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文檔簡介
ICS13.020.40
CCSZ18
SDEPI
團體標準
T/SDEPIXXX—2023
土壤有機物來源解析技術(shù)指南
Technicalguideforsourceapportionmentofsoilorganicmatter
（征求意見稿）
2023-XX-XX發(fā)布2023-XX-XX實施
山東省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會??發(fā)布
T/SDEPIXXX—2023
土壤有機物來源解析技術(shù)指南
1范圍
本文件規(guī)定了土壤有機物污染樣品采集、主成分分析模型方法和結(jié)果表達分析等內(nèi)容。
本文件適用于指導耕地、林地、工礦用地、交通用地等開展土壤有機物來源解析工作。
2規(guī)范性引用文件
本文件內(nèi)容引用了下列文件中的條款。凡是未注明日期的引用文件，其有效版本適用于本指南。
GB/T18834土壤環(huán)境詞匯
GB/T14550土壤中六六六和滴滴涕測定的氣相色譜法
GB/T36197土壤質(zhì)量土壤采樣技術(shù)指南
GB37822揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準
HJ/T166土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范
HJ605土壤和沉積物揮發(fā)性有機物的測定吹掃捕集氣相色譜/質(zhì)譜法
HJ642土壤和沉積物揮發(fā)性有機物的測定頂空/氣相色譜/質(zhì)譜法
HJ25.1場地環(huán)境調(diào)查技術(shù)導則
HJ25.2場地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)導則
HJ703土壤和沉積物酚類化合物的測定氣相色譜法
HJ743土壤和沉積物多氯聯(lián)苯的測定氣相色譜-質(zhì)譜法
HJ784土壤和沉積物多環(huán)芳烴的測定高效液相色譜法
HJ805土壤和沉積物多環(huán)芳烴的測定氣相色譜-質(zhì)譜法
HJ834土壤和沉積物半揮發(fā)性有機物的測定氣相色譜-質(zhì)譜法
HJ911土壤和沉積物有機物的提取超聲波萃取法
HJ1019地塊土壤和地下水中揮發(fā)性有機物采樣技術(shù)導則
HJ1021土壤和沉積物石油烴（C10-C40）的測定氣相色譜法
3術(shù)語及定義
下列術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1
主成分分析PrincipalComponentAnalysis（PCA）
主成分分析是一種數(shù)據(jù)降維的方法，通常用于通過將數(shù)量很多的變量轉(zhuǎn)換為仍包含集合中大部分信息
的較少變量來降低數(shù)據(jù)集的維數(shù)。
3.2
土壤有機物方差貢獻率VarianceContributionRateoforganicmatterinsoil
土壤有機物方差貢獻率是指在土壤有機物中，一個主成分所能夠解釋的方差占全部方差的比例，這個
值越大，說明土壤有機物的主成分綜合原始變量信息的能力越強。
3.3
1
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Bartlett球形檢驗Bartlett'sTestofSphericity
Bartlett球形檢驗是一種檢驗各個變量之間相關(guān)性程度的檢驗方法。一般在做因子分析之前都要進行
Bartlett球形檢驗，用于判斷變量是否適用于做因子分析。
3.4
碎石圖ScreeGraph
碎石圖是關(guān)于有機物各主成分及其特征值的圖形，可以根據(jù)特征值下降的坡度來確認需要選擇的主成
分個數(shù)。
4土壤有機物污染樣品采集
4.1布點
宜采用HJ/T166土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范進行布點。
4.2樣品采集
宜采用GB/T36197土壤質(zhì)量土壤采樣技術(shù)指南和HJ1019地塊土壤和地下水中揮發(fā)性有機物采樣
技術(shù)導則進行樣品采集和貯存，土壤樣品的保存和流轉(zhuǎn)執(zhí)行HJ25.1、HJ25.2和HJ/T166的相關(guān)規(guī)定。
4.3樣品檢測
土壤樣品有機物測試項目及方法見表1。
表1有機物檢測方法及標準
測試項目檢測方法參考標準
1,2-二氯乙烷
二氯甲烷
四氯乙烯吹掃捕集/氣相色譜質(zhì)譜法HJ605
苯頂空/氣相色譜-質(zhì)譜法HJ642
甲苯
三氯氟甲烷
2-甲基萘氣相色譜-質(zhì)譜法HJ834
萘
芴
菲
蒽高效液相色譜法HJ784
熒蒽氣相色譜-質(zhì)譜法HJ805
芘
苯并(a)蒽
?
2
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苯并(k)熒蒽
苯并(g,h,i)苝
苯酚
石油烴（C??-C??）氣相色譜法HJ1021
5主成分分析模型方法
5.1模型原理
主成分分析（PCA）原理是設(shè)法將原來變量重新組合成一組新的互相無關(guān)的幾個綜合變量，同時根據(jù)
實際需要從中可以取出幾個較少的綜合變量盡可能多地反映原來變量的信息的統(tǒng)計方法。
主成分分析法是一種數(shù)學變換的方法，把給定的一組相關(guān)變量通過線性變換轉(zhuǎn)化為另一組不相關(guān)的變
量，這些新的變量按照方差依次遞減的順序排列。假設(shè)對p個變量進行了n次測量/觀測，那么原始測量數(shù)
據(jù)的矩陣表示如下：
......................（1）
x11?x1p
X=???
xn1?xnp
其中，表示如下：
xi
......................（2）
x1i
xi=?,i=1,2,…,p
引入一個新變量F，是原來P個變量的線性組xni合，表示如下：
......................（3）
......................（4）
F1=α11x1+α21x2+...+αp1xp
F2=α12x1+α22x2+...+αp2xp
......................（5）
??
或者......................（6）
Fp=α1px1+α2px2+...+αppxp
其中，+......................（7）
Fi=α1ix1+α2ix2+...+αpixp(i=1,2,…,p)
新變量F2還需2滿足以2下要求：2（1）Fi和Fj（i≠j）不相關(guān)；（2）F1的方差大于F2，以此類推。這樣
α1kα2k+α3k+…+αpk=1(k=1,2,…,p)
F1中就包含了原數(shù)據(jù)庫中最多的信息，F(xiàn)2中包含的信息是除F1外最多的，以此類推。經(jīng)過以上計算，得
到的Fi就是原數(shù)據(jù)信息中包含的第i個主成分。
5.2主要計算流程
應用主成分分析（PCA）方法對有機物的來源進行解析，主要計算流程包括數(shù)據(jù)標準化、計算相關(guān)系
數(shù)矩陣、計算特征值和特征向量、特征值排序、選擇主成分、構(gòu)建變換矩陣和數(shù)據(jù)投影等環(huán)節(jié)，見圖1。
3
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圖1PCA主要計算流程
5.3數(shù)據(jù)標準化
對土壤有機物污染原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，使得每個特征的均值為0，方差為1，以消除不同特征
的量綱差異。
對于一組樣本資料X，其中有m個觀測值x1，x2，…，xm，共n個樣。
......................（8）
x11?x1m
X=???
xn1?xnm
（1）計算每一列的平均值
1n
μi=n