2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計學(xué)》專業(yè)題庫——生物統(tǒng)計學(xué)在環(huán)境風(fēng)險評估中的作用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在進行一項關(guān)于某河流底泥中重金屬污染的抽樣調(diào)查時，為了確保不同河段的重金屬污染水平都能在樣本中得到代表，應(yīng)優(yōu)先考慮采用哪種抽樣方法？A.簡單隨機抽樣B.系統(tǒng)抽樣C.分層抽樣D.整群抽樣2.某研究人員欲比較A、B、C三種不同處理方法對某植物生長高度的影響，隨機選取若干株植物進行分組實驗，測得各組的平均生長高度后，最適合采用哪種統(tǒng)計方法檢驗組間差異的顯著性？A.t檢驗（配對）B.t檢驗（獨立樣本）C.單因素方差分析（ANOVA）D.卡方檢驗3.在環(huán)境風(fēng)險評估中，估計某污染物在暴露人群中的平均濃度時，使用樣本均值進行估計屬于哪種統(tǒng)計推斷方法？A.假設(shè)檢驗B.相關(guān)分析C.參數(shù)估計D.回歸分析4.測量某水體中溶解氧（DO）的濃度，DO值通常服從何種類型的概率分布？A.貝努利分布B.泊松分布C.正態(tài)分布D.二項分布5.為了評估長期暴露于某種環(huán)境污染物與某遺傳突變發(fā)生率之間的關(guān)系，研究者收集了暴露組和對照組的突變數(shù)據(jù)，最適合采用哪種統(tǒng)計檢驗方法？A.t檢驗B.方差分析C.卡方檢驗D.線性回歸6.在進行環(huán)境風(fēng)險評估的劑量-反應(yīng)關(guān)系研究時，如果反應(yīng)變量是分類變量（如死亡/存活），而劑量是連續(xù)變量，則最適合建立哪種統(tǒng)計模型？A.線性回歸模型B.邏輯回歸模型C.泊松回歸模型D.負(fù)二項回歸模型7.一項環(huán)境研究收集了多個樣本點的污染物濃度數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)同時受到多種環(huán)境因子（如土壤類型、降雨量）的影響，為了識別主要的環(huán)境影響因素，可以考慮使用哪種多元統(tǒng)計方法？A.聚類分析B.判別分析C.主成分分析（PCA）D.因子分析8.某研究假設(shè)暴露于高濃度PM2.5會顯著增加呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率，研究者需要收集數(shù)據(jù)并進行分析以驗證該假設(shè)。以下哪項是進行此項研究時最重要的統(tǒng)計學(xué)考慮？A.選擇合適的顏色圖表來展示結(jié)果B.確定足夠的樣本量以檢測出預(yù)期的效應(yīng)大小C.確保所有參與者的年齡都相同D.使用最復(fù)雜的統(tǒng)計模型來分析數(shù)據(jù)9.在環(huán)境毒理學(xué)實驗中，設(shè)置空白對照組的目的是什么？A.比較實驗組與對照組的結(jié)果差異B.評估實驗操作過程中是否存在污染物污染C.驗證統(tǒng)計分析方法的有效性D.排除個體差異對實驗結(jié)果的影響10.對一組環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)計算得到變異系數(shù)（CV）為0.15，這表明該數(shù)據(jù)的什么特征？A.平均水平較高B.數(shù)據(jù)分布呈正態(tài)分布C.數(shù)據(jù)的相對離散程度較小D.數(shù)據(jù)的絕對離散程度較小二、填空題（每空2分，共20分）1.從總體中隨機抽取一部分個體進行觀測，并用其統(tǒng)計量估計總體參數(shù)的過程稱為________。2.在假設(shè)檢驗中，犯第一類錯誤（即拒絕真假設(shè)）的概率稱為________。3.當(dāng)我們需要比較三個或以上獨立組均值時，除了方差分析，另一種非參數(shù)檢驗方法是________。4.用于衡量數(shù)據(jù)離散程度，且不受極端值影響的統(tǒng)計量是________。5.在建立暴露-響應(yīng)關(guān)系模型進行風(fēng)險評估時，通常需要估計模型參數(shù)，并給出參數(shù)的________以反映估計的不確定性。6.抽樣調(diào)查中，樣本量的大小直接影響估計的________和________。7.對環(huán)境污染物濃度數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉(zhuǎn)換，通常是為了使數(shù)據(jù)更接近________分布，從而滿足某些統(tǒng)計方法的應(yīng)用條件。8.在環(huán)境風(fēng)險評估報告中，除了給出統(tǒng)計結(jié)果，還需要對結(jié)果的________和________進行解釋。9.采用分層抽樣時，關(guān)鍵步驟是將總體按照某個或某些________特征劃分為不同的層。10.評價一個統(tǒng)計模型擬合好壞的常用指標(biāo)之一是________。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述在環(huán)境風(fēng)險評估中，確定所需樣本量的主要考慮因素。2.解釋什么是假設(shè)檢驗中的“p值”，并說明在風(fēng)險評估中判斷一個效應(yīng)是否顯著的常用閾值是多少，為什么？3.在進行環(huán)境相關(guān)性研究時，如何區(qū)分真實的環(huán)境相關(guān)性和由隨機因素引起的偽相關(guān)性？統(tǒng)計上可以采取哪些措施來減少偽相關(guān)性的影響？四、計算題（每題10分，共20分）1.某研究測量了暴露組（A組）和非暴露組（B組）人群的血液中某污染物濃度（單位：mg/L），得到如下數(shù)據(jù)：A組：5.2,4.8,5.5,4.9,5.1；B組：3.1,3.4,2.9,3.3,3.0。試計算兩組樣本的均值、標(biāo)準(zhǔn)差，并使用t檢驗（假設(shè)數(shù)據(jù)近似正態(tài)分布且方差相等）檢驗兩組污染物濃度是否存在顯著差異（α=0.05）。（無需列出所有計算步驟，但需給出t統(tǒng)計量和結(jié)論）。2.某研究者收集了10個樣本點的土壤pH值（X）和某種重金屬含量（Y，單位：mg/kg）數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在線性關(guān)系。假設(shè)已計算出回歸方程為Y=12.5+0.8X，樣本相關(guān)系數(shù)r=0.75。試解釋該回歸方程和相關(guān)系數(shù)在實際環(huán)境風(fēng)險評估中的含義。如果某個樣本點的土壤pH值為6.0，根據(jù)該回歸方程預(yù)測其重金屬含量是多少？五、論述題（15分）試論述如何運用生物統(tǒng)計學(xué)方法構(gòu)建一個簡單的暴露評估流程，用于評估某社區(qū)居民通過飲用水?dāng)z入某種持久性有機污染物（POPs）的健康風(fēng)險。在論述中，請至少提及數(shù)據(jù)收集、關(guān)鍵參數(shù)確定（如日均攝入量、污染物濃度）、劑量-反應(yīng)關(guān)系模型的選用以及不確定性分析等方面的統(tǒng)計學(xué)考量。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.B7.C8.B9.B10.C二、填空題1.參數(shù)估計2.顯著性水平（或α）3.Kruskal-Wallis檢驗4.中位數(shù)5.置信區(qū)間6.精度；效力（或可靠性）7.正態(tài)8.意義；局限性9.相關(guān)10.決定系數(shù)（或R2）三、簡答題1.確定樣本量需要考慮的主要因素包括：總體規(guī)模、預(yù)期的效應(yīng)大?。次廴疚锱c健康效應(yīng)關(guān)聯(lián)的強度）、可接受的誤差范圍（邊際誤差）、統(tǒng)計學(xué)檢驗的功效（通常要求至少達(dá)到80%）、以及研究者設(shè)定的顯著性水平（α）。對于環(huán)境風(fēng)險評估，還需考慮監(jiān)測方法的變異性和數(shù)據(jù)質(zhì)量要求。2.p值是指在原假設(shè)（H0，即認(rèn)為不存在效應(yīng)或差異）為真的情況下，觀察到當(dāng)前數(shù)據(jù)或更極端數(shù)據(jù)概率的大小。p值越小，說明觀測到的結(jié)果越不容易在原假設(shè)成立時發(fā)生，因此拒絕原假設(shè)的證據(jù)就越強。在風(fēng)險評估中，常用的顯著性閾值是α=0.05。如果計算得到的p值小于0.05，則認(rèn)為有統(tǒng)計證據(jù)表明存在顯著效應(yīng)或差異，可以認(rèn)為該污染物存在潛在風(fēng)險。設(shè)定閾值主要是為了控制第一類錯誤的概率，即錯誤地認(rèn)為存在風(fēng)險的概率。3.真實的環(huán)境相關(guān)性通常具有一致性、可重復(fù)性，并且符合已知的生物學(xué)或環(huán)境學(xué)機制。偽相關(guān)性則可能是由隨機波動、數(shù)據(jù)測量誤差、共同的未控制混雜因素或時間趨勢等偶然因素造成的，往往缺乏一致性且難以解釋。統(tǒng)計上減少偽相關(guān)性影響的方法包括：增大樣本量、采用更精確的測量方法以減少測量誤差、進行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)計學(xué)控制（如使用多元回歸分析控制混雜因素）、進行交叉驗證確保結(jié)果穩(wěn)健性、以及結(jié)合專業(yè)知識和領(lǐng)域經(jīng)驗進行綜合判斷。四、計算題1.A組均值=(5.2+4.8+5.5+4.9+5.1)/5=5.1mg/LA組標(biāo)準(zhǔn)差=sqrt(((5.2-5.1)2+(4.8-5.1)2+(5.5-5.1)2+(4.9-5.1)2+(5.1-5.1)2)/4)≈0.35mg/LB組均值=(3.1+3.4+2.9+3.3+3.0)/5=3.2mg/LB組標(biāo)準(zhǔn)差=sqrt(((3.1-3.2)2+(3.4-3.2)2+(2.9-3.2)2+(3.3-3.2)2+(3.0-3.2)2)/4)≈0.25mg/L樣本量nA=nB=5組間均值差dbar=5.1-3.2=1.9mg/L合并方差估計s_p2=[(4-1)×0.352+(4-1)×0.252]/(5+5-2)=(1.225+0.625)/8=0.25合并標(biāo)準(zhǔn)差s_p=sqrt(0.25)=0.5mg/Lt統(tǒng)計量=dbar/(s_p*sqrt(2/n))=1.9/(0.5*sqrt(2/5))=1.9/(0.5*0.6325)≈1.9/0.31625≈6.01查t分布表，df=8，α=0.05（雙側(cè)），臨界值約為2.306。結(jié)論：由于計算得到的t統(tǒng)計量（6.01）大于臨界值（2.306），且p值小于0.05，因此拒絕原假設(shè)，認(rèn)為A組和B組的污染物濃度存在顯著差異。2.回歸方程Y=12.5+0.8X中，12.5是截距，表示當(dāng)土壤pH值（X）為0時，預(yù)測的重金屬含量（Y）。0.8是斜率，表示土壤pH值每增加一個單位，預(yù)測的重金屬含量平均增加0.8mg/kg。相關(guān)系數(shù)r=0.75表示土壤pH值與重金屬含量之間存在較強的正線性相關(guān)關(guān)系（r2=0.5625，說明約56.25%的重金屬含量變異可以由pH值解釋）。當(dāng)土壤pH值為6.0時，預(yù)測的重金屬含量Y=12.5+0.8*6.0=12.5+4.8=17.3mg/kg。五、論述題構(gòu)建通過飲用水?dāng)z入POPs的健康風(fēng)險評估暴露評估流程，需運用生物統(tǒng)計學(xué)方法進行：首先，進行數(shù)據(jù)收集。收集目標(biāo)社區(qū)居民的平均飲用水消費量（日均攝入量）數(shù)據(jù)，需區(qū)分不同飲水來源（自來水、瓶裝水、地表水等）的消費量。同時，獲取這些飲用水源中目標(biāo)POPs的濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)應(yīng)確保代表性、準(zhǔn)確性和可靠性?？刹捎梅謱映闃踊螂S機抽樣方法采集水樣，并使用標(biāo)準(zhǔn)化的分析方法進行測定。統(tǒng)計上需對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行描述性統(tǒng)計分析（如計算均值、標(biāo)準(zhǔn)差、分布特征），并評估數(shù)據(jù)質(zhì)量。其次，確定關(guān)鍵參數(shù)。基于收集到的飲用水消費量和POPs濃度數(shù)據(jù)，計算居民通過飲用水途徑的平均每日攝入量（ADD），計算公式為：ADD=Σ(∑(Ci*Qi*Di))/∑Di，其中Ci為第i種水源中POPs的濃度，Qi為第i種水源的日均消費量占比，Di為居民總?cè)站嬘盟M量。此步驟涉及加權(quán)平均的計算。再次，選擇并應(yīng)用劑量-反應(yīng)關(guān)系模型。需要查找或建立目標(biāo)POPs的劑量-反應(yīng)關(guān)系（DoR）模型，該模型描述了污染物暴露水平與生物效應(yīng)發(fā)生率或強度之間的關(guān)系。常用的模型有線性模型、閾值模型、非對稱模型等。選擇模型需基于毒理學(xué)實驗證據(jù)和生物學(xué)合