關于TOC、含水率、粘土礦物對有機氯農藥在土壤中的遷移轉化規律的影響,本研究采用統計分析軟件研究了土壤剖面上有機氯農藥含量與3種理化參數之間的相關關系。
5.5.2.1污灌區
由于積差相關系數的大小并不能完全代表相關性的強弱,因此在對污灌區進行簡單相關分析的基礎上,進行偏相關分析,即在沒有其他因子影響下,各單個因子與有機氯之間的關系分析。運用SPSS統計分析軟件分析污灌區3剖面偏相關系數的結果為:含水率、TOC兩因子對有機氯有顯著意義,相關系數分別為-0.599、0.533,而粘土礦物含量對有機氯無顯著意義,其相關系數為-0.052。具體統計分析結果見表5.10。
表5.10 污灌區3剖面有機氯與理化指標之間的相關關系
偏相關分析是不考慮其他參數影響的情況下,得出含水率和TOC與有機氯農藥有很好的相關性,但是實際中影響土壤吸附有機氯的因素很復雜,因此本研究通過強行進入回歸法得到3剖面總有機氯與理化指標均值含水率、TOC、粘土礦物含量標準化回歸方程:
YOCPs=-0.622X含水率+0.595XTOC-0.052X粘土礦物含量
依據標準化的回歸系數可知道,在其他變量保持一定的條件下,TOC增加一個單位,將引起有機氯平均增加0.595個單位;含水率增加一個單位,將引起有機氯平均減少0.622個單位。由此可見,含水率和TOC與有機氯有很好的線性相關性。強行進入模型見表5.11。
表5.11 整體回歸系數分析表
a.因變量:總有機氯。
上面進行了變量參數與有機氯之間的偏相關分析和整體相關分析,均得出含水率和有機碳與有機氯有很好的相關性。但是兩者都有各自的局限性,因此,下面將采用逐步回歸的思路進一步驗證這一結果。模型運行結果見表5.12~表5.14。
表5.12 擬合模型
a.預測項:含水率;b.預測項:含水率,TOC。模型1表示只有含水率引入時的回歸情況,模型2表示引入含水率的同時再次引入TOC的回歸情況。
表5.13 方差分析
a.預測項:含水率;b.預測項:含水率,TOC;c.因變量:總有機氯。
表5.14 系數檢驗
a.因變量:總有機氯。
根據模型的擬合程度可以看出,在模型1中復相關系數R為0.410,而判定系數R2為0.168,校正的決定系數為0.144;模型2中復相關系數R為0.666,而判定系數R2為0.443,校正的決定系數為0.410。從兩個模型變異系數的改變情況及校正的R2值可見,從上到下隨著新變量的引入,模型可解釋的變異占總變異的比例越來越大。同時可以看出:隨著自變量不斷引入回歸方程,校正的R2在不斷提高,回歸方程的估計標準誤差在不斷減小。
通過模型的標準方差分析表可知回歸模型1、2的F值和α值。在α=0.05條件下進行F檢驗,模型1的自由度df1=1,df2=34,查F分布表可知,F(1)>Fp(1,34)=4.13,模型2的自由度df1=2,df2=33,查F分布表可知,F(2)>Fp(2,33)=3.28。由此可見兩模型均有統計意義。
通過模型的標準化和非標準化系數表格,分別對模型1和模型2進行t檢驗。對于模型1,在自由度n=34,α=0.05條件下,查t分布表可知:tα/2(34)=2.0345,并且常數項α=0.457,通過t檢驗可知模型1的常數項無顯著意義。對于模型2,在自由度n=33,α=0.05條件下,查t分布表可知tα/2(33)=2.0322,通過t檢驗可知模型2的所有系數都有顯著性意義。綜合模型擬合優度、方差分析的F檢驗及系數分析的t檢驗可知模型2顯著性意義較好。
根據上面分析結果可得出標準化回歸方程:
YOCPs=0.569XTOC-0.632X含水率
從標準化方程可以看出:有機氯農藥與TOC和含水率有很好的線性相關性。
通過以上3種方法,均可得出TOC和含水率與有機氯農藥有顯著的相關性。
5.5.2.2再生水灌區
運用SPSS統計分析軟件對再生水灌區土壤剖面理化參數與有機氯農藥含量之間的簡單相關分析,模型運行結果見表5.15,從表5.15中可以看出,含水率、TOC兩因子與有機氯農藥含量相關系數分別為-0.668、0.718,而粘土礦物含量與有機氯農藥含量相關系數是-0.200。由此可見,在控制了其他因素的影響下,TOC和含水率與有機氯農藥含量之間的相關性較好,粘土礦物可以認為與有機氯農藥含量之間無相關性。這與污灌區的結果一致。
表5.15 再生水灌區3剖面理化指標與有機氯之間的相關關系
通過強行進入法回歸模型運行結果見表5.16,從表中可以得到再生水灌區3剖面有機氯含量與理化指標含水率、TOC、粘土礦物含量標準化回歸方程:
YOCPs=-0.566X含水率+0.670XTOC-0.131X粘土礦物含量
表5.16 整體回歸系數分析表
a.因變量:總有機氯。
通過SPSS統計分析軟件,對再生水灌區3剖面土壤有機氯農藥含量與理化指標之間的相關關系做逐步回歸分析。模型運行結果見表5.17~表5.19。
表5.17 擬和模型
a.預測項:含水率;b.預測項:含水率,TOC。
表5.18 方差分析
a.預測項:含水率;b.預測項:含水率,TOC;c.因變量:總有機氯。
表5.19 回歸系數
a.因變量:總有機氯。
從表5.22可以得出模型2的判定系數為0.598,校正后的決定系數是0.574,可見模型的擬合程度相對較好。表5.23給出了模型的F檢驗結果,說明模型有很好的統計意義。通過逐步回歸分析得到模型2標準化回歸方程:
YOCPs=0.637XTOC-0.558X含水率
依據簡單相關分析、整體回歸分析和逐步回歸分析得到的相關系數和標準化的回歸系數可知道,含水率、TOC和粘土礦物含量3變量中,含水率和TOC兩個自變量對因變量有機氯農藥的影響起主要作用,其中TOC對土壤中有機氯含量起正向作用,含水率對有機氯含量起反向作用。這與污灌區分析得出的結論一致。
5.5.2.3清灌區
通過SPSS統計分析軟件對清灌區土壤剖面理化參數和有機氯農藥含量之間的關系做簡單的相關分析,簡相關模型運行結果見表5.20。在控制了其他兩個理化參數的情況下,單因子對土壤中有機氯農藥含量影響的相關系數,含水率、TOC和粘土礦物含量分別為:0.284、0.065、-0.053。
表5.20 清灌區3剖面理化指標與有機氯之間的相關關系
通過整體回歸法回歸模型運行結果見表5.21,從表中可以得到清灌區3剖面有機氯農藥含量與理化指標含水率、TOC、粘土礦物含量標準化回歸方程:
YOCPs=0.384X含水率+0.068XTOC-0.067X粘土礦物含量
表5.21 整體回歸系數分析表
a.因變量:總有機氯。
根據清灌區土壤剖面理化參數和有機氯農藥含量的簡相關分析可以看出,含水率、TOC和粘土礦物含量與有機氯農藥含量的相關系數非常小。整體回歸分析結果標準化系數也顯示含水率、TOC和粘土礦物含量與有機氯農藥含量無相關關系。逐步回歸分析在本灌區模型無法運行,這也和上面結論一致。同時依據上面的分析結果還可以看出:含水率在這里起正向作用,這與污灌區和再生水灌區得出的結論相反。根據該灌區土壤顆粒劃分的三線圖(見圖3.13)可知,本研究區主要土壤顆粒類型為粉質粘土,砂礫和粘粒含量相比污灌區和再生水灌區要小,水體在此灌區剖面上更新速度較快;本研究區主要灌溉水源為地下水,而在灌溉水樣中未檢出有機氯污染物;又因各采樣層位土樣有機氯檢出含量主要累積于底部三層;由此可以推測吸附到土壤上的有機氯農藥被灌溉水源不斷的淋濾并且隨水流向下遷移。
事實上,含水率、有機碳和粘土礦物含量對有機氯農藥在土壤中遷移轉換的影響作用非常復雜,就目前的研究進展而言,很難定量說明他們的作用情況。本研究的相關分析結果:在污灌區和再生水灌區,有機氯的含量與土壤TOC和含水率有很好的相關性,而且含水率呈負相關關系,有機碳呈正相關關系;清灌區分析結果卻顯示土壤理化參數含水率和TOC對土壤中有機氯農藥含量影響很小,基本無相關關系。大量的研究結果顯示:TOC對有機物農藥的吸附作用不僅與它的含量范圍有關,也受土壤其他理化參數影響,例如Lambertetal.(1965)研究結果表明:當土壤有機質含量(fom)在0.5%~40%之間,農藥的分配系數與fom成正比。清灌區TOC含量基本小于0.5%,這可能是清灌區有機氯含量與有機碳無關的一個原因。Karickhoffetal.(1979)研究了多種芳烴與氯烴在池塘及河流沉積物上的吸附,結果表明沉積物的顆粒大小一致時,兩種非極性化合物的分配系數與沉積物的有機碳含量(fOC)成正相關。關于土壤含水率對有機物遷移的影響作用研究很少,《植物化學保護》(華南農業大學,1987)一書中指出:土壤含水率密切關系到土壤微粒的空隙被除草劑溶液占據、吸附以及藥劑分子能否下滲到雜草發生部位并直接影響除草劑的淋溶性,土壤含水率還間接影響土壤微生物的活動從而影響土壤中除草劑的滯留與降解。污灌區和再生水灌區有機氯農藥與含水率之間相關性明顯,含水率在有機氯農藥向下遷移過程中起主要作用,而清灌區無此關系。本研究針對3個灌區含水率對有機物遷移影響的相關分析結果不相一致,因此無法判定含水率對有機氯起正向或負向影響,但可以確定含水率對有機氯在土壤剖面上的遷移有一定影響,為以后相關研究提供了一定依據。