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重金属污染分析报告一、 问题整体分析问题一：分类汇总，统计各功能区不在金属标准范围之内的百分比污染程度=各地区重金属浓度/标准浓度探索分析，用均值代替异常值 异常数 据处理分析功能区的污染程度是否有区别重金属在各地区的污染情况各地区重金属污染程度 单因素方差分析 问题二：对各功能区进行主成分分析第一主成分因子与原因子之间的相关性 相关分析 因子分析选取第一主成分 因子 二、 异常值检验和处理1. 问题分析探索分析,找出奇异数据，冰用均值代替奇异值。2. 操作步骤 Analyze-Descriptive Statistic -Explore3. 结果分析u 取样点的异常值和8种主要重金属元素浓度的异常值（参见附录一）表格 1：取样点的异常值功能区12345x22674y1798110352、9095、10510海拔79、93276、30897观察数据，并将异常值数据用均值进行替换。三、 问题一的求解： 针对问题一，这里从三个方面进行比较得出不同功能区的中金属污染浓度。1) 分析不同功能区的污染程度是否有区别1. 问题分析分析不同功能区的污染程度是否有区别，采用单因素方差分析。2. 操作步骤 Analyze -Compare Means -One-Way ANOVA -Options-Post Hoc-Contrast3. 结果分析u LSD法多重分析结果（数据参见附录二） 观察数据得知：发现相伴概率有些大于0.05，有些小于0.05，对于AS中金属，各功能区之间污染程度存在区别。2) 分析各元素在各功能区的污染情况1. 问题分析分类汇总（统计不同功能区不在金属标准范围的百分比）2. 操作步骤Data-Aggregate3. 结果分析u 不同区域重金属污染程度表格 2 不同区域重金属污染程度生活区（1）工业区（2）山区（3）交通区（4）公园绿地区（5）As68.20%63.90%18.20%51.40%74.30%Cd72.70%86.10%31.80%79%54.30%Cr45.50%41.70%22.70%36.20%25.70%Cu77.30%94.40%27.30%82.60%68.60%Hg65.90%75%36.40%58.70%60%Ni27.30%44.40%19.70%19.60%14.30%Pb59.10%80.60%19.70%66.70%40%Zn38.64%22.22%81.82%27.54%48.57% 观察数据得知，不同区域的不同污染物的污染程度，从中可以看出 在生活区和工业区污染程度最多的元素是As、Cd、Cu、 在山区污染程度最多的元素是Zn 在公园绿地区污染程度最多的元素是As、Cu、Hg 在交通区污染程度最多的元素是Cd、Pb3) 比较各地区重金属元素污染程度1. 问题分析要求重金属的污染程度,用污染度来刻画,即各地区的重金属污染浓度与重金属标准浓度的比例。这里不考虑重金属毒性，即默认毒性一样。2. 操作步骤求各地区的重金属污染浓度与重金属标准浓度的比值。3. 结果分析u 将生活区、工业区、山区、交通区、公园绿地区用i表示。i=(1、2、3、4、5)设八种重金属元素的浓度用表示，As (g/g)、Cd (ng/g)、Cr (g/g)、Cu (g/g)、Hg (ng/g)、 Ni (g/g)、 Pb (g/g)、 Zn (g/g)分别为j=(1、2、8) 对数据进行处理分别求出各地区各金属元素的平均浓度，根据公式 （1）计算得各数据如下表所示：表格 3：地区各金属元素的平均浓度 J I As (g/g)Cd (ng/g)Cr (g/g)Cu (g/g)Hg (ng/g)Ni (g/g)Pb (g/g)Zn (g/g)生活区6.27289.9669.0249.4093.0418.3469.11237.01工业区7.25393.1153.41127.54642.3619.8193.04277.93山区4.04127.0027.5823.9930.0011.9357.4585.61交通区5.71360.0158.0562.21446.8217.6263.53242.85公园区6.26280.5443.6430.19114.9915.2960.71154.24已知重金属平均浓度：表格 4：8种主要重金属元素的标准浓度值元素平均值标准偏差范围As (g/g)3.60.91.85.4Cd (ng/g)1303070190Cr (g/g)3191349Cu (g/g)13.23.66.020.4Hg (ng/g)3581951Ni (g/g)12.33.84.719.9Pb (g/g)3161943Zn (g/g)69144197u 设重金属元素污染程度,则， (2)根据数据及公式(2)可得各区域的重金属元素污染程度：表格 5：各区域的重金属元素污染程度jciAs (g/g)Cd (ng/g)Cr (g/g)Cu (g/g)Hg (ng/g)Ni (g/g)Pb (g/g)Zn (g/g)生活区1.742.362.233.742.661.492.233.43工业区2.013.021.729.6618.351.613.004.03山区1.120.980.891.820.860.971.851.24交通区1.592.771.874.7112.771.432.053.52公园区1.742.161.412.893.291.241.962.24由于不考虑重金属毒性，将各重金属的污染性视为相同，则各地区金属元素总体的污染程度即： （3）所以： 经计算，可以得到以下关系式； ；即： 该城区内不同区域重金属的污染程度工业区交通区生活区公园绿地区山区4. 结论：该城区内不同区域重金属的污染程度：工业区交通区生活区公园绿地区山区四、 问题二的求解：1. 问题分析：题目要求提取因子对不同产品进行分析，故采取因子分析法，分功能区进行因子分析，然后对提取出来的因子与原变量进行相关性分析。2. 操作步骤： Analyze-Data Reduction -Factor-Descriptives -Extraction -Rotation-Scores-Options3. 结果分析（以功能区1为例）：1） 因子分析n Bartlett球度检验的零假设相关系数矩阵是一个单位阵。n KMO检验和Bartlett球度检验表格 6：KMO检验和Bartlett球度检验检验值标签值KMO检验值0.838Bartlett球度检验相伴概率0.000从表得知：1) KMO值为0.838，根据标准，KMO值应该大于0.6，适合因子分析。2) Bartlett球度检验的相伴概率为0.000，小于显著性水平0.05，因此拒绝Bartlett球度检验的零假设，认为适合因子分析。n 因子提取的结果表格 7：因子提取Component方差贡献（特征值）方差贡献率累计方差贡献率13.90348.79148.79121.43917.98366.77430.80410.04976.82340.5607.00483.82650.4225.27089.09660.3604.50093.59670.2693.36196.95780.2433.043100.000从表得知：提取特征值大于1的因子，这里提取了前两个因子，累计方差贡献率为66.774。其他功能区的类似，进行因子提取。2） 第一主成分与原因子变量之间的相关分析表格 8：第一主成分与原因子变量之间的相关分析相关性生活区工业区交通区公园绿地区山地区As.849*.918*-0.158-0.06-.424*Cd0.159-0.1.819*.688*.903*Cr.718*.653*.522*0.3210.073Cu.748*0.316.759*.843*0.088Hg0.1670.096.501*.567*.288*Ni.821*.800*.221*0.2240.035Pb0.1060.245.890*.840*.876*Zn.500*0.18.885*.861*.796*由上表得：生活区：含量较高的是As、Cr、Cu、Ni。 工业区：含量较高的是Ni、 Cr、As。 交通区：含量较高的是Cd、Cu、Zn、Pb。 绿地公园区：含量较高的是Cd、Cu、Zn、Pb。 山地区：含量较高的金属元素是Zn、Cd、Pb。5. 结论：重金属污染原因 由问题（1）的数据分析得出重金属的污染主要在工业区。其污染的主要来源有金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆放等。 交通区污染主要体现为大气污染，来自汽车尾气排放的大量含重金属的有害气体和粉尘。 生活区重金属污染居中，重金属的主要来源有生活垃圾、污水、医疗垃圾和细菌等。 公园绿地区重金属污染程度较轻，其主要来源有农业农药和化肥。附录：附录一v 8种主要重金属元素浓度的异常值分析As2：21.87、18.383：10.99、8.04：16.58、30.13、23.725：11.68Cd1：1044.5、614.0、756.42：1092.93：407.64：1213.5、886.6、1619.85：1024.9、907.0Cr1：94.78、744.46、172.292：285.583：173.34、92.764：258.15、159.45、920.84、112.19、306.025：18.11、18.11Cu1：248.852：308.61、2528.483：69.064：151.64、1364.85、277.825：143.31Hg1：5502：950.0、13500.0、1801.03：206.794：800.0、16000.0、1714.29、13800.05：1339.29Ni1：32.83：45.45、74.03、32.074：142.5、40.055：29.1Pb1：472.48、228.642：434.8、381.64、178.83：57.47、83.44、113.844：181.48、133.725：227.4、114.13、140.62、180.05Zn1：602.04、1013.47、2893.472：966.73、1417.86、162