海河流域土壤重金属含量基本统计-农产品产地环境安全评估

根据海河流域土壤重金属的监测结果，进行各监测点位土壤重金属含量的描述性统计分析，主要包括算术平均值、几何平均值、最小值、最大值、中值、25％分位点、75％分位点、90％分位点、标准差及变异系数等。平均值是样本数据的代表值，如果数据符合正态分布，可用算术平均值作为其代表，而如果样本数据符合对数正态分布，则可用几何平均值作为其代表。中值、25％分位点、75％分位点、90％分位点是根据特征值的位置确定的占样本50％的特征值、占样本25％的特征值、占样本75％的特征值、占样本90％的特征值，其是位置特征值，不受样本分布特征和极端数值的影响。描述性统计指标中的标准差是反映样本数据偏离平均值的程度。而变异系数又称“标准差率”，是衡量样本中各观测值相对变异程度的一个统计量。根据变异系数的大小可粗略估计变量的变异程度，变异系数＜0.1为弱变异性，0.1＜变异系数＜1为中等变异性，变异系数＞1则为强变异性。海河流域土壤重金属各描述性统计分析参数的计算结果如表5-1所示，各重金属元素含量特征如下：

表5-1　海河流域土壤重金属描述性统计特征

（续）

Cu：海河流域土壤Cu含量范围为0.55～262.00mg/kg，算术平均值为25.52mg/kg，最大值与最小值的差异约为470倍。Cu变异系数为1.64，属强变异性，数据离散性大，各监测点土壤Cu含量差异性强，含量不稳定，表明海河流域土壤Cu含量受人为污染影响的干扰较强。Kolmogorov-Smirnov检测结果和数据统计特征表明，海河流域土壤Cu不符合正态分布，其分布频数最多的区间为17.0～40.0mg/kg，占90.3％。经对数变换后Pk-s值为0.001，小于0.05，土壤Cu含量不符合对数正态分布，几何平均值为23.80mg/kg。可用中值23.20mg/kg作为土壤Cu含量的代表值。Cu原始值及对数变换后的含量频数分布如图5-1所示。

图5-1　海河流域土壤Cu原始值及其对数含量频数分布图

注：左图为原始值，右图为对数。下同。

Zn：海河流域土壤Zn含量范围为5.21～403.0mg/kg，算术平均值为72.74mg/kg，最大值与最小值的差异约为77倍。Zn变异系数为0.52，属中等变异性，数据离散性不大，各监测点土壤Zn含量差异性不强，含量较稳定。Kolmogorov-Smirnov检测结果和数据统计特征表明，海河流域土壤Zn不符合正态分布，其分布频数最多的区间为48.18～100.10mg/kg，占87.2％。经对数变换后Pk-s值为0.001，小于0.05，土壤Zn含量不符合对数正态分布，几何平均值为68.86mg/kg。可用中值67.57mg/kg作为土壤Zn含量的代表值。Zn原始值及对数变换后的含量频数分布如图5-2所示。

图5-2　海河流域土壤Zn原始值及其对数含量频数分布图

Pb：海河流域土壤Pb含量范围为0.11～166.08mg/kg，算术平均值为24.46mg/kg，最大值与最小值的差异约为1 500倍。Pb变异系数为0.98，相对于Zn土壤Pb呈现出一定的离散性，各监测点土壤Pb含量有一定的差异性。Kolmogorov-Smirnov检测结果和数据统计特征表明，海河流域土壤Pb不符合正态分布，其分布频数最多的区间为16.50～31.0mg/kg，占85.2％。经对数变换后Pk-s值为0.001，小于0.05，土壤Pb含量不符合对数正态分布，几何平均值为22.77mg/kg。可用中值22.40mg/kg作为土壤Pb含量的代表值。Pb原始值及对数变换后的含量频数分布如图5-3所示。

图5-3　海河流域土壤Pb原始值及其对数含量频数分布图

Cr：海河流域土壤Cr含量范围为0.01～221.70mg/kg，算术平均值为64.76mg/kg，最大值与最小值的差异约为22 170倍。Cr变异系数为0.68，属中等变异性，数据离散性不大，各监测点土壤Cr含量差异性不强，含量较稳定。Kolmogorov-Smirnov检测结果和数据统计特征表明，海河流域土壤Cr不符合正态分布，其分布频数最多的区间为42.30～85.80mg/kg，占88.2％。经对数变换后Pk-s值为0.001，小于0.05，土壤Cr含量不符合对数正态分布，几何平均值为62.0mg/kg。可用中值64.77mg/kg作为土壤Cr含量的代表值。Cr原始值及对数变换后的含量频数分布如图5-4所示。(www.xing528.com)

Hg：海河流域土壤Hg含量范围为0.01～1.82mg/kg，算术平均值为0.07mg/kg，最大值与最小值的差异约为182倍。Hg变异系数为2.10，属强变异性，数据离散性大，各监测点土壤Hg含量差异性强，含量不稳定，表明海河流域土壤Hg含量受人为污染影响的干扰较强。Kolmogorov-Smirnov检测结果和数据统计特征表明，海河流域土壤Hg不符合正态分布，其分布频数最多的区间为0.02～0.16mg/kg，占90.9％。经对数变换后Pk-s值为0.001，小于0.05，土壤Hg含量不符合对数正态分布，几何平均值为0.05mg/kg。可用中值0.04mg/kg作为土壤Hg含量的代表值。Hg原始值及对数变换后的含量频数分布如图5-5所示。

图5-4　海河流域土壤Cr原始值及其对数含量频数分布图

图5-5　海河流域土壤Hg原始值及其对数含量频数分布图

As：海河流域土壤As含量范围为0.98～31.10mg/kg，算术平均值为10.16mg/kg，最大值与最小值的差异约为31倍。As变异系数为0.33，属中等变异性，数据离散性不大，各监测点土壤As含量差异性不强，含量较稳定。Kolmogorov-Smirnov检测结果和数据统计特征表明，海河流域土壤As不符合正态分布，其分布频数最多的区间为5.70～14.90mg/kg，占89.7％。经对数变换后Pk-s值为0.001，小于0.05，土壤As含量不符合对数正态分布，几何平均值为9.68mg/kg。可用中值10.00mg/kg作为土壤As含量的代表值。As原始值及对数变换后的含量频数分布如图5-6所示。

Cd：海河流域土壤Cd含量范围为0.01～1.54mg/kg，算术平均值为0.16mg/kg，最大值与最小值的差异约为154倍。Cd变异系数为1.20，属强变异性，数据离散性大，各监测点土壤Cd含量差异性强，含量不稳定，表明海河流域土壤Cd含量受人为污染影响的干扰较强。Kolmogorov-Smirnov检测结果和数据统计特征表明，海河流域土壤Cd不符合正态分布，其分布频数最多的区间为0.08～0.24mg/kg，占90.9％。经对数变换后Pk-s值为0.001，小于0.05，土壤Cd含量不符合对数正态分布，几何平均值为0.14mg/kg。可用中值0.13mg/kg作为土壤Cd含量的代表值。Cd原始值及对数变换后的含量频数分布如图5-7所示。

图5-6　海河流域土壤As原始值及其对数含量频数分布图

图5-7　海河流域土壤Cd原始值及其对数含量频数分布图

Ni：海河流域土壤Ni含量范围为0.14～77.75mg/kg，算术平均值为29.0mg/kg，最大值与最小值的差异约为550倍。Ni变异系数为0.29，属中等变异性，数据离散性不大，各监测点土壤Ni含量差异性不强，含量较稳定。Kolmogorov-Smirnov检测结果和数据统计特征表明，海河流域土壤Ni不符合正态分布，其分布频数最多的区间为20.90～43.10mg/kg，占90.1％。经对数变换后Pk-s值为0.001，小于0.05，土壤Ni含量不符合对数正态分布，几何平均值为28.11mg/kg。可用中值28.30mg/kg作为土壤Ni含量的代表值。Ni原始值及对数变换后的含量频数分布如图5-8所示。

图5-8　海河流域土壤Ni原始值及其对数含量频数分布图