一种评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法技术

一种评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，先随机多点混合地采集土壤样本，获得多个土壤样本；再将土壤样本进行前处理后，检测重金属的含量，将样本重金属含量的相关数据存储在数据库中；采用数理统计校验、背景校验、空间校验三种方式对存储的相关数据进行处理；统计异常数值，将异常数值评定为三个等级；对异常数据进行复测，校正，更新数据。本发明专利技术解决非专业人员由于数理统计、地统计学以及土壤环境科学等方面知识的欠缺，无法识别土壤重金属含量数据中异常数据的问题，可在土壤污染评价、修复决策制订等过程中减少误判。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境检测
，特别涉及一种通过多种校验方法来评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法。
技术介绍
随着我国经济的不断发展，工业化水平不断提高，金属矿山的无序开采以及工业垃圾的不合理处置、污水灌溉、化肥、农药等的过度使用造成土壤重金属污染严重，进而威胁农产品质量安全，例如湖南镉大米事件。国家高度重视土壤重金属污染的修复和治理工作。获取客观、真实的土壤重金属含量数据是开展上述工作的基础。由于土壤重金属来源复杂，含量数据变化幅度大；并且实验测试过程繁杂、分析误差大，获取的土壤重金属含量数据是否真实，很难辨别真伪。通常需要大量的重复检测、多个平行试验、庞大的数据量和工作量，才能获得客观、有效的重金属数据，进而反应调查区域土壤重金属污染水平。因此，目前急需一种对检测到的土壤重金属含量大样本数据中异常数据的评价方法，能够真实、客观地评价调查区域土壤重金属含量污染水平，为后续是否复测该元素提供参考。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，通过多种校验方法对同一批土壤样本的一种或多种重金属含量数据进行评价，综合评价结果后进行异常程度划定。解决非专业人员由于数理统计、地统计学以及土壤环境等方面知识的欠缺，无法识别土壤重金属含量数据中异常数据，进而在土壤污染评价，土壤修复决策制订等过程中产生误判的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，包括以下步骤：步骤1：采用随机多点混合方式采集土壤获得多个土壤样本；步骤2：将所述土壤样本进行前处理后检测重金属的含量，将土壤样本重金属含量的相关数据存储在数据库中；步骤3：采用三种校验方法分别对所述土壤样本重金属含量数据进行数据校验，步骤包括：3a.数理统计校验，通过组间数据差异比较，筛选出异常数值，获得并存储所述异常数值的信息；3b.背景校验，根据调查区域土壤重金属背景含量设定正常区间，筛选并存储土壤样本重金属含量数据中没有落入所述正常区间的异常数值信息；3c.空间校验，通过土壤样本的空间数据之间的关联，筛选出异常数值，获得并存储所述异常数值的信息；所述三种校验的顺序不做限制；步骤4：根据异常数值对所述土壤样本重金属含量数据进行统计，被步骤3中的一种校验方法评价为异常数值的定级为轻度异常；被步骤3中的两种校验方法(其中一种校验方法为空间校验)评价为异常数值的定级为中度异常；被步骤3中的三种校验方法都评价为异常数值的定级为重度异常。步骤5：对校验出的异常点进行重金属含量的复测，将复测值与初始值对比，评价该点重金属含量数据是否异常，根据评价结果，校正重金属含量数据。进一步地，还包括对所述异常数值进行统计后按照异常等级排列筛选异常样本的信息的步骤。进一步地，在步骤1中，所述采集土壤样本为在GPS的定位基础上，用不锈钢土钻、土刀采集样方0～20cm表层土壤，并且包括除去非土壤介质的步骤，如植物根系、叶片等。进一步地，步骤1中所述随机多点混合方式为在土壤上按照S形线路多点采样，每个采样单元的样点数不少于5个。更进一步地，采用5点法采样，每个采样单元的样点包括正方形4个顶点和中心点；混合样点的土壤后，用四分法取对角土壤样品的混合作为待测的土壤样本。进一步地，在步骤2中，所述前处理包括将土壤样品在室内自然风干、研磨土壤样品、过100目筛的步骤；所述重金属为铜、锌、铅、镉、镍、铬、砷和汞中的任一种或任意组合，所用的检测方法为各重金属的国家标准检测方法。进一步地，在步骤2中，所述数据库为利用SQLServer软件创建的存储重金属含量数据的数据库。进一步地，在步骤3a中，设置数据标准差的倍数选择相应的置信区间，分别计算数据的均值M和标准差S，筛选出落入置信区间之外的数值作为异常数值。进一步地，进行步骤3b中的所述背景校验时，设置调查区域土壤重金属背景含量的95％分位值和5％分位值之间为正常区间。进一步地，在步骤3c中，所述空间校验的计算公式为： I i = n ( x i - x ‾ ) Σ j = 1 n W i j ( x j - x ‾ ) Σ i = 1 n ( x i - x ‾ ) 2 ]]>其中n为变量x的观测次数，xi、yi分别为位置i和位置j的检测值，是所有观测值的平均值，Wij是空间权重矩阵值，将I值与预设的阈值范围进行比较，超出阈值范围的数值为异常数值。进一步地，在步骤5中，根据用户需求选择相应异常等级的样点进行复测，并将复测含量与初始值进行比对，评价该点重金属含量数据是否异常，根据复测结果，校正重金属含量数据。本专利技术技术方案具有如下有益效果：1.本专利技术通过对大量的土壤样本中重金属含量数据分析整理评价，可以实现对每个样品重金属含量数据异常程度进行定级，通过进一步复测，校正重金属含量数据，节省检测成本；2.解决非专业人员由于数理统计、地统计学以及土壤环境等方面知识的欠缺，无法识别土壤重金属含量数据中异常数据的问题，进而在土壤污染评价，修复决策制订等过程中产生误判的问题；3.本专利技术提供了三种校验重金属含量数据异常程度的方法，并通过综合三种校验结果，进行异常等级的划分，避免了单一方法评价的偶然性和主观性，使土壤重金属调查数据更加精确可靠。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，其特征在于，包括以下步骤：其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用随机多点混合方式采集土壤获得多个土壤样本；步骤2：将所述土壤样本进行前处理后检测重金属的含量，将土壤样本重金属含量的相关数据存储在数据库中；步骤3：采用三种校验方法分别对所述土壤样本重金属含量数据进行数据校验，步骤包括：3a.数理统计校验，通过组间数据差异比较，筛选出异常数值，获得并存储所述异常数值的信息；3b.背景校验，根据调查区域土壤重金属背景含量设定正常区间，筛选并存储土壤样本重金属含量数据中没有落入所述正常区间的异常数值信息；3c.空间校验，通过土壤样本的空间数据之间的关联，筛选出异常数值，获得并存储所述异常数值的信息；步骤4：根据异常数值对所述土壤样本重金属含量数据进行统计，被步骤3中的一种校验方法评价为异常数值的定级为轻度异常；被步骤3中的两种校验方法(其中一种校验方法为空间校验)评价为异常数值的定级为中度异常；被步骤3中的三种校验方法都评价为异常数值的定级为重度异常。步骤5：根据要求选择不同异常程度的土壤样品进行重金属含量复测(3个独立个人同时复测)，将复测结果与初始值进行对比分析，复测结论包括以下情况：初始值和复测值含量一致(含量差异低于10％)，则认为该点复测值与初始值相同，该点重金属数据尽管异常，但客观存在。复测值与初始值数值差异在10％以上，且数值按照预判的趋势升高或者降低，表明该点重金属初始数据测试有误，需要进行校正；复测值与初始值数值差异幅度在10％以上，但数值变化与预判结果相反，表明该点初始测试有误，复测之后的土壤重金属含量客观存在，实际就是高值或低值异常点。...

【技术特征摘要】
2016.04.13 CN 20161022778931.一种评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，其特征在于，包括以下步骤：其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用随机多点混合方式采集土壤获得多个土壤样本；步骤2：将所述土壤样本进行前处理后检测重金属的含量，将土壤样本重金属含量的相关数据存储在数据库中；步骤3：采用三种校验方法分别对所述土壤样本重金属含量数据进行数据校验，步骤包括：3a.数理统计校验，通过组间数据差异比较，筛选出异常数值，获得并存储所述异常数值的信息；3b.背景校验，根据调查区域土壤重金属背景含量设定正常区间，筛选并存储土壤样本重金属含量数据中没有落入所述正常区间的异常数值信息；3c.空间校验，通过土壤样本的空间数据之间的关联，筛选出异常数值，获得并存储所述异常数值的信息；步骤4：根据异常数值对所述土壤样本重金属含量数据进行统计，被步骤3中的一种校验方法评价为异常数值的定级为轻度异常；被步骤3中的两种校验方法(其中一种校验方法为空间校验)评价为异常数值的定级为中度异常；被步骤3中的三种校验方法都评价为异常数值的定级为重度异常。步骤5：根据要求选择不同异常程度的土壤样品进行重金属含量复测(3个独立个人同时复测)，将复测结果与初始值进行对比分析，复测结论包括以下情况：初始值和复测值含量一致(含量差异低于10％)，则认为该点复测值与初始值相同，该点重金属数据尽管异常，但客观存在。复测值与初始值数值差异在10％以上，且数值按照预判的趋势升高或者降低，表明该点重金属初始数据测试有误，需要进行校正；复测值与初始值数值差异幅度在10％以上，但数值变化与预判结果相反，表明该点初始测试有误，复测之后的土壤重金属含量客观存在，实际就是高值或低值异常点。2.根据权利要求1所述的评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，其特征在于：对所述异常数值进行统计后，按照异常等级排列筛选异常样本的信息。3.根据权利要求1所述的评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，其特征在于：步骤1中采集土壤样本时，使用GPS定位，用不锈钢土钻和/或土刀采集样方0～20cm表层土壤，并除去非土壤介质。4.根据权利要求1所述的评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，其特征在于：步骤1中所述随机多点混合方式为在土壤上按照S形线路多点采样，每个采样单元的样点数不少于5个。5.根据权利要求4所述的评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，其特征在于：采用5点法采样，每个采样单元的样点包括正方形4个顶点和中心点；混合样点的土壤后，用四分法取对角土壤样品的混合作为待测的土壤样本。6.根据权利要求1所述的评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，其特征在于：步骤2中所述前处理包括将土壤样品在室内自然风干、研磨土壤样品、过100目筛的步骤；所述重金属为砷、镉、铅、铬、汞、铜和锌中的一种或任意组合，使用的检测方法为各重金属的国家标准检测方法。7.根据权利要求1所述的评价土壤中重金属含量数据异常程度的方法，其特征在于：步骤2中所述数据库为利用SQLServer软件创...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，雷梅，周小勇，
申请(专利权)人：北京瑞美德环境修复有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11