孫 娟，楊淑英，沈浩松，冷艷秋，閆 晗

（山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013）

環(huán)境管理

基于SPSS相關(guān)性分析的地下水污染因果關(guān)系判定

孫 娟，楊淑英，沈浩松，冷艷秋，閆 晗

（山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013）

為了查明某地麥田等作物利用地下水灌溉后出現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢及枯黃死亡等情況的原因，該地環(huán)保局對(duì)周邊地下水井取樣監(jiān)測(cè)，對(duì)周邊污染企業(yè)進(jìn)行了排查。在確認(rèn)某企業(yè)有非法排污行為后，對(duì)各監(jiān)測(cè)水井中監(jiān)測(cè)因子之間相關(guān)性進(jìn)行擬合，運(yùn)用SPSS軟件對(duì)所有污染水井中含有的排污企業(yè)特征污染物因子和超標(biāo)因子進(jìn)行了相關(guān)性分析。結(jié)果表明：在污染地下水監(jiān)測(cè)樣品中非法排污企業(yè)的特征污染因子與超標(biāo)因子呈顯著相關(guān)，從而確認(rèn)企業(yè)非法排污與下游地下水井污染存在因果關(guān)系。

地下水污染；相關(guān)性分析；SPSS；因果關(guān)系

環(huán)境是人類(lèi)賴(lài)以生存的基本條件，然而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越多，環(huán)境污染事件層出不窮[1]。綜合運(yùn)用經(jīng)濟(jì)、法律、技術(shù)等手段，對(duì)環(huán)境污染導(dǎo)致的損害范圍、程度等進(jìn)行合理鑒定、測(cè)算的環(huán)境污染損害鑒定評(píng)估工作，是切實(shí)落實(shí)污染者負(fù)擔(dān)原則，有效應(yīng)對(duì)環(huán)境挑戰(zhàn)的迫切需要。作為環(huán)境損害鑒定評(píng)估重要內(nèi)容之一的因果關(guān)系判定，是追究環(huán)境污染案件中行為人責(zé)任的客觀基礎(chǔ)[2]，具有重要意義。

1 事件概況

2014年3月，某地環(huán)境保護(hù)局接到群眾舉報(bào)，反映位于某村的部分麥田、果園及苗圃在利用周邊地下水井灌溉后，出現(xiàn)了小麥枯黃、苗圃月季花幼苗生長(zhǎng)緩慢及果園蘋(píng)果樹(shù)葉子枯黃凋落等情況，懷疑地下水受到污染。

2 污染源排查

當(dāng)?shù)丨h(huán)保局立即對(duì)周邊地下水井進(jìn)行了取樣監(jiān)測(cè)，環(huán)境監(jiān)察大隊(duì)對(duì)周邊的污染企業(yè)進(jìn)行了排查。發(fā)現(xiàn)污染水井地下水上游有兩家企業(yè)，分別是某硅業(yè)公司和某化工廠。被污染農(nóng)田及果園與地下水上游企業(yè)位置關(guān)系見(jiàn)圖1。污染水井事件發(fā)生時(shí)，某化工廠尚未驗(yàn)收投產(chǎn)。經(jīng)過(guò)對(duì)某硅業(yè)公司廠內(nèi)、廠外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，公司北墻外有一大坑，且該公司有排水溝通向大坑。

圖1 被污染農(nóng)田及果園與地下水上游企業(yè)位置關(guān)系及采樣布點(diǎn)

3 采樣與分析

3.1 樣品采集

環(huán)保局對(duì)反映受到污染的地下水水井進(jìn)行了取樣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)指標(biāo)詳見(jiàn)表1，采樣水井分布如圖1所示。

表1 地下水樣品監(jiān)測(cè)分析指標(biāo)

3.2 回歸模型模擬分析

相關(guān)性分析是指變量之間確實(shí)存在關(guān)系，但數(shù)量上不是嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的依存關(guān)系[3]，這種相關(guān)性可采用回歸模型模擬分析。這種現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系，常表現(xiàn)為一定的因果關(guān)系。

判定系數(shù)R2，用于判斷自相關(guān)時(shí)回歸方程的擬合優(yōu)度[3]。通?？梢哉J(rèn)為R2大于0.9時(shí)，所得到的回歸方程擬合得較好，而R2小于0.5時(shí)，所得的回歸方程很難說(shuō)明變量之間的依賴(lài)關(guān)系。

根據(jù)硅業(yè)公司環(huán)境影響報(bào)告書(shū)，DMC工藝中使用硫酸作為催化劑，因此，重點(diǎn)模擬了采集樣品中pH與相關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)之間的相關(guān)性。

3.2.1 pH與硫酸鹽兩指數(shù)之間的相關(guān)性分析

1#、4#和13#3個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位pH與硫酸鹽兩指標(biāo)之間的相關(guān)性擬合曲線詳見(jiàn)圖2～圖4。4#水井和13#水井R2均大于0.90，1#水井的R2也達(dá)到了0.640 54，可初步判定pH和硫酸鹽指標(biāo)顯著相關(guān)。

圖2 1#水井pH與硫酸鹽回歸模型模擬

圖3 4#水井pH與硫酸鹽回歸模型模擬

3.2.2 pH值與氯化物之間的相關(guān)關(guān)系

1#、4#和13#3個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位pH與氯化物兩指標(biāo)之間的相關(guān)性擬合曲線詳見(jiàn)圖5～圖7。13#水井R2高達(dá)0.986 17，1#的R2為0.724 61，4#水井的R2僅為0.152 64，除13#水井外，其余兩水井pH和氯化物兩指標(biāo)相關(guān)性不顯著。

圖4 13#水井pH與硫酸鹽回歸模型模擬

圖5 1#水井pH與氯化物回歸模型模擬

圖6 4#水井pH與氯化物回歸模型模擬

圖7 13#水井pH與氯化物回歸模型模擬

3.2.3 pH與溶解性總固體之間的相關(guān)關(guān)系

1#、4#和13#3個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位pH與溶解性總固體之間的相關(guān)性擬合曲線詳見(jiàn)圖8～圖10。13#水井R2高達(dá)0.902 48，滿(mǎn)足顯著性關(guān)系。1#水井和4#水井的R2均很低。因此，除13#水井外，其余兩水井pH和溶解性總固體兩指標(biāo)相關(guān)性不顯著。

圖8 1#水井pH與溶解性總固體回歸模型模擬

圖9 4#水井pH與溶解性總固體回歸模型模擬

圖10 13#水井pH與溶解性總固體回歸模型模擬

3.2.4 pH與總硬度之間的相關(guān)關(guān)系

1#、4#和13#3個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位pH與總硬度之間的相關(guān)性擬合曲線詳見(jiàn)圖11～圖13。只有13#水井R2高達(dá)0.901 71，滿(mǎn)足顯著性關(guān)系。1#水井達(dá)到0.685 19，兩指標(biāo)顯著程度一般。4#水井的R2僅為0.113 74，兩指標(biāo)依賴(lài)關(guān)系不強(qiáng)。

圖11 1#水井pH與總硬度回歸模型模擬

圖12 4#水井pH與總硬度回歸模型模擬

圖13 13#水井pH與總硬度回歸模型模擬

3.2.5 硫酸鹽與溶解性總固體之間的相關(guān)關(guān)系

1#、4#和13#3個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位硫酸鹽與溶解性總固體之間的相關(guān)性擬合曲線詳見(jiàn)圖14～圖16。4#水井和13#水井R2均大于0.90，1#的R2也達(dá)到了0.505 64，可判定硫酸鹽和溶解性總固體兩指標(biāo)顯著相關(guān)。

綜上分析可見(jiàn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較全的3眼地下水井，pH和硫酸鹽指標(biāo)均呈顯著相關(guān)；硫酸鹽和溶解性總固體兩指數(shù)也呈顯著性相關(guān)。受到污染最嚴(yán)重的13#水井pH與氯化物、pH與總硬度、pH與溶解性總固體指標(biāo)間均呈顯著相關(guān)；其他水井，其他指標(biāo)之間的相關(guān)性擬合不顯著。

圖14 1#水井硫酸鹽與溶解性總固體回歸模型模擬

圖15 4#水井硫酸鹽與溶解性總固體回歸模型模擬

圖16 13#水井硫酸鹽與溶解性總固體回歸模型模擬

4 SPSS相關(guān)性分析

SPSS是世界上最早使用的統(tǒng)計(jì)分析軟件，目前廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域和行業(yè)。作為統(tǒng)計(jì)分析工具，SPSS軟件理論嚴(yán)謹(jǐn)，內(nèi)容豐富，具有數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)研究、制表繪圖、文字處理等功能[5-7]。在對(duì)每個(gè)污染水井兩兩監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性擬合的基礎(chǔ)上，對(duì)3個(gè)污染井pH和硫酸鹽，硫酸鹽與溶解性總固體兩對(duì)指標(biāo)進(jìn)行SPSS相關(guān)性驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如表2和表3所示。

運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行的相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，所有監(jiān)測(cè)污染水井的pH和硫酸鹽pearson相關(guān)系數(shù)值為0.824；硫酸鹽與溶解性總固體的相關(guān)系數(shù)值為0.918，說(shuō)明pH、硫酸鹽和溶解性總固體3個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性不是由偶然因素造成的，3者具有高度相關(guān)性。

Causation Judgment of Groundwater Pollution based on SPSS Correlation Analysis

Sun Juan,Yang Shuying,Shen Haosong,Leng Yanqiu,Yan Han
（Shandong Academy of Environmental Science,Jinan Shandong 250013,China）

In order to find out the cause why the crops grew slowly,withered or died after using groundwater irrigation,the samples of surrounding underground water were collected and the surrounding polluting enterprises were investigated.After confirming that an enterprise discharged pollution illegally,based on the correlation fittings between the two monitoring factors in each monitoring well,the correlations between the characteristic pollutant factors and excessive factors in the pollution water wells were analyzed using SPSS software.The results showed that the characteristic pollutants of illegal sewage enterprise in polluted underground water wells were significantly correlated with the exceeding standard factors,so as to confirm the causation between the illegal sewage and the pollution of the underground water wells.

groundwater pollution,correlation analysis,SPSS,causation

X523

A

1008-813X（2016）06-0003-05

10.13358 /j.issn.1008-813x.2016.06.01

2016-07-22

山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目《南四湖典型河流流域非點(diǎn)源污染模擬與控制途徑研究》（2007GG30008001）

孫娟（1976-），女，山東高唐人，畢業(yè)于中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)，博士，研究員，主要從事流域水污染控制與環(huán)境損害鑒定評(píng)估工作與研究。