基于因子分析的水污染治理研究

盧凡 李海闊 趙春蘭 沈陽

摘要：本文利用因子分析得出2011-2015年各月在各大因子上的得分矩陣，分析得出較差水質(zhì)斷面2011-2015年每一個月的主要污染物來源。結(jié)果表明，2011年的主要污染物為溶解氧和總磷。2012年化學(xué)需氧量偏高，2013年生化需氧量，高錳酸鹽指數(shù)，氨氮污染指數(shù)偏高。2014-2015年更是總體偏高，水質(zhì)狀況急劇下降。為此提出以下建議：進行水污染治理時應(yīng)同時考慮其所屬地區(qū)以及其主要的污染因子，針時不同情況采取不同措施。就岷江而言，應(yīng)重點關(guān)注4-6月份的水質(zhì)狀況，并同時考慮到各大污染物的主要來源。在此基礎(chǔ)上加大監(jiān)督力度，增強民眾環(huán)保意識，實現(xiàn)全民治水。

關(guān)鍵詞：因子得分;污染因子;污染來源

1 引言

地表水水質(zhì)評價是指根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對河流、湖.泊、水庫的水質(zhì)現(xiàn)狀、變化趨勢及其變化原因進行評價，是環(huán)境質(zhì)量評價中的一種單因素評價?；谒h(huán)境質(zhì)量評價可以分析和掌握影響本地區(qū)環(huán)境質(zhì)量的主要污染因子和主要污染源，普通的水質(zhì)評價法如模糊綜合評價、主成分分析評價法、灰色關(guān)聯(lián)法只能評價出水質(zhì)的類別，不能對具體的污染物做出有效分析。了解和掌握水中的主要污染物有助于政府有針對性的制定水污染治理政策和綜合防治規(guī)劃與措施，從而有效地解決水污染問題。因此本文通過因子分析得出主要污染物和污染來源，從而為岷江水污染治理提出合理建議。

2 污染源分析

簡單的水質(zhì)評價法可以得出一個斷面的水質(zhì)類別，但對于具體的污染物不能明確得出，因此為了分析較差水質(zhì)的主要污染物，我們對水質(zhì)較差的斷面做因子分析（以斷面E為例），得到不同時間段導(dǎo)致水質(zhì)較差的主要污染物，從而從根本上對水污染同題進行有效治理。其中2011年的E斷面各指標(biāo)數(shù)據(jù)見表1。

首先對E斷面2011年到2015年各污染指標(biāo)數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理，其中溶氧量情況特殊，我們將其倒數(shù)處理后在進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。其次，對所得數(shù)據(jù)做因子分析[2]。通過SAS軟件得到的特征值及累計貢獻率如表2所示。

前3個因子累計貢獻率為80.14%，因此本文選取前3：個因子進行因子分析。為了對因子進行更好的解釋，我們用最大方差旋轉(zhuǎn)法對其進行旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)后的矩陣如表3。

可以看出，因子1主要包含生化需氧量，高錳酸鹽指數(shù)，氨氮，因子2主要包含總磷和溶解氧，因子3主要包含化學(xué)需氧量。為了得出每個時間段分別在三個因子上的得分，本文做出E斷面2011-2015年各月在以上三個因子上的得分，如圖1所示。

如圖1所示，2011年1月、10月、11月、12月在因子3上得分較高，水質(zhì)較差的原因主要為化學(xué)需氧量指標(biāo)較高，3月、4月、5月、7月、8月在因子2上得分較高，水質(zhì)較差的主要原因為總磷和溶解氧指標(biāo)較高，2月水質(zhì)較差的主要原因為生化需氧量，高錳酸鹽指數(shù)氨氮指標(biāo)高，結(jié)果表明，此斷面的水質(zhì)主要受來自生活污水和農(nóng)業(yè)廢水的有機物污染的威脅。2012年間水質(zhì)狀況有明顯的改善，只有12月份水質(zhì)類別為Ⅱ類，其他月份水質(zhì)類別均為Ⅰ類。且主要污染物為化學(xué)需氧量，相較于2011年水質(zhì)狀況有所改善。2013年間只有4月、6較月、8月、11月份水質(zhì)狀況不是Ⅰ類，并且4月、6月、8月在因子1上得分最高，其主要污染物為生化需氧量，高錳酸鹽指數(shù)，氨氮。11月在因子3上得分最高，其主要污染物為化學(xué)需氧量。相較于2012年，水質(zhì)狀況有所下降，雖然12月份水質(zhì)達到工類，但有四個月都從Ⅰ類變?yōu)棰颉ⅱ箢?。?014年間、2月、5月、6月、8月主要污染物為化學(xué)需氧量，7月、9月主要污染物為總磷，且溶解氧濃度較低，水質(zhì)類別較差，相較2013年又有所加劇。然而到了2015年，水質(zhì)狀況有所回升，僅有5月、7月、9月的水質(zhì)較差，相較于2014年，9月份總磷污染直線加劇，從14年的Ⅲ類直接到15年的Ⅴ類。

3 結(jié)論

本文對眠江某斷面進行因子分析得出2011年的主要污染物為溶解氧和總磷。2012年化學(xué)需氧量偏高，2013年生化需氧量，高錳酸鹽指數(shù)，氨氮污染指數(shù)偏高。2014-2015年更是總體偏高，水質(zhì)狀況急劇下降。通過以上研究分析，提出以下建議：進行水污染治理時應(yīng)同時考慮其所屬地區(qū)以及其主要的污染因子，針對不同情況采取不同措施。就眠江而言，應(yīng)重點關(guān)注4-6月份的水質(zhì)狀況，并同時考慮到各大污染物的污染來源。在此基礎(chǔ)上加大監(jiān)督力度，增強民眾環(huán)保意識，實現(xiàn)全民治水。

參考文獻

[1]陳雨艷，楊坪，向秋實，等.岷江流域水質(zhì)狀況評價及變化趨勢分析[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2015，（6）.

[2]王學(xué)民.應(yīng)用多元統(tǒng)計分析[M].上海：上海財經(jīng)大學(xué)出版社，2017，8.