用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法
2023-09-10 20:25:45 1
專利名稱：用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法
技術領域：
本發明涉及環境治理與檢查技術領域，尤其涉及一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法。
背景技術：
隨著我國煤炭利用的持續快速發展，由此產生的煤炭中有害痕量元素大氣排放問題對環境和人體健康造成的影響問題逐漸引起人們的廣泛關注。煤 炭燃燒被認為是人為源有害痕量元素大氣排放的主要來源。近年來，有害痕量元素對環境和公眾健康存在的威脅已經引起世界範圍的廣泛關注。美國《清潔空氣法修正案》(1990)公布了 11種危害人體健康和環境的痕量元素，其中包括鋪(Sb)、鈹(Be)、神(As)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、鉛(Pb)、錳(Mn)、汞(Hg)、鈷(Co)、鎳(Ni)和硒(Se)。有學者認為，在這11種有害痕量元素中，Hg、As、Se、Cd、Cr和Pb這六種元素值得特別關注。近年來，隨著我國エ業排放的有害痕量元素造成的人體中毒事件頻發，國內外學者逐漸開展有害痕量元素地球化學特徵以及排放和汙染特徵研究，對有害痕量元素的研究取得了顯著成果。中國是世界上少數的幾個煤炭利用率佔總能源結構比例超過75%的國家。隨著經濟的快速發展，煤炭消費量也隨之急劇增加。從保護環境角度來看，有害痕量元素在煤炭中的含量研究可為控制其在煤炭燃燒和利用過程的釋放提供關鍵信息。由於巨大的煤炭消費量，儘管煤炭中的有害元素極其微量，仍可造成數以噸級的汙染物排放到大氣環境中。通過掌握有害痕量元素在煤炭中的地球化學和礦物學特徵，可以獲得其在煤炭燃燒過程中進入大氣的排放量，從而有助於分析其對環境風險。在分析煤炭中有害痕量元素含量過程中，可能由於其賦存形態、礦物含量以及分布狀態引起含量確定的誤差，除此之外，隨機樣本誤差、分析誤差和樣品缺乏代表性問題也是造成誤差的重要原因。這些因素都可能在有害痕量元素含量確定過程中導致較大偏差出現，從而進ー步對估算其進入環境的排放清單造成影響。另外，含量的誤差也會對制定汙染控制對策和環境質量管理產生不利影響。在排放清單編制的過程中，有害痕量元素在煤炭中含量的確定過程中產生的誤差會對影響整個排放清單的質量。在一般的研究過程中，正態分布和對數正態分布等單ー組分分布模型經常被用來統計分析測試和數據整理結果，算木平均和加權平均是最常用到的含量數據統計方法。但實際過程中，往往因為樣本的缺乏很難對總體樣本的分布特徵進行統計推斷，尤其是當遇到難以推導出參數的區間估計和假設檢驗等問題時，常規的統計方法將不再適用。數據分布的精度很大程度上依賴於現有數據對樣本總體分布的擬合度，單一分布因其擬合度差造成不確定性較大。基於上述技術背景，有必要提出一種新的數理統計方法，能夠不依賴於正態假設，只依賴於給定的觀測信息，不需要其它的假設和增加新的觀測，更好的擬合樣本的總體分布，從而對煤炭中有害痕量元素含量的不確定性進行量化的分析方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，以解決上述問題。為了實現上述發明目的，本發明採用的技術方案如下一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，包括如下步驟第一歩，對不同類型煤炭中有害痕量元素含量的測試數據和分析數據進行收集及整理,製成數據樣本；第二歩，利用第一歩中所述的數據樣本構造經驗分布函數，再由所述經驗分布函數按設定的再抽樣次數抽取子樣本，然後對全部所述子樣本的分布進行擬合；第三步，對擬合後的全部所述子樣本的的統計量指標進行統計分析；第四步，對煤炭中有害痕量元素的不確定性進行分析，在步驟(3)獲取的統計量基礎上，結合不同類型煤炭的地球化學特徵，對有害痕量元素的不確定性及其可能的原因進行分析。在所述第一歩中，所述測試數據和分析數據包括不同類型煤炭中有害痕量元素含量數據樣本的數量和樣本值。所述第二步包括將第一歩中所述的數據樣本輸入計算機進行再抽樣模擬總體分布，其具體算法如下A、把所述樣本數據作為要求解的樣本的隨機子樣，設隨機子樣X = (X1, X2,,Xn)來自未知的總體分布F ;R(X，F)，所述隨機子樣為某個預先選定的隨機變量，所述隨機子樣是X和F的函數,要求根據子樣觀測值X = x= (X1, x2, , xn)估計R(X, F)的分布特性；B、假設Θ = Θ (F)是總體樣本分布F的某個參數,Fn是觀測樣本X = (X1,x2,···,
Xn)的經驗分布函數j= 5(Fn)是θ的估計，估計誤差如公式(I)
權利要求
1.一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，其特徵在於，包括如下步驟 第一步，對不同類型煤炭中有害痕量元素含量的測試數據和分析數據進行收集及整理，製成數據樣本； 第二步，利用第一步中所述的數據樣本構造經驗分布函數，再由所述經驗分布函數按設定的再抽樣次數抽取子樣本，然後對全部所述子樣本的分布進行擬合； 第三步，對擬合後的全部所述子樣本的統計量指標進行統計分析； 第四步，對煤炭中有害痕量元素的不確定性進行分析，在步驟(3)獲取的統計量基礎上，結合不同類型煤炭的地球化學特徵，對有害痕量元素的不確定性及其可能的原因進行分析。
2.根據權利要求I所述一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，其特徵在於在所述第一步中，所述測試數據和分析數據包括不同類型煤炭中有害痕量元素含量數據樣本的數量和樣本值。
3.根據權利要求I所述一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，其特徵在於所述第二步包括將第一步中所述的數據樣本輸入計算機進行再抽樣模擬總體分布，其具體算法如下 A、把所述樣本數據作為要求解的樣本的隨機子樣，設隨機子樣X= (X1, X2, , Xn)來自未知的總體分布F ；R(X, F)，所述隨機子樣為某個預先選定的隨機變量，所述隨機子樣是X和F的函數，要求根據子樣觀測值X = X = (Xl，x2，. . .，xn)估計R(X，F)的分布特性； B、假設0= 0 (F)是總體樣本分布F的某個參數,Fn是觀測樣本X = (X1, x2,. . . , xn)的經驗分布函數j= ^ (F7v)是9的估計，估計誤差如公式(I)
4.根據權利要求3所述一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，其特徵在於所述R(X，F)的分布特性包括均值、方差或分布密度函數。
5.根據權利要求I所述一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，其特徵在於所述第三步中，所述子樣本分布的統計量指標包括均值、方差、標準差和分布密度函數。
6.根據權利要求I所述一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，其特徵在於第二步中，所述設定的再抽樣次數大於等於500次。
7.根據權利要求6所述一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，其特徵在於第二步中，所述設定的再抽樣次數大於等於800次。
8.根據權利要求7所述一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，其特徵在於第二步中，所述設定的再抽樣次數大於等於1000次。
全文摘要
一種用於煤炭中有害痕量元素含量不確定性定量分析的方法，包括如下步驟對不同類型煤炭中有害痕量元素含量的測試數據和分析數據進行收集及整理，製成數據樣本；利用第一步中所述的數據樣本構造經驗分布函數，再由所述經驗分布函數按設定的再抽樣次數抽取子樣本，然後對全部所述子樣本的分布進行擬合；對擬合後的全部所述子樣本的統計量指標進行統計分析；對煤炭中有害痕量元素的不確定性進行分析，在獲取的統計量基礎上，結合不同類型煤炭的地球化學特徵，對有害痕量元素的不確定性及其可能的原因進行分析。本發明可以最大限度的獲取更接近真實總體樣本分布的樣本數據，因此可以更客觀地對含量數據分布的不確定性進行分析。
文檔編號G01N33/22GK102809640SQ20111014519
公開日2012年12月5日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者田賀忠 申請人:北京師範大學