一、土壤元素地球化学参数特征
土壤元素地球化学统计包括土壤元素全量统计、土壤元素有效态和土壤有机质统计,统-计参数主要包括样品数(N)、算术均值(X)、标准离差(S)、变异系数(CV)、几何均值(Xg)、中位数(Me),均值加减3倍离差迭代剔除后的统计数(N)、最小值(Xmin)、最大值(Xmax)、标准离差(S)、变异系数(CV)、中位数(Me)、几何平均值(Xg)以及算术均值(X0)等。
(一)土壤元素全量统计特征
算术平均值和中位数都是反映元素含量均值的重要参数。当样本元素含量呈理想的正态分布模式时,算术平均值和中位数在数值上是相等的;当偏离正态分布模式时,两者在数值上会有一定差异。算术平均值等权对待每一个参算数据,极端值(如少数极高数据)对算术平均值的影响很大,对中位数影响甚微。通过调研发现W区域表层土壤全量元素在算术平均值和中位数上均相差不大,除B、Ge算术平均值等于中位数外,其他元素的算术平均值均略大于中位数。其中,V、Cr、Ni、Se、Co、KO、N、F、Pb、Cu、As、ZN、Mn的算术平均值是中位数的1.002-1.087倍,Cd、Mo、P、Hg的算术平均值是中位数的 1.095-1.156倍,说明这些元素数据接近或符合正态分布。
W区表层土壤全量元素中Mo、Cd、Hg、Cu、P、As、Pb、Zn、Mn、N、Ni的变异系数大于0.35,具有高度变异性,元素离散程度高,其中,Mo元素最大,为1.03,其次为Cd和Hg元素的0.78;Se、Cr、F、Co、B、V、K2O的变异系数位于0.15~0.35之间,为中等变异程度,元素含量分布相对均匀;Ge元素变异系数最小为0.07,说明这些元素含量分布相对集中。
剔除算术均值加减3倍离差迭代后的数据中,各元素的中位数与算术平均值相差微小或相等,剔除后的算术平均值更接近于或等于不剔除前数据的中位数,且变异系数除Hg为0.51以外,其余元素均降低到0.5以下。变异系数的降低,说明极端值对元素的含量结构影响很大,如Mo的变异系数从剔除前的1.03变为剔除后的0.35;但 Hg、Cd、P 等变异系数剔除后仍然很大,说明这些元素的受表生作用和人类活动影响离散程度大;而变异系数变化不大的,反映了元素整体含量的相似。进行异常值迭代剔除后的数据更符合正态分布,算术平均值可用作W区土壤环境背景。
(二)土壤元素有效态统计特征
W区有效态中,有效磷、速效钾、有效锌的算术平均值与中位数相差较大,分别是中位数的2.9倍、1.23倍、1.33倍,同时变异系数也是最高的,分别为1.18、0.66、0.72,说明这三个有效态不符合正态分布,且属高度变异性;碱解氮、有效铜、有效硼、有效钼、有机质的算术平均数分别是中位数的0.97倍、1.09倍、1.17倍、1.01倍、1.04倍,数据接近或符合正态分布,变异系数分别为0.26、0.49、0.6、0.26、0.41,除碱解氮、有效钼为小变异程度外,均为中等变异程度,元素数据分布相对均匀。有机质和有效态8项测试指标的最大值和最小值相差均较大,其中有效磷的最大值是最小值的1108倍,有效锌的是146倍,有效铜的是22.13倍,其他测试项目未超过20倍,最小的是有效硼,最大值是最小值的11.39倍。测试项目最大值和最小值相差大,说明了元素的离散性较大,受人为因素影响大。
(三)土壤地球化学背景值
土壤地球化学背景值是指未受或少受人类活动(特别是人为污染物)影响的土壤环境本身固有的化学元素组成及其含量水平。由于人类活动的长期积累和现代工农业的高速发展,使自然环境的化学成分和含量水平发生了明显的变化,要想寻找一个绝对未受污染的土壤环境是十分困难的,因此土壤地球化学背景值是一个相对概念。以表层土壤反复剔除算术平均值加减3倍离差离群值后的算术平均值确定为土壤元素背景值。W区表层土壤全量元素背景值大部分高于全国的背景值,这主要受W区成土母质、土壤类型和土地利用方式的影响。
与全国比,W区表层土壤中As、K的含量明显低于全国背景值,低了28%、12%;pH 值比全国背景值低了23.7%,这主要与W区的酸性水稻土有关;Mn、F的背景值与全国接近;Mo背景值略高于全国,高出 4.3%;而Cd、Pb、B、Zn、P、Cu、Cr、V的背景值高出全国较多,19.3%~61.3%,Se高出近1倍; N和Hg高出全国背景值最多,分别是全国背景值的2.5倍和7.5倍,这说明这两种元素在W区累积量较大,特别是环境元素Hg。
二、土地质量统计评价探究
(一)评价方法
在多指标综合评价中,权重确定直接影响评价的结果。确定权重的方法有很多,根据计算权重时原始数据的来源不同,大体上可分为主观赋权法和客观赋权法两大类。主观赋权法基本原理是将较重要的指标赋予较大的权重,各指标权重由专家根据经验与实际业务理解程度决定,其代表性的方法为德尔菲法、层次分析法等,而该方法的劣势就是权重的合理性受到专家主观认识的影响。客观赋权法主要是利用各指标的具体数据计算而得到,它不依赖于人的主观判断,因此客观性较强,但不能反映决策者的主观要求,常见方法包括变异系数法、熵权法、主成分分析法等。主观赋权法和客观赋权法各有优劣之分,本文拟建议采用主观赋权与客观赋权相结合的方法来确定权重。
(二)评价体系
对W区表层土壤中全量元素构建评价体系,结合因子分析结果,构建指标1为Co-Cr-Ge-Ni-V元素组合,该类元素具有相同的地球化学性质,受地质背景影响,在地区分布具有一定的稳定性;指标2为Mn-N元素组合,影响因素较复杂,可能与农业生产有关;指标3为Mn-N元素组合,影响因素较复杂,可能与农业生产有关;指标4为As-Cd-Pb-Se元素组合,该类元素相关系数较高,分析认为受当地工业企业生产和农业生产影响,与人类活动有关;指标5为Cr-F-Mo-Ni该类元素主要受当地的工业企业生产和农业生产有关。
作者介绍:
顾洲一(1991-),男,浙江湖州人,讲师,主要研究方向为综合评价;沈星(1991-),男,浙江湖州人,工程师,主要研究方向为环境咨询、生态管理;臧秦加(1995-),男,浙江长兴人,中级经济师,主要研究方向为基层治理。