朱渝芬，王志高

(1.長(zhǎng)興縣環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，浙江長(zhǎng)興 3 13100;2.長(zhǎng)興縣市場(chǎng)監(jiān)督管理局，浙江長(zhǎng)興 3 13100)

太湖位于長(zhǎng)江中下游地區(qū)，是中國(guó)的第3大淡水湖，面積約2 428 km2，平均水深1.9 m，湖泊總蓄水量為4.43×109m3，是典型的淺碟形湖泊［1］。南太湖一般是指位于浙江省內(nèi)的沿岸部分湖面，西北至長(zhǎng)興與宜興交界處，東南方至吳興縣與吳江區(qū)交界處，水域面積約300 km2，湖岸線長(zhǎng) 64 km［2］。

近年來，由于太湖流域旅游業(yè)和周邊工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，太湖水質(zhì)不斷惡化，已處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，某些水域已面臨水質(zhì)型缺水［3-5］。太湖環(huán)境的不斷惡化，尤其是富營(yíng)養(yǎng)化程度的加重，造成湖泊魚類種類減少，魚群出現(xiàn)小型化、低齡化、雜魚化［6］，嚴(yán)重影響太湖水環(huán)境的生態(tài)平衡，造成水體自凈能力下降，水質(zhì)進(jìn)一步惡化?！笆晃濉币詠恚咸廴局卫淼母黜?xiàng)工程相繼啟動(dòng)，但仍舊任重道遠(yuǎn)。長(zhǎng)興縣在全縣選取設(shè)置了49個(gè)采樣點(diǎn)，每月分上中下旬3次分別對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行取水分析，以全面掌握南太湖水質(zhì)評(píng)價(jià)因子的動(dòng)態(tài)變化情況。

在探討影響太湖水質(zhì)關(guān)鍵因素方面，馮健等［7］，李一平等［8］，張緒美等［9］分別采用主成分分析法和因子分析方法對(duì)整個(gè)太湖水質(zhì)進(jìn)行了分析。主成分分析方法將原眾多原變量組成少數(shù)的獨(dú)立新變量，并用較少的具有代表性的因子概括多維變量所包含的信息，在水資源和水環(huán)境研究中得到較多應(yīng)用［11-12］。本文選取包漾河、夾浦、合溪、新塘和楊家浦5個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，運(yùn)用主成分分析方法探討眾多水質(zhì)評(píng)價(jià)因子對(duì)水質(zhì)影響的大小，為今后南太湖水質(zhì)檢測(cè)和評(píng)價(jià)工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究選用2011-2014年9-10月長(zhǎng)興縣境內(nèi)5個(gè)太湖水質(zhì)采樣點(diǎn)的120組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。各采樣點(diǎn)樣品的采集和測(cè)試均由長(zhǎng)興縣環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站完成，測(cè)定方法參照文獻(xiàn) ［12］。采樣點(diǎn)分別位于長(zhǎng)興縣境內(nèi)的包漾河、夾浦、合溪、新塘和楊家浦，所在河流分別為金沙澗、夾浦港、合溪新港、長(zhǎng)興港、楊家浦港，均屬長(zhǎng)興平原水系。其中，包漾河為飲用水保護(hù)區(qū)，其余為多功能區(qū)，具體分布見圖1。水質(zhì)參數(shù)主要有pH值、DO、CODMn、總磷、氨氮和總氮6個(gè)指標(biāo)。

圖1 采樣點(diǎn)的位置示意圖

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

對(duì)5個(gè)采樣點(diǎn)的6個(gè)變量進(jìn)行主成分分析，并探討其與南太湖水質(zhì)的相關(guān)性。主成分分析過程在SPSS 13.0軟件包中進(jìn)行［13］，統(tǒng)計(jì)累計(jì)貢獻(xiàn)率最高的主成分中各因子的參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上展開相關(guān)討論。

2 結(jié)果與分析

將各指標(biāo)對(duì)太湖水質(zhì)的影響進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如表1所示。第1主成分和第2主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)98.929%，已經(jīng)代表了主要的原始信息，因此選取前2個(gè)主成分進(jìn)行分析。其中第1主成分特征值為104.539，貢獻(xiàn)率達(dá)96.223%，最具分析價(jià)值。第2主成分特征值為2.594，貢獻(xiàn)率達(dá)2.706%。

表1 各主成分的特征值、貢獻(xiàn)值和累計(jì)貢獻(xiàn)值

水質(zhì)各指標(biāo)對(duì)各成分的得分結(jié)果如表2所示。第1主成分中各因子得分均比較高，可見各因子對(duì)主成分1均起著重要的作用，得分依次為pH值、總磷、氨氮、DO、總氮和CODMn。其中，與第1主成分密切相關(guān)的正載荷量因子有pH值、DO和CODMn，其余3個(gè)為負(fù)載荷量因子?？偭住钡涂偟欠从乘w富營(yíng)養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)，這3個(gè)因子在水體中含量的增加會(huì)刺激水生生物量的增加，導(dǎo)致DO快速下降。DO在第1主成分和第2主成分中得分均較高，可見DO是水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。同樣，pH值在第1主成分和第2主成分中的得分都很高，尤其在第1主成分中的得分最高。根據(jù)主成分分析結(jié)果，pH值是影響水質(zhì)評(píng)價(jià)的極重要的指標(biāo)。CODMn的高低反映了水體受工業(yè)污染的輕重，但主成分分析結(jié)果顯示，CODMn在第1主成分和第2主成分得分較其他指標(biāo)低，比其他評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)的影響小。

表2 主成分得分系數(shù)矩陣

3 小結(jié)和討論

主成分分析結(jié)果顯示，第1主成分已代表了主要原始信息，且第1主成分中各評(píng)價(jià)因子均有較高的得分，可見本次研究選取的6個(gè)水質(zhì)因子在南太湖水質(zhì)評(píng)價(jià)中都非常重要。pH值是水質(zhì)的一個(gè)綜合性指標(biāo)，pH值的高低直接關(guān)系水生生物的代謝活動(dòng)，其值直接反映水生生物的生存環(huán)境質(zhì)量。水體中氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽、水生生物及溶解氧的變化都會(huì)導(dǎo)致水體pH值發(fā)生變化，可以說pH值是各因子變化的綜合體現(xiàn)。在本次研究中，pH值在第1主成分中得分最高，也說明了其在南太湖水質(zhì)評(píng)價(jià)中的重要性?？偭缀桶钡诘?主成分中得分靠前，說明氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽是南太湖水質(zhì)評(píng)價(jià)中非常重要的指標(biāo)，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的升高會(huì)導(dǎo)致太湖水體富營(yíng)養(yǎng)化，藍(lán)藻類水生生物在富營(yíng)養(yǎng)化的水體中將大量繁殖，在大量消耗營(yíng)養(yǎng)鹽的同時(shí)，也快速降低了水中的溶解氧濃度，并會(huì)引起其他水生生物的非正常死亡，進(jìn)一步惡化水質(zhì)。DO在第1主成分中的得分也較高，說明其與pH、總磷和氨氮一樣是水質(zhì)評(píng)價(jià)中的重要指標(biāo)。同時(shí)，DO值直接反映了水體環(huán)境中溶解氧的濃度，與pH值一樣是水質(zhì)評(píng)價(jià)因子綜合變化后的表現(xiàn)，能直觀表現(xiàn)水體質(zhì)量的優(yōu)劣?？偟诘?主成分中得分排在pH值、總磷、氨氮和DO之后，但得分同樣較高?？偟谒w中主要以氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和有機(jī)氮等形式存在，有機(jī)氮通過氧化和微生物活動(dòng)可轉(zhuǎn)化為氨氮，氨氮在好氧情況下又可被硝化細(xì)菌氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，氨氮含量在很大程度上影響著總氮的含量。CODMn反映了水體受工業(yè)污染的輕重，由于采樣點(diǎn)中有4個(gè)點(diǎn)位于河流入湖口，1個(gè)點(diǎn)位于飲用水源區(qū)，受工業(yè)污染較輕，因此在第1主成分中得分排名靠后，但其對(duì)水質(zhì)的影響仍不可忽略。

長(zhǎng)興南太湖沿岸輕紡業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)行業(yè)。近年來，由于對(duì)高能耗、高污染的企業(yè)進(jìn)行了嚴(yán)格控制和逐步淘汰，新設(shè)企業(yè)須按規(guī)定布設(shè)污水管網(wǎng)，污水集中處理排放，太湖水質(zhì)正在逐步好轉(zhuǎn)。本次研究結(jié)果顯示，各因子對(duì)水質(zhì)影響的大小依次為pH值、總磷、氨氮、DO、總氮和CODMn。但由于本研究選取的水質(zhì)評(píng)價(jià)因子偏少，分析還不夠全面，這需要在今后的研究工作中進(jìn)一步完善。

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