样 化 ，测 量技 术和 手段要 求 精密 等 ，其值域 一直 是研 究 的热 点 。这样 ，确 定海 水 中重金 属元 素环 境背 景值对 研 究环境 变迁 ，金属 元 素 在 环 境 中迁 移 规律 与 环 境质 量 评 价 和 人 为增 量预测 具 有重 要意 义 。 本文 运用 Ｓ Ｓ Ｐ Ｓ软 件 中的数 理 统计方 法 ，确定
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｃ ｇ ｏ ｓ ａ ｃ ｆ ｈｅ ｂａ ｋ ｒ ｕｎｄ ｖ ｌ ｓｏ ａ ｉ ｅ ｈｅ ｖ ｅ ａ ｓｂ ＰＳＳ ｓ ａ ｉｔｃ ｌ ｔ ａ ｕｅ ｆｍ ｒ ｎ ａ ｙ ｍ ｔ ｌ ｙ Ｓ ｔ ｔｓ ｉ ａ
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ＷＡ ｕ ｌ， ＨＯ Ｙ ｎｘａ Ｃ Ｅ Ｆ ｉＤ ＮＧ ｈ ｎ ＮＧ Ｑｉ－ Ｚ Ｕ ａ —ｉ， Ｈ Ｎ ｅ， ０ ｕ Ｃ ｅｇ
（ ａｉｎ ｌ ｒ ｅ ｔ ａ ｄＩｆｒ ｔ ｎ ｅ ｔｒＴａ ｎ ３ ０ ７ ， ｈｎ ） Ｎ ｔ ａ Ｍａ ｎ ａ ｎ ｏｍａ ｏ ｎｅ， ｉ ｏ ｉ Ｄａ ｎ ｉ Ｃ ｉ， ０ １ １ Ｃ ｉａ
１
０
结果表 明 ，Ｃ ，Ｐ ，Ｃ ，Ｚ ｕ ｂ ｄ ｎ构成 了主 成 分 １ ； Ａｓ ｒ 成 了主成 分 ２ ，ｃ 组 ；主成 分 ３是 Ｈ 。 ｇ ２２ 环 境 统计 单元 划分 ． 这样 根据 主成 分 １和 ２ 得 到 的权 重值 ，绘制
Ｘ— Ｙ平 面 图，见 图 １ 。 ，２
标 （ 主成 分 ２ ）权 重值 正贡 献 明显 ；结合 图 １和 ２
可 以观察 到 ，其 他海 域基 本 上都 集 中在 横 、纵坐 标 中心原 点附近 ，只有 少 数个 别贡 献值 偏 离较大 。这 样 可 以有 针对 性地 得 到环境 统计 单元 （ 以下 简称 ：
注 ：Ｈ 一 Ｂ 河北 ，Ｔ 一 津 ，Ｓ － Ｊ天 Ｈ 上海 ，ｚ 一 江 ，ＧＤ一 东 ，ＨＮ 海南 ，ＦＩ Ｊ 浙 广 ． － 福建 ，Ｊ ． 苏 ，Ｌ 一 宁 ，Ｓ 一 东，ＧＸ 广西 。 Ｓ江 Ｎ辽 Ｄ山 ．
ｄ ｓｒ ｕ ｉ ｎｔ ｐ ， ｎ ｅｂ ｃ ｇ ｏ ｎ ａｕ ｓｏ ｔ ｅ ｅｅ ｎ ｓａ ｅｏ ｔｉ ｅ ｅ ｅ ｄ ｉｔｉ ｔ ｅ ａ ｄ ｔ ａ ｋ ｒ ｕ ｄｖ ｌ ｅ ｆ ｈ ｌｍｅ ｔ ｒ ｂ ａ ｎ ｄｉ ｔ ｎ ． ｂ ｏ ｙ ｈ ｎｈ Ｋｅ ｒ ｓ Ｓ Ｓ ｔｔｓ ｃ ｌ ｎ ｌ ｓｓ ｂ ｃ ｇ ｏ ｎ ａｕ ｓ ｎ ｒ ａ ｉ ｓ； ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｔ ｔ ｔｃ ｌ ｍｅ ｔ ｙｗｏ ｄ ： Ｐ Ｓ ｓａ ｉｔ ａ ａｙ ｉ ； ａ ｋ ｒ ｕ ｄ ｖ ｌ ｅ ； ｏ ｉ ａ ｍ ｌ ｙ ｔ ｔ ｅ ｖ ｒ ｍｅ ｔｌ ａｉ ｉ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｏ ｓ ｓ ｅ
图 ２ 主 成分 １ ，２权重 值局 部放 大 图
Ｆ ｇ ２Ｘ— ｉｕｅｏ ｍ ｏ ｅ ｔ ， ｚ ｏ ｕ ） ｉ． Ｙ Ｆｇ ｒ ｆ ｏ ｐ ｎ ｎ ２ ｏ ｍ ｏ ｔ ｃ １（
表 ３ 环境 统计 单 元的 区分
Ｔａ ． ｅｅ ｖｒ ｎ ｅ ｔ１ｓａｉｔ ｎｉ ｂ ３ｔ ｎ ｉｏ ｍ ｎ ｓ ｔ ｔ ｉ ｕ ｔ ｈ ｓｃ
王秋璐 ，周 燕遐 ，陈斐，东成
（ 国家 海洋 信息 中心 ， 津，０ １１ 天 ３０ ７ ）
摘
ห้องสมุดไป่ตู้
要 ：讨 论并 计算 了海 水 中重金 属 的含 量值 域 。基于 Ｓ Ｓ 的主成 分分 析方 法 ，将Ｃ ，Ｐ ，Ｚ ，Ｃ ，Ｈｇ ＰＳ ｕ ｂ ｎ ｒ ，Ａｓ ｄ ，Ｃ ７类重 金属 构成 ３
２ 调查海域环境统计 单元的划分
在数 据处 理 中 ，各 环境 区域 所获 得 的数据就 构 成 了数据 处理 的基 本环 境统计 单 元 。中 国近 岸海 域 各类 重金 属分 布主 要呈现 近岸 含量 较 高 ，外海含 量
分 ，并 进行 异 常值判 定和 态性检 验 ，最终 得到 重金 属 的环境 背景 值 范 围。
× √ × ，
×
×
× √
×
４ 环 境 背 景 值 的确 定
对 态 数 偏 正 度
对 正 峰
．
×
√
×
，
在 环境 背景值 的计算 中 ，通 常 由样本 的均 值或 数 态 度 几何 均 值 来 集 中反 映 区域 环 境 内各 要 素 背 景含 量 态 的集 中趋 势和宏 观特 征 ；用 样本 的标准 差和 几何 标 陛 准 差来 反 映元 素 背 景 含 量 分 布 的随 机 性 和 离 散 性 等微观 特 征 ，两者 结合 则给 出了在 一 定置信 度下 的 背景值 区 间 。 ４１ 各 金属 元素概 率 分布 类型 的判定 ．
注 ：正态 ｗ 值 ＞ （ ），服 从正态 分布 ；对 数 正态 ｗ 值＞ （ ） ｗ 表 ｗ 表 服 从对 数正 态 分布 ，否则 为偏 态分 布
统 单
汁 元
Ｅ
Ａ
Ｃ
一 素 兀
４样 ６
４ ６
№
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４ ７
数
×
本
Ｈ
Ｂ
％
１６ ９
４ ７
统计 单元 Ｅ 分析 异 常 样 本
正 偏 态 度
注 Ｖ × × 偏度 ， × 验判 断 结果 同为对 号 时，服从 正态 分布 ，当对 ：当正态 × ，峰度检 ， 数 正态偏 度 、峰度 检验 判断 结果 同为 对号 时 ，样 本 服从对 数 正态分布 ， 否则 为偏 态分 布
表 ４ 海 水重 金属浓 度 异常值 判定
Ｔａ ． Ｄｅ ｅｍ ｉ ａ ｔ ｆ ｅ ｖ ｅａ ｂ ｏ ｉ ｂ４ ｔ ｒ ｎ ｎ ｈ ａ ｙ ｍ ｔｌ ｎ ｒ ｔ ｏ ａ ｍ ｙ
Ｔａ ． ｓｓｏ ｈ ａ ｙ ｍ ｅａ ｏ ａｉ ｂ ５Ｔｅ ｔ ｆ ｅ ｖ ｔｌ ｒ ｌ ｙ Ｎ ｍ ｔ
１期
王秋璐 等：基于 Ｓ Ｓ Ｐ Ｓ的数理统计方法在海 洋重金属环境背景值计算 中的应用
表 １ 总方 差解 释
Ｔ ｂ １Ｔ ｔ ｌ ｒａ ｃ ｘ ｌｉ ｅ ａ ｏ ａ ｉｎ ｅ Ｅ ｐ ａｎ ｄ Ｖａ
３
１１ ０
“ 统计 单元 ”）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ。见表 ３ ：
．
ＧＤ
根据 Ｓ Ｓ Ｐ Ｓ分析 累计贡 献率 达 到的 百分 比值 确 定 主成 分 ，结果 见表 １ ：
作者 简介 ：王 秋璐 （ ９ ２ ） １ ８ ． ，女 ，硕 士，助 理工 程师 。主要 从 事海洋 生态 化学 数据 处理 方面 研究 。 电子邮 箱 ：ｓｅｌ ｑ ｇ ｏｍａ ． Ｉ 。 ｈ ｌ ｙ ｉ ＠ｈ ｔ ｉＣ Ｔ ｅ ｎ ｌ ＯＩ
较低 的特 点 ，但 是各类 重金 属在 不 同省份 又有其 特 殊性 。这 样本 文应 用 Ｓ Ｓ Ｐ Ｓ数理 统计 方法对 ７类 重 金属 进行 主成 分分 析 ，得 到 ３ 主 成分 ，利用主 成 类 分权 重值 绘 图 ，划 分 出背景 值 的环境 统计 单元 。
２１主成分 的确 定 ．
数据
Ｈｇ ２５ ４
数据
７
数据
２ ８ ３
× √
正 态 峰 度
√
４２ 各 元 素环境 背景 值域 ． 根据 不 同的态 性分 布 ，计算 各金 属元 素 的环 境 背景 值 ，确 定 方法 一般 为 ：正态 和对 数正 态类 型采 用平 均值 和几 何平 均值 法 ；偏态 分布 采用 求 累计 频 率 作 图法 ，取 １ ％和 ９ ％的对 应值 范 围 。计 算结 ０ ０ Ｊ
１ 样 品采集与分析方法
于 ２０ ０ ７年 秋季对 中 国近岸 海 域表层 海水 重金
属进 行 调查分 析 ，主要 按 照 《 洋 调查规 范 》（ Ｂ 海 Ｇ １７ ３４ ２ ６ ．，ＧＢ １７ ３５和 Ｇ ２ ６ ．）和 《 洋监 ２ ６． Ｂ １７ ３６ 海
收稿 日期：２ １．３１ ；收修 改稿 日期 ：２ １－６２ ０００—７ ０００ ．９
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｆｄ ｓ ｏ ｖ ｄ ｈ ａ ｅ ｍ ｅａ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｗａ ｅ ｆｔ ｅ Ｃｈ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ｅ ． ｓ ｄ ｏ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔａｉ ｓ ｏ ｉｓ ｌ ｅ ｅ ｖ ｔ ｌｉ ｈ ｕ ｆ ｃ ｔｒ ｏ ｉ ａ ｓ ａ ａ ｅ ｓｕ ｉｄ Ｂａ ｅ ｎ ｏ ｈ