基于SPSS的巢湖東半湖水質(zhì)參數(shù)分析

【摘要】本文通過對巢湖東半湖六個監(jiān)測斷面2006年～2010年水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用SPSS軟件對其進(jìn)行主成分分析，將9個評價指標(biāo)轉(zhuǎn)化為公因子，根據(jù)因子得分表達(dá)式揭示各個監(jiān)測斷面水質(zhì)參數(shù)特征。

【關(guān)鍵詞】SPSS；巢湖東半湖；公因子

巢湖是我國五大淡水湖之一，處于安徽省江淮丘陵的中部，自然條件得天獨厚。它東西綿延一百八十里，環(huán)湖四百余里，占巢湖市、廬江、肥東、肥西和合肥四縣一市境地。其水質(zhì)富營養(yǎng)化早已成為不爭的事實。本文著重分析巢湖東半湖例行監(jiān)測的六個斷面從2006年～2010年水質(zhì)年均值，揭示出各個監(jiān)測斷面水質(zhì)參數(shù)特征，為巢湖治理與管理提供參考。

1.理論

在現(xiàn)實水質(zhì)分析中，存在大量實測且有代表性的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在帶來現(xiàn)象有關(guān)信息的同時，也給數(shù)據(jù)分析帶來了一定困難，另一方面，眾多變量之間可能存在著相關(guān)性，實測數(shù)據(jù)包含的信息有一部分可能是重復(fù)的。主成分分析就昌在盡可能不損失信息或少損失信息的情況下，可以通過變量變換的方法將眾多線性相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)換為少數(shù)線性無關(guān)的指標(biāo)，在保證信息比較完整的情況下實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的降維，便于進(jìn)行評價從分析。

2.水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

2.1 樣本分析

如表1所示，本文采用2006～2010年巢湖東半湖湖區(qū)六個監(jiān)測點位的數(shù)據(jù)，利用SPSS來分析。具體監(jiān)測項目為：pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、氟化物、糞大腸菌群數(shù)。

為了使不同監(jiān)測項目之間具有可比性，對原始數(shù)據(jù)時行標(biāo)準(zhǔn)化處理，轉(zhuǎn)化成無量綱的污染指數(shù)，換算公式為：

為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)；為監(jiān)測項目的實測值；監(jiān)測項目的評價標(biāo)準(zhǔn)值。本文評價標(biāo)準(zhǔn)值采用地表水三級評價標(biāo)準(zhǔn)。

通過對標(biāo)準(zhǔn)化矩陣（如表2所示）分析，在表4上半部相關(guān)系數(shù)矩陣中，相關(guān)系數(shù)較大，且下半部對應(yīng)的概率均小于0.05，表明污染物之間存在著顯著的相關(guān)性。結(jié)果如表3、表4所示。

2.2 KMO抽樣適度測定值與Bartlett球形檢驗值

Bartlett球形檢驗的概率值為0.000，即否定相關(guān)矩陣為單位陣的零假設(shè)，從而認(rèn)為各污染物之間存在著顯著相關(guān)性。這與表4中的結(jié)果相一致。同時KMO值為0.526，大于度量標(biāo)準(zhǔn)值0.5，據(jù)此可認(rèn)為原數(shù)據(jù)可用于因子分析。進(jìn)一步分析公因子方差提取，即初始變量的共同度，結(jié)果見表6所示。

2.3 因子的共同度

表6第二列為初始共同度，全部為1，第三列為提取特征值的共同度。溶解氧的共同度為0.855，可認(rèn)為溶解氧提取的4個公共因子能夠解釋溶解氧方差的85.5%。因此，總氮與BOD5、高錳酸鹽指數(shù)3個指標(biāo)提取特征值的共同度相對高，這三個指標(biāo)的信息保留也就相對完整，而氨氮共同度相對低些，信息缺失相對也多些。

2.4 因子分析的總方差解釋

由表7可知，第一個因子特征值為2.907，對應(yīng)的方差的%值為32.300，也就是說明第一個因子特征值解釋了9個原始變量總方差的32.300%；同理第二個因子特征值解釋了總方差的23.662%。前四個因子累計方差貢獻(xiàn)率為82.978%且其對應(yīng)的特征值均大于1。從第五個因子開始特征值變化趨緩（見圖1），故選取4個公因子分析是能夠代表全部變量，具有代表性，如圖1所示。

3.結(jié)論

通過對巢湖東半湖2006年～2010年湖區(qū)六個監(jiān)測斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)采用主成份分析法，初步判明中廟水質(zhì)在六個監(jiān)測斷面水質(zhì)中最差，所受污染最為嚴(yán)重。其次為中垾。反倒是靠近巢湖市的兩個監(jiān)測斷面水質(zhì)明顯好于其它斷面水質(zhì)。也符合這兩處作為巢湖飲用水水源地的實際。

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