应用SPSS统计软件和污染指数评_省略_污染_以濮阳市地下水污染评价为例

焦作工学院学报(自然科学版),第21卷,第3期,2002年5月

JournalofJiaozuoInstituteofTechnology(NaturalScience),Vol.21,No.3,May2002

应用SPSS统计软件和污染指数评价地下水污染

———以濮阳市地下水污染评价为例

潘国营1,韩怀彦2,王永安2,周俊亮2

(1.焦作工学院资源与环境工程系,河南焦作454000;2.濮阳市节约用水办公室,河南濮阳457000)

摘要:用SPSS软件中的单变量频数分布分析法确定污染起始值,然后计算综合污染指数,

依据其大小并结合研究区地下水形成环境和水文地质条件,将研究区划分为轻微污染区、中

等污染区和严重污染区.评价结果符合实际,为地下水污染评价找到了新的途径.

关　键　词:SPSS;地下水污染;污染评价

中图分类号:P641.3　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1007-7332(2002)03-0172-030　引　言

SPSS(StatisticalPackagefortheSocialScience)是由美国SPSS公司自20世纪80年代初开发的大型统计学软件包,目前已推出SPSS11.0forWindows版本,具有统计功能强大、分析结果清晰、界面直观、操作简单、易学易用等特点,已成为当今世界上最流行、最具有权威性和最受欢迎的统计软件之一,在我国社会科学、自然科学、经济学、生物学、心理学、医疗卫生、体育、农业、林业、商业、金融等各个领域得到了广泛应用.濮阳市位于河南省东北部,是一座以石油、化工为主的新兴现代化工业城市.随着城市规模逐年扩大,城市`三废'排放量增加,地表水污染严重.由于河水渗漏是濮阳地下水的重要补给来源,因而地下水开始受到污染并呈逐年加重的趋势.地下水是濮阳市工农业和城乡人民用水的主要水源,为防止污染继续加剧和保护水质,我们开展了“濮阳市环境水文地质与水资源保护”的研究工作,研究中采用了SPSS统计软件和污染指数方法对地下水污染进行了综合评价,取得了较好的效果.

1　地下水污染评价标准

一般将地下水污染定义为:凡是在人类活动的影响下,地下水水质朝着水质恶化方向发展的现象[1].这一定义中包含两层意思:其一,污染是人为活动所造成的,在天然环境中地下水某些化学成分的富集不是污染;其二,只要人为活动使地下水水质朝恶化方向发展便是污染,而不管恶化程度如何.由于现有各类地下水水质标准只能衡量地下水质量或适用程度,很多情况下地下水水质不好并非人为污染所致,所以,用现行水质标准来判断地下水是否污染以及评价污染程度是不合适的.评价地下水污染应以研究区地下水化学成分的背景值(本底值)为标准,这与评价地表水污染有所不同。在目前人为活动比较强烈的条件下,非人为活动影响的自然环境已经不存在,确定水化学组分的本底值或背景值也存在困难.

研究区地下水已普遍受到人为活动的影响.虽然局部区域污染比较严重,但大面积地下水属于微污染或基本没有污染.为计算地下水各种化学组分的背景值,我们通过分析研究区水质分析数据,筛　　收稿日期:2002-03-10;修回日期:2002-04-07

　　基金项目:河南省自然科学基金资助项目(编号:004070500),,,,

第3期　　　　　　　　　潘国营等:应用SPSS统计软件和污染指数评价地下水污染

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选出没有污染或污染轻微的水样,利用这些水样化学组分含量,并利用SPSS统计软件单变量频数分布分析方法确定污染起始值,作为评价地下水污染程度的标准.

2　地下水污染起始值的确定

通过对研究区101个水样点1999—2001年连续3年的水质分析数据分析研究,符合下列条件的水样可以认为没有污染或污染轻微:(1)物理性质良好,清澈透明,无色无味,无悬浮物;(2)远离地表各种污染源(包括固体废物、河流、地表水体等);(3)水中HCO3、Ca、Mg组分占绝对优势,水质类型为HCO3—Ca·Mg型或HCO3—Ca·Mg·Na型;(4)污染指标含量连续几年不变,没有污染迹象或污染程度低;(5)固形物、硬度、硫酸盐、氯化物等不超过饮用水水质标准;(6)微量元素包括有毒组分含量很低.

筛选出来的水样,某些化学组分还存在一些高值或异常值,它们出现频数很低,不能代表相关组分正常水平值,需要将其逐一剔除.在决定是否剔除某些异常值或高值之前,采用SPSS软件中的单变量频数分布分析法[2]反复试算,将那些频数很低的高值和异常值逐一剔除,直到最终得到的频数曲线接近正态分布为止.经过若干次计算,最终得到某项组分的统计量(平均值和标准差等)及频数分布分析图.

考虑到数据具有离散性,将算术平均值和2倍的标准差之和作为污染起始值[1],公式为　　　　　　Xi=Xi+2Si,　　　　　　Si=

—

—

-2+2+

(1)

—

n

i=1

Xi-Xi),∑(

2

(2)

式中,Xi为地下水中某组分的算术平均值;Xi为地下水中i组分污染起始值;Si为i组分的标准差;n为样本数量.

根据研究区地下水水质、污染状况和环境水文地质条件,选用Na、氯化物(Cl)、硫酸盐

2--(SO4)、总硬度(CaCO3计)、固形物、化学需氧量(CODcr)、硝酸盐(NO3)、氟化物(F-)、锰(Mn2+)、铜(Cu2+)共10项指标作为评价污染程度的评价因子,污染起始值如表1.

表1　地下水污染评价标准

Tab.1　Thecriterionofgroundwaterpollutionestimation

评价因子污染起始值

/(mg·L-1)

Na+120

Cl-100

-SO24

+-

总硬度

CaCO3400

固形物700

CODcr3.0

-NO3F-0.5

Mn2+0.1

Cu2+0.3

900.8

3　地下水污染程度评价

采用综合指数法评价地下水污染程度,其数学模型为

n

　　　　　　P=

i=1

∑Pi=

Ci

∑,i=1C0i

表2　地下水污染程度综合评价分级

Tab.2　Thegradesofgroundwaterpollutionestimation

污染程度污染指数

分级标准

未污染P=0

轻微污染0≤P<8

中等污染8≤P<16

n

(3)

式中,P为综合污染指数;Pi为第i项评价因

子污染指数;Ci为第i项评价因子的实测浓度;C0i为第i项评价因子的污染起始值.　　考虑到濮阳浅层地下水的水质状况,污染程度按综合污染指数的大小划分为未污染、轻微污染、中等污染和严重污染四级,分级标准如表2.

严重污染P≥16

　　　自然科学版)　　　　　　　　　　　　　2002年第21卷174　　　　　　　　　　　　　　焦作工学院学报(

4　污染程度分区

依据污染指数大小,并结合研究区的地下水形成环境和水文地质条件,全区被划分为轻微污染区、中等污染区和严重污染区.综合评价结果表明,研究区大部分区域的地下水属于轻微污染或没有污染,马颊河和金堤河沿岸地下水为中等污染,局部区域地下水为严重污染.马颊河和金堤河污水、地表工业废水坑的污水入渗是造成地下水污染的主要原因.评价结果符合研究区地下水水文地球化学环境、水文地质条件、人为环境、地下水污染状况等实际情况,因此,将SPSS统计软件和污染指数法用于地下水污染评价是可行的.

参考文献:

[1]　林年丰,李昌静.环境水文地质学[M].北京:地质出版社,1990.

[2]　洪　楠,林爱华,李志辉,等.SPSSFORWINDOWS统计分析教程[M].北京:电子工业出版社,2000.

Groundwaterpollutionevaluationwith

statisticalsoftwareSPSSandpollutionexponents

PANGuo-ying1,HANHuai-yan2,WANGYong-an2,ZHOUJun-liang2

(1.Dept.ofResources&Envir.EngofJIT,Jiaozuo454000,China;2.PuyangSavingWaterOffice,Puyang457000,China)Abstract:InordertoevaluatethepresentgroundwaterpollutionsituationofPuyangcity,one-variablefrequencydistributionanalysismethodisusedinSPSStogetpollutionoriginalvalueandthesynthesizedpollutionexponentsarecalculated.Thepaperdividestheresearchareaintoslightlypollutedarea,moderatelypollutedareaandseriouslypollutedareaonthebasisofthevaluesandgroundwater-formingsituation.Theestimatingresultsareinaccordancewiththepracticalcondition.ItisprovedtobefeasibletoevaluategroundwaterpollutionwithstatisticalsoftwareSPSSandpollutionexponentmethod.Keywords:statisticalsoftwareSPSS;groundwaterpollution;pollutionestimation

(本文责任编校　宫福满)

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