数据分析
2020-01-15 · 技术研发知识服务融合发展。
中地数媒
由表5-7中统计结果可知，氟在南阳盆地的土壤中虽广泛存在，但是随地理位置、土壤的埋深层位以及岩性的变化而有所差异。而且可以初步得出以下认识：
（1）土壤中总氟和水溶性氟最大值均出现在埋深70～90cm，最小值出现在0～20cm的层位，即在所调查的埋深层位100cm以内的土壤中氟含量在表层有一定的贫化现象，随着埋深的增加存在一种先增大达到最大值，然后有所减小的趋势。经计算可知，水溶性氟均值为20.19mg/kg，总氟均值为590.33mg/kg，水溶性氟含量远高于地下水中的氟含量。
图5-16 南阳盆地地下水样采集点及取样坑分布图
表5-7 南阳盆地土壤样品中不同类别氟含量特征参数统计表
（2）受地理环境条件的影响，土壤中总氟和水溶性氟的极值出现在不同的区域，但是不论氟含量多少，随不同地理位置环境条件的变化，土壤包气带对水氟迁移的影响都发挥着重要作用，在一定程度上能够调节所在区域地下水中的氟含量。
（3）而由实验统计数据可以看出，2号、5号、6 号、7 号取样坑中土样岩性单一，其中7号取样坑中各层土样岩性均为黏土，而2号、5号、6号取样坑中各层土样岩性则均为亚黏土；1号、9号、14号取样坑中土样岩性在纵向上表现为黏土亚黏土互层；15号取样坑中则为细砂粉砂互层。不同土样水溶性氟含量差别大，变化范围为1.17～197.62mg/kg，均值为20.19mg/kg；总氟含量变化范围为290.66～941.45mg/kg，均值为590.33mg/kg。根据《中国土壤元素背景值》所提供的资料，全国土壤淋溶层氟含量最小值为50mg/kg，最大值为3467mg/kg，算术平均值为478mg/kg，河南省土壤淋溶层氟含量最小值为192mg/kg，最大值为962mg/kg，算术平均值为406mg/kg。由此可见，南阳盆地土壤包气带中的氟含量偏高。
为掌握氟在各取样坑中垂向分布情况，分别绘制出土壤总氟含量与水溶性氟含量在不同取样坑中的垂向分布图（图5-17），并汇总各取样坑相同取样深度的土样数据绘制出南阳盆地氟在垂向上的变化总趋势图（图5-18）。
图5-17 8个取样坑中氟在垂向上的分布图
图5-18 南阳盆地氟在垂向上的分布总趋势图
由图5-17可以发现如下规律：
（1）在所选的8个有代表性的样品中，氟在垂向上的分布情况有相似的变化趋势，即不论是单一岩性还是多岩性互层，在1m左右的取样深度范围内，随着深度的增加，总氟含量和水溶性氟含量也总体呈现先增大后减小的趋势，拐点大致出现在90cm深度，这种趋势可以由1号、5号、6号、7号、9号、14号样坑清晰地看出。图5-18中氟在垂向上的变化趋势也为这种现象提供了有力的佐证。
（2）但在不同的取样坑中，氟的含量以及变化幅度存在较大的差异。尤其值得注意的是，总氟含量虽然整体呈增大的趋势，但在0～90cm的深度内，其含量变化曲线一般都存在着多个峰值和谷值，这显然是对地下水动态变化的响应所致。由于本区域地下水动态类型为入渗-蒸发型，地下水的垂直交替作用比较强烈，包气带中包括氟在内的盐分随大气降水的入渗以及地下水周期性的上下波动进行不断地周转，或由包气带进入地下水中，或被土壤吸附，从而在土壤包气带中再次分配。随着时间的增长，在这种动态变化向趋于平衡状态演化时，停留在土壤包气带中的氟就会产生相对稳定的分布特征。这种分布是稳态的，具有周期性涨落的特点，即它在短时间内的分布特征是存在差异的，这种差异甚至较为显著，但是在较长时间范围内的一个周期内其分布特征大致稳定。因此，短时间内地下水交替作用强烈且变动频率高的地区土壤中总氟以及水溶性氟含量随深度的变化幅度较大，且变动频率较高。而在长时期的周期变动中，土壤中总氟以及水溶性氟含量随深度的变化应该有一个较为稳定的趋势。但这种趋势会随干扰因素的不同及干扰强度的增强而产生超出正常涨落变化范围内的现象。
对于图5-18中氟含量在垂向变化趋势的原因，除岩性影响外，可能是由两种不同过程的共同作用造成的：
第一种是地表水或大气降水下渗过程中由于与土壤强烈的交替吸附作用以及强烈的淋洗作用，土壤中的水溶性氟向下运移聚集，从而使氟在垂向上有增大的趋势；此外，当大气降水入渗转化的土壤水遇到上部土壤颗粒较粗下部较细的包气带结构（如1号、9号以及15号取样坑）时，由于下部土壤颗粒较细，结构密闭紧实，土壤水的流动相对变慢，这种密实的结构起到一定阻水作用的同时也为土壤中的黏土类矿物吸附氟创造了条件。当然，土壤表层植物的根系对氟的吸收同化作用以及超渗产流的侧向淋滤作用也会对表层土壤中氟的贫化现象产生一定的影响。
第二种是潜水通过毛细作用上升过程中将地下水中的氟带入支撑毛细水上部附近的土壤中，在蒸发浓缩作用下出现“水走盐留”的现象，或者通过化学反应而被固定在土壤之中，从而使氟在潜水面上部局部积累，而这两种过程若出现交集必然使氟在垂向上的变化出现局部的峰值。
由于所选取的8个有代表性的取样坑中地下水的埋深为1～2m，而图5-18中峰值所处的位置为90～100cm，距潜水面约0～10cm，这个层位也应该是氟的局部富集带。因此，南阳盆地土壤中氟在垂向90～100cm埋深处出现峰值就不难理解了。
自氟出现峰值的埋深至潜水面处，水的交替作用更为频繁，频率更大，地下水与土壤氟的交替吸附作用更为均衡和持久，使氟的迁移和富集作用趋于动态平衡，而氟在地下水和土壤中由于交替吸附作用而达到平衡时，土壤中氟的动态含量与其吸附容量存在较大差距，而即使是氟的局部富集层位也不能达到氟的吸附饱和状态，所以，局部富集带下氟的含量存在一个较为明显的降低趋势，其含量变化幅度如图5-19所示。由图5-19 可知，总氟含量的变化幅度远大于水溶性氟的变化幅度，因此，总氟含量的降低不只是由于水溶性氟的降低所致，而是在多种物理化学作用下不同类型氟的综合变化的结果，地下水与土壤之间的各种作用对水溶性氟含量在垂向上的变化影响较为明显。
据统计可得出8个取样坑中各不同岩性的氟含量见表5-8，绘制出岩性与水溶性氟含量及总氟含量之间的变化关系图（图5-20）。
由图5-20可以看出，随着岩性由黏土—亚黏土—粉砂—细砂的变化，土壤粒径明显增大，而这种岩性变化对水溶性氟含量的影响较有规律：即在原生土壤或人工扰动不强烈的土壤中，随着土壤粒径的增大水溶性氟含量呈逐步降低的趋势。而岩性与总氟含量之间的关系较复杂，黏土及细砂中总氟含量相对于亚黏土和粉砂偏低，相差约10mg/kg，但都在580mg/kg以上，所以得出粒径的变化对总氟含量的影响不显著，这可能是受土样在垂向上位置的变化和矿物成分及含量共同影响所致。
图5-19 90～100cm埋深处氟含量变化幅度
图5-20 南阳盆地土样岩性与氟含量关系图
表5-8 8个取样坑中不同岩性的氟含量统计表
包气带作为氟在环境中迁移、转化和富集过程中的交换器和调节器，受不同地区的岩性、矿物成分以及地下水交替条件的影响，氟在其水平和垂向的含量和形态会有所差别，进而影响其调节能力。但无论其调节能力如何，包气带中氟含量都明显高于水中的氟含量。因此，包气带的调节作用在氟的迁移聚集过程中至关重要，土壤包气带与地下水中的氟存在密切的联系。
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数据分析是指用适当的统计分析方法对收集来的数据进行分析，提取有用信息和形成结论而对数据加以详细研究和概括总结的过程，最后再通过得到的结论应用到行业中解决实际问题
也就是说数据分析是在一批看似无用或杂乱无章的数据中将信息集中和提炼出来，总结研究对象的内在规律。
