基于主成分分析的矿区地下水水质评价

采用多元统计主成分分析方法对焦作矿区9个地下水样的6个水质指标进行了分析计算,结果表明:从原始数据中提取占总方差84.809%的3个因子来反映该矿区地下水的污染程度,大部分水质总体较好,经轻度处理后还可以作为生活饮用水或工业用水利用.     

长江宜宾段水质时空分布特性分析

依据长江宜宾段出入境监测断面2004年、2008年和2012年的水质监测数据,分析了该江段的综合水质、主要污染因子及水质时空分布特性。选取高锰酸盐指数、氨氮、石油类、TN、TP和粪大肠菌群6个水质指标,通过综合污染指数法对水质进行综合评价得出:该江段2008年水质清洁,2004年和2012年水质轻污染。选取p H值、DO、高锰酸盐指数、氨氮、石油类、TN、TP和粪大肠菌群8个水质指标,利用SPSS17.0软件和主成分分析方法对该江段的主要污染因子和水质时空分布特性进行分析得出:主成分分析将8个水质指标概括为4个主成分;水质年内变化特点为夏季水质最差,其它季节较夏季水质更好;水质年际变化为2008年的水质优于2012年的水质,2012年的水质优于2004年的水质;挂弓山断面的水质优于井口断面的水质。     

基于PCA-APCS-MLR的地下水污染源定量解析研究

以中国东北地区典型工业基地沈阳浑河冲洪积扇为研究对象,采集区域内43个采样点水质样品,分析了16项地下水质关键指标,在水化学统计和水质分析确定水质等级及特征污染物的基础上,利用主成分分析(PCA)方法确定水质指标主要因子分类,运用Arc GIS软件刻画不同污染源的空间分布规律,利用绝对主成分得分多元线性回归受体模型(APCS-MLR)计算不同公因子对地下水质的贡献程度,并验证污染源解析结果的准确性.结果表明:研究区内地下水氮、磷和铁等元素超标严重,地下水水质演化受人类活动影响较大;4类主要污染因子分别是溶滤迁移作用因子(贡献率34.21%)、农业活动污染因子(贡献率20.13%)、地质环境背景因子(贡献率13.39%)和工业活动影响因子(贡献率8.97%),方差累计贡献率为75.64%;工业生产、生活污废水排放和农业生产中农药化肥使用是地下水主要污染源且多分布于沈阳西部、西北部和南部等地区,淋溶、迁移-富集作用和农业污染对地下水质影响较为明显,PCA-APCS-MLR模型预测浓度与实测浓度一致,该方法对于地下水污染源的计算分配具有良好的针对性,适用于地下水污染源解析.     

基于主成分分析法对开阳县岩溶地下水水质的评价

本文采用主成分分析法,对贵州省开阳县的9个地下暗河出口及岩溶泉的水质进行综合分析,选取其中具有代表性的13个实测数据进行定量化评价。结果表明,除城关镇石头村由于受到Fe、Na+等污染导致水质较差以外,该地区地下水水质总体都较好,与实际情况相符合,评价结果能为水资源合理开发利用和水污染的综合防治提供参考。     

太湖西岸水体污染物时空分布及解析

采用聚类分析、主成分分析及相关分析方法解析2015年太湖西岸入湖河流水质污染的时空分布特征及影响该区域水质的主要驱动因子。研究结果表明:时间上按污染程度将全年聚类为时段I(12月、1—3月)、时段II(11月、4—5月)和时段III(6—10月)3类;根据11项水质指标主成分分析提取3个主成分,可以解释75.49%的结果;时段I、时段II和时段III水质污染状况依次降低,空间上总体呈现出太湖西岸北部向南部递减的趋势;NH3-N、TN、Chl-a和SD是影响该水域水质的主要驱动因子。     

帽峰山地区地下水化学时空分布特征分析与污染评价

帽峰山地区是广州优质矿泉水的重要分布区域,但区域内存在垃圾填埋场、养殖场等污染源,地下水存在潜在污染风险。以帽峰山区为研究区域,分汛期、非汛期两期对区内10个地下水监测井进行了取样监测,结果表明:区域地下水主要以HCO_3-Ca型为主,单因子评价结果显示区域地下水存在一定污染,主要超标指标有NO~-_2-N、NH~+_4-N、Fe、Mn等,非汛期水质优于汛期,氮污染以NH~+_4-N为主,超标点位主要为兴丰垃圾填埋场附近;主成分分析显示研究区地下水水质总体较好,汛期、非汛期达标率分别为80%和90%。     

基于主成分分析法的黄河口及其邻近水域水质评价

于2013年6、7、10月在黄河口及邻近水域进行了3个航次的环境调查,获取了盐度、营养盐、COD及重金属等指标数据,利用主成分分析法(PCA)研究该海域的水质状况,并分析影响该海域水质的主要驱动因子.结果表明:应用主成分分析将14项调查指标转换提取为4种主成分,共解释了67.31%的结果.相关分析表明,影响该水域水质的主要驱动因子为氮营养盐、盐度、SiO32--Si和砷.主成分综合得分分析表明,黄河口及邻近水域2013年10月、7月、6月水质污染状况依次降低;空间上总体呈现出以黄河入海口为中心,向邻近海域递减,河口附近及南部水域污染较严重的格局.黄河径流污染物是主要污染源,应加强黄河口及其上游的水环境保护,从而改善黄河口及邻近水域水质状况.     

吉林市城区浅层地下水污染源识别及空间分布

为实现对吉林市城区浅层地下水污染源识别与管理,共收集吉林市城区2009年50个监测井的17项水质指标监测资料,通过因子分析法(FA)进行多元统计分析,提取5个公因子(F1~F5)作为影响浅层地下水水质的主要污染因子,然后找寻其对应污染源,同时利用因子得分绘制各污染源在吉林市城区地下水造成的污染程度及空间分布.结果表明:所选5个公因子分别代表:迁移-富集作用、含磷污染质排放、“三氮”污染因子、有机污染因子、原生地质环境因子,其中F1和F5又可称为环境影响因子,F2~F4为人类活动影响因子;城区内地下水污染源为生活污水、工业废水排放、工业废渣堆放及农业生产中化肥农药使用;各污染因子主要分布在江北区和中心区,且污染较为严重,而江南区污染分布最少,且污染最轻;计算城区内50个监测井地下水综合污染得分并作图,将吉林市城区浅层地下水的综合污染状况及分布可视化,其中江北区和中心区浅层地下水污染最严重,江南区地下水水质最好;依据F得分分布将区内地下水划分为3个区:禁止开采区、非饮用水区和饮用水区,为今后相关部门开发利用浅层地下水提供参考和依据.     

重庆市浅层地下水污染源解析与环境影响因素识别

为了有效防控山地城市复杂地质条件下的浅层地下水污染,明晰地下水污染的影响因素,基于重庆82个浅层地下水监测点的15项水质指标,运用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR),解析不同水质指标的污染源因子,量化因子对地下水质的贡献率;基于地下水脆弱性理论,借助地理探测器识别岩溶区、非岩溶区地下水污染的关键影响因素. 结果表明:①重庆市浅层地下水受人类活动影响大,总大肠杆菌群、Fe、Mn等元素超标率在50%以上;②重庆市浅层地下水污染源因子主要包括淋溶富集-城镇生活污染因子(贡献率42%)、地质环境背景因子(17.83%)、工业污染因子(13.74%)、农业污染因子(6.78%),方差累计贡献率为80.34%;③重庆市浅层地下水污染强度空间分布总体呈现西部都市区及周边>中部>东南部>东北部的空间分布格局. 土地利用类型、坡度、土壤质地等3个因子对全域地下水污染具有较高的解释力,是浅层地下水污染的关键影响因子;④土地利用类型与降雨强度、土地利用类型与水力传导系数、土壤与坡度等双因子交互非线性增强了对重庆市浅层地下水污染的解释力. 研究显示:污染源强与路径因子相结合能更好地解释地下水污染差异化;地理探测器为识别地下水污染影响因子提供了有效的探索方法.      

江苏近岸海域水环境质量状况及主要污染因子研究

采用主成分分析法对2004～2007年江苏近岸海域的水质污染进行了分析研究,从众多的污染因子中提取出水质污染的5个主要因子,并利用测点排序分析江苏省近岸海域水环境质量变化情况.研究结果表明:(1)5个主成分因子累计可解释总方差的76.55%,主成分F1因子中,无机氮(DIN)、硝酸盐氮(NO3--N)、锌(Zn)、化学需氧量(COD)、活性磷酸盐(PO43--P)有较高的载荷值,可认为是N污染因素、生活污水污染的综合;主成分F2因子中,汞(Hg)、石油类(OIL)有较高的载荷值,代表了石化废水污染;主成分F3中,铅(Pb)、铜(Cu)、镉(Cd)的载荷值较高,代表了海域的重金属Pb,Cu,Cd污染因素;主成分F4因子中,亚硝酸盐氮(NO2--N)、溶解氧(DO)的载荷值较高,代表了N污染因素;主成分F5因子中,仅pH值的载荷值较高,其实际意义不明显.(2)2004～2007年,江苏近岸海域水环境质量有所改善.     

污水灌溉对地下水水质的影响效应研究:以栾城污灌区为例

污灌是污水最终处置的常见方式之一,长期开展污水灌溉将对地下水水质造成影响。以栾城地区为研究实例,首先通过对比污灌区及清灌区各项水质指标的差异,分析污水灌溉对地下水水质的影响效应。在此基础上,运用主成分分析法对地下水污染组分的主要物源进行解析,明确污灌对于地下水污染组分的贡献程度。结果表明:长期污水灌溉会使地下水中Cl-及SO_4~(2-)组分含量显著增加,从而改变地下水化学类型;污水灌溉对地下水TDS、电导率、盐度、硬度等指标,以及Cr、Cd等组分含量都具有显著影响,会造成盐污染及部分重金属污染。主成分分析结果显示,各物源对地下水化学组分的贡献率由大至小排序依次为:污水灌溉、农业生产资料施放、矿物淋溶作用、其他作用。     

钦州湾水质污染时空变化特征及驱动因素

于2015年4月和9月在钦州湾海域进行了2个航次的环境调查,获取了表层海水温度、盐度、pH、DO、COD、Chl a、石油烃、营养盐和重金属等指标数据,应用主成分分析法研究该海湾水质状况,并探讨影响该海区水质的主要驱动因子。通过主成分分析从18项调查指标中筛选提取出前4个主成分,可以解释原始变量信息73.68%的结果。主成分综合得分分析表明,钦州湾2015年4月水质污染比9月严重,空间分布上由内湾向外湾水质污染呈递减趋势,茅尾海水质污染严重。河流输入、鱼虾贝类养殖、浮游植物消长及水动力过程是影响钦州湾水质时空变化的重要因素。相关分析表明,影响钦州湾水质污染的主要驱动因子是氮营养盐、盐度、pH、Cd和Zn。陆源输入和养殖活动是主要污染源,应加强钦江、茅岭江的水环境保护,科学规划内湾养殖规模,进而改善钦州湾水质状况。     

灰色预测模型在预测地下水质动态及其防治对策中的应用

采用灰色预测模型，研究该地区地下水的动态主要污染因子进行预测，从而了解地区地下水质污染变化趋势，为控制和防治地下水污染提出对策和建议 。     

通过主成分分析法对松花江肇源江段水质进行评价

基于主成分分析法,以松花江肇源江段5个例行监测断面为例,对水温、pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、石油类、化学需氧量和总磷9个水质指标进行研究。计算各断面的综合得分,根据得分越大污染越重的原则,得出该江段各断面的相对污染程度。主成分分析法较单因子评价法对同一类别的断面间比较相对污染程度具有明显的优势,是一种切实可行的水质综合评价方法。     

永定河怀来段水质污染特征及污染源解析

通过对永定河怀来段枯水期支干流进行4次采样,对11个指标进行监测,采用单因子水质标识指数和综合水质标识指数评价法对水质污染特征进行了综合评价,运用主成分分析法和聚类分析法,确定了流域主要污染因子及区域水质空间变化特征,对不同支干流污染源进行解析。结果表明:永定河怀来段12个监测断面均未达到Ⅲ类水体标准限值,仅p H、DO指标达标,且氮磷超标最为严重,干流综合水质标识指数最高为5.554,支流ZL8最高为7.254。COD、TN和NO_3~--N为第一主成分,TP、PO_4~(3-)-P和NO_2~--N为第二主成分,DO和TOC为第三主成分。永定河干流水质优于东沙河水质。对各监测断面聚类分析后,将永定河怀来段水域根据水质大致划分为2个区域,其中干流监测断面都在同一类,湿地水质与干流水质有明显差异。在二级支流中,冬季农田退水依次进入鱼塘湿地、芦苇湿地和芦苇沟后,TN、NO_3~--N和NO_2~--N的去除效率分别为51.11%、42.27%和72.88%,而NH_3-N、TP有所增加。永定河流域污染主要来自于农业面源污染、污水处理厂出水点源污染和农村生活污水排放等。     

基于PCA-APCS-MLR模型的滇池流域地下水质量影响因素定量识别

近年来,随着人类活动的加剧,滇池流域地下水质量不断恶化.本研究在评价流域地下水质量及主要影响指标的基础上,利用主成分分析法(PCA)归纳主要影响水质的驱动因子,并结合绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR模型)进一步量化了人为和天然因素对流域内地下水质量的影响程度.结果表明：(1)滇池流域约78%的地下水超过GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类水标准,其中主要超标指标为铝(Al)、锰(Mn)和总铁(TFe).(2)通过主成分分析(PCA)提取了5类影响水质的主成分因子,分别为水岩相互作用因子(24.27%)、生活污水漏排因子(17.09%)、农业活动污染因子(12.24%)、地质环境背景因子(10.26%)和工业活动污染因子(9.14%),方差累积贡献率为73.00%.(3)利用APCS-MLR模型进一步量化了各类人为和天然因素对流域内地下水质量影响的贡献,5项因子对特征指标的平均贡献率分别为45.15%、70.76%、45.54%、54.1%和44.59%.研究显示,人类活动对地下水的过度开采及工农业活动是导致区域地下水质量下降的主要因素.     

基于多元统计的水质动态评价模型研究与应用

给出一种基于多元统计的水质动态评价模型方法,该模型方法以全局主成分分析(GPCA)方法为主,以动态聚类分析、判别分析为辅助方法。再以湟水流域水质断面为例,根据有机污染、无机污染和综合污染等3个方面对这些水质断面1998—2005年水质污染状态进行定量评价和动态分析。研究结果表明:湟水流域水质断面有机污染较为严重,以上3个方面的污染状态逐年严重,综合污染指数均值从1998年的1.63605上升到2005年的2.38624,2001年以后有加速恶化的迹象。     

基于DRASTIC的丽水市地下水防污性能评价

地下水防污性能反映地下水系统遭受污染的可能性,可以为土地利用规划、地下水资源保护规划、地下水水质监测等提供科学依据。此论文结合丽水市的水文地质条件,对DRASTIC评价模型进行了改善,建立了符合丽水市的DRAMTIC评价模型。该模型由大气降雨入渗补给量、地下水埋深、包气带介质、水力传导系数、含水层厚度、地下水开采强度、地形坡度等7个因子组成,以乡镇单元等为界线划分不规则评价单元,评分体系由单因子区域分布规律确定,采用主成分—因子分析法分析各因子的权重体系;利用差分法对各因子加权叠加的综合指数进行等级划分,应用GIS技术得到丽水市地下水防污性能评价图。该模型的评价结果客观科学,能有效的为规划部门及地下水资源管理部门服务。     

乌梁素海污染现状及驱动因子分析

乌梁素海湖泊位于我国北方半干旱地区的河套灌区内,属于典型的草型浅水湖泊。由于所处地区的特殊水文气象条件与灌区的影响,乌梁素海的水环境污染问题必定有其特殊性,文章将实测的湖泊水质监测数据与空间数据结合,采用基于因子分析的主成分方法将乌梁素海的水质参数概括为5个主成分,即:污染特征指标、湖泊形态特征指标、植物生长环境指标、水体酸碱指标、水体藻类生物量指标。进一步分析讨论各主成分的意义以及结合地区特征指出湖泊污染的驱动因子,为湖泊水体的合理利用与污染的治理提供科学依据。     

危险废物填埋场营运前初期地下水质评价

对某刚投入运营的危险废物填埋场的地下水和渗滤液进行采样分析,选取14个污染指标作为评价因子,以《地下水质量标准》中推荐的方法和改进综合评价法对水质进行评价,并分析了水质成因。结果表明,研究区地下水氨氮超标,主要受临近鱼塘和养猪场的排泄物影响。渗滤液挥发酚超标,与初期填埋废物成分相关。地下水样中氨氮浓度高于渗滤液,说明填埋场投入前初期附近地下水补充源氨氮指标贡献值高于渗滤液入渗。14项评价因子监测数据表明,渗滤液对填埋场地下水收集系统水质量的影响不明显,总体水质较好。由于改进综合评价法同时考虑了污染最大值和最大与次大权重单项因子,其得出的地下水质评价结果能更客观地反映评价区地下水的实际质量状况。