基于BME方法融合兩種測定數(shù)據(jù)的土壤重金屬空間預(yù)測.pdf

1、空間分布預(yù)測是區(qū)域土壤重金屬污染評價的重要一環(huán)，而土壤密集采樣及重金屬含量測定是保證空間預(yù)測精度的基礎(chǔ)。目前，土壤重金屬含量測定主要方式有兩類:一是以ICP等儀器測定為代表的傳統(tǒng)實驗室測定方式，優(yōu)點是誤差小、準(zhǔn)確率高，缺點是過程復(fù)雜、周期長、費用高;二是以X-Ray儀器測定為代表的快速測定方式，優(yōu)點是試樣制備過程簡短、分析時間短、多元素即時測定等，缺點為精度差，結(jié)果具有模糊性。因此，如何在土壤重金屬空間建模及預(yù)測中綜合利用這兩類不同精度

2、的數(shù)據(jù)，達(dá)到分析成本和計算精度的平衡值得研究。
　　鑒于此，本研究選取武漢市七大主城區(qū)之一——青山區(qū)作為實驗區(qū)域。首先，采集96個20厘米以內(nèi)的表層土壤樣品，用兩種方式測定土壤中重金屬Cu和Zn的含量:用X-Ray和ICP測定38個樣品，用X-Ray測定剩余58土壤樣品。然后，基于同時用兩種方式測定的土壤重金屬含量數(shù)據(jù)，分析兩種方式所測結(jié)果的相關(guān)性。結(jié)果表明，對于Cu和Zn含量，X-Ray所測結(jié)果與ICP所測結(jié)果相關(guān)系數(shù)分別為0.

3、634和0.887，均為極顯著相關(guān)，因此X-Ray所測結(jié)果可以可靠的作為軟數(shù)據(jù)運用于空間預(yù)測分析。最后，為比較在不同數(shù)據(jù)的利用方式下，不同空間預(yù)測方法的優(yōu)劣，本文選用5種空間預(yù)測方案，分別是:只使用ICP所測結(jié)果的普通克里格(HOK);使用ICP所測數(shù)據(jù)和X-Ray硬化后數(shù)據(jù)的普通克里格(HMOK);以ICP所測數(shù)據(jù)為主變量，以X-Ray硬化后數(shù)據(jù)為輔助變量的協(xié)同克里格(CK);以X-Ray所測的推薦值為中值，X-Ray所測的誤差值組成

4、均一分布形式的軟數(shù)據(jù)，聯(lián)合ICP所測數(shù)據(jù)（硬數(shù)據(jù)），使用貝葉斯最大熵(BME)方法進(jìn)行預(yù)測(BME_I);以X-Ray所測的推薦值為期望值，考慮X-Ray所測的誤差值組成高斯分布形式的軟數(shù)據(jù)，聯(lián)合ICP所測數(shù)據(jù)（硬數(shù)據(jù)），使用BME方法進(jìn)行預(yù)測(BME_N)。
　　空間預(yù)測表明:(1)各種方法所得結(jié)果中，重金屬含量的空間分布形式類似，Cu和Zn含量都是北部區(qū)域高于南部區(qū)域;(2) BME方法所得結(jié)果能克服克里格類方法的平滑效應(yīng)。而

5、精度驗證與比較的結(jié)果表明:(1)對于Cu和Zn，BME方法所得結(jié)果的精度明顯優(yōu)于克里格類方法所得結(jié)果的精度;(2) BME方法中，BME_N的精度要高于BME_I的精度，說明相較于均一分布，高斯分布可能更接近于X-Ray測定結(jié)果所表達(dá)的信息。
　　本研究的意義在于:拓展了空間地統(tǒng)計方法，而且基于X-Ray的軟數(shù)據(jù)利用方式也拓展了BME方法的應(yīng)用方式;X-Ray所測數(shù)據(jù)的有效利用，降低了土壤重金屬含量測定成本，同時保證了一定的空間預(yù)