基于PCA-SOM的北京市平谷区地下水污染溯源

为了解北京市平谷区地下水污染物来源,以平谷区2010—2018年监测数据为基础,使用PCA(主成分分析法)识别了地下水水质指标因子,使用自组织映射识别了污染物的空间分布.结果表明:通过监测指标间的Pearson检验发现, 平谷区地下水电导率与ρ(Ca2+)(p=0.936)、总碱度与ρ(HCO₃2-)(p=0.981)、ρ(Mg2+)与总硬度(p=0.944)指标之间显著相关.地下水化学类型主要以HCO₃-Ca型为主,其次为HCO₃-Mg型.NH₄+、SO₄2-、Cd、Fe(Ⅱ)、NO₂指标空间分布离散性和差异性较大,存在局部富集现象.通过因子分析法筛选出影响平谷区地下水水质的8个公因子,首要影响因子为溶滤-富集作用(贡献率为22.398%),次要影响因子为农业、养殖业和填埋场等人为活动作用(贡献率为16.533%),雨水下渗作用(贡献率为8.035%)、工业源人为活动(贡献率为7.466%)对地下水也有一定影响.通过比较各指标的SOM(Self-Organizing Map,自组织映射)特征图像和监测井映射特征图像,发现NH₄+受山前地带林业、种植业和平原地带农业、养殖业的双重影响,Na+、Mn受平原地带人为活动的影响;同时,NH₄+、NO₃-、NO₂三者之间及Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)之间来源不同,Cd、Al、氰化物三者具有同一来源.研究显示,PCA-SOM(PCA与SOM相结合)可以对地下水化学组分来源进行定性识别与定量分析.      

天津河水和地下水主要离子特征及成因分析

文章对天津地区主要河流及地下水体进行了系统研究,通过对其水化学特征的分析,以期探讨其水体组成及成因。研究结果表明:(1)天津地区水体的优势阳离子为Na+,阴离子地表水以Cl-和SO42-占主导,地下水以Cl-和HCO3-为主。地表水随河流流向直至入海水体呈现为由HCO3-Na(Ca)型过渡为Cl(SO4)-Na型直至演化为Cl-Na型;地下水体随径流方向(从北至南),呈现为由HCO3-Ca型向Cl-Na型水演化。水体的离子组成和水化学特征均呈现出显著的水平地带分布特征。(2)蒸发-浓缩和岩石风化是天津地区水化学类型的主导因素,且沿径流方向呈现为岩石风化向蒸发-浓缩机制的转换。(3)影响天津河水水化学成分的基岩主要为硅酸盐岩,地下水主要受碳酸盐岩和硅酸盐岩的影响。此外,海水入侵以及离子交换对水体的水化学组成和特征也有重要作用。