采煤塌陷水體常規(guī)水質(zhì)污染源分析,水污染論文

采煤塌陷水體常規(guī)水質(zhì)污染源分析,水污染論文采煤塌陷水體是礦業(yè)城市的一種特殊地表水，在礦區(qū)生態(tài)中起著極其重要的功能。由于塌陷水體所處的特殊環(huán)境，附近礦業(yè)生產(chǎn)廢水、生活污水、農(nóng)藥化肥等的排入，致使塌陷水體面臨各種有機(jī)、無機(jī)污染?？刂坪拖菟w的污染源是防止水環(huán)境污染的根本措施。因而，運(yùn)用合理的數(shù)學(xué)模型和其他相關(guān)技術(shù)手段對(duì)已有的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析進(jìn)而間接推斷出污染的來源顯得尤為必要。當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于大氣污染物源解析研究較多,而水環(huán)境中污染源解析主要集中在沉積物中有機(jī)物的研究,常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的源解析研究的相關(guān)報(bào)道主要集中在外文文獻(xiàn)中。對(duì)于采煤塌陷水體污染源解析的研究尚未見相關(guān)報(bào)道，因而對(duì)于該方面的研究在理論和應(yīng)用方面具有重要的意義。當(dāng)前，在水環(huán)境中污染物的源解析的模型中，化學(xué)質(zhì)量平衡模型和因子分析/主成分分析這兩個(gè)模型應(yīng)用最為普遍，而且得到美國EPA的認(rèn)可和推薦.近年來，越來越多的研究者將因子分析應(yīng)用于水污染源解析，且得到了較好的效果，因而，選擇因子分析法對(duì)塌陷區(qū)水體進(jìn)行污染源解析。1樣品采集與研究方式方法1.1樣品采集選擇淮南市潘一礦東邊采煤塌陷水體作為研究對(duì)象，共設(shè)置16個(gè)采樣斷面〔如此圖1〕,樣品采集時(shí)間為2018年4月。根據(jù)實(shí)際水質(zhì)特征以及污染情況選擇CODcr、TP、TN、總堿度、總硬度、CO2-3、SO2-4、Ca2+、HCO-3、Cl-、Cd、Cr〔Ⅵ〕、Pb和Fe這14項(xiàng)常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)，樣品采集以及分析方式方法參照(水和廢水監(jiān)測(cè)分析方式方法〕〔第四版〕,監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1所示?！颈?.圖1】1.2研究方式方法因子分析法的基本思路是把一些有復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子的一種多變量統(tǒng)計(jì)分析方式方法。因子分析方式方法的目的是根據(jù)已有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，得出數(shù)目最少的公因子，計(jì)算出因子的載荷。因子的選擇主要取決于因子的特征值和累計(jì)方差奉獻(xiàn)率.通常選取主因子的特征值大于1以及方差累計(jì)奉獻(xiàn)率達(dá)80%~85%以上。該文應(yīng)用SPSS17.0軟件中因子分析模塊進(jìn)行水污染源解析研究。2塌陷區(qū)水污染源解析2.1數(shù)據(jù)正態(tài)分布特征檢驗(yàn)使用多元統(tǒng)計(jì)方式方法的前提是變量需符合正態(tài)分布或者接近正態(tài)分布.潘一礦塌陷水體水質(zhì)參數(shù)單樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)結(jié)果表示清楚，總硬度、CO2-3、SO2-4和Cd的精到準(zhǔn)確檢驗(yàn)概率值小于5%,不符合正態(tài)分布規(guī)律，其他指標(biāo)均符合正態(tài)分布。當(dāng)CO2-3進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)精到準(zhǔn)確檢驗(yàn)概率值大于5%,因而因子分析中CO2-3的數(shù)據(jù)采用的是對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)值。因而，在因子分析之前，剔除總硬度、SO2-4和Cd這3個(gè)指標(biāo)。2.2污染物的因子分析為了驗(yàn)證因子分析的適用性，該文采用Kaiser-Meyer-Olkin〔KMO〕和BartlettsSphericity球度檢驗(yàn)兩種檢驗(yàn)方式方法進(jìn)行綜合檢驗(yàn)。結(jié)合實(shí)際水質(zhì)特征以及污染情況、數(shù)據(jù)的正態(tài)分布性以及KMO和BartlettsSphericity球度檢驗(yàn)結(jié)果，最終選擇潘一礦塌陷水體的CODcr、總堿度、Ca2+、HCO3-、CO2-3、Cl-、Fe、Cr〔Ⅵ〕、Pb、TP、TN這些變量進(jìn)行因子分析。KMO和BartlettsSphericity球度檢驗(yàn)結(jié)果表示清楚，KMO檢驗(yàn)的MSA值為0.561,表示比擬適宜。Bartlett的檢驗(yàn)結(jié)果sig.為0.000〔sig.顯著性水平0.05〕,因而拒絕Bartlett球度檢驗(yàn)的零假設(shè)，則以為該系列數(shù)據(jù)合適做因子分析。如表2所示，按特征值大于1提取的前4個(gè)主因子解釋了總方差的88.017%,因而提取前4個(gè)因子作為主因子是合理的?！颈?】結(jié)合前面的研究，對(duì)各個(gè)主因子所代表的含義解釋如下〔因子載荷0.5作為主要關(guān)聯(lián)因子考慮〕:Fl〔第一主因子〕:第一個(gè)主因子奉獻(xiàn)率為43.871%,旋轉(zhuǎn)之后奉獻(xiàn)率為42.991%,影響力最大。與第一主因子相關(guān)聯(lián)的主要指標(biāo)為TP、TN、總堿度、Ca2+、HCO-3和Cl-,旋轉(zhuǎn)后的主因子載荷分別為0.921、0.864、0.885、0.950、0.533和0.956,即這些個(gè)變量與第一主因子的相關(guān)程度較高，反映了水體受氮磷營養(yǎng)鹽和離子的影響的程度。這是典型的混合污染。由于塌陷區(qū)所處的特殊位置，農(nóng)田中大量使用氮磷化肥在下雨期間農(nóng)田氮磷物質(zhì)隨著隨地表徑流進(jìn)入塌陷水體，造成水體氮磷營養(yǎng)鹽的增加。由濃度分布能夠看出Cl-等離子類的增加受礦井水等礦業(yè)廢水的排入影響較大，另外淺層地下水中Cl-等離子類含有高濃度的背景值，因而推斷這些離子主要來源于礦業(yè)廢水以及淺層地下水。基于上述分析得出該因子明顯代表了混合污染源，揣測(cè)F1主要代表了氮磷肥引起的農(nóng)業(yè)面源污染、礦井水和淺層地下水的混合污染。F2〔第二個(gè)主因子〕:第二個(gè)主因子占總方差的21.202%,旋轉(zhuǎn)之后占總方差的20.180%.與第二個(gè)主因子相關(guān)聯(lián)的主要指標(biāo)為HCO-3、CO2-3和Fe,旋轉(zhuǎn)后的主因子載荷分別為-0.780、0.975、0.706,這三個(gè)變量與第二個(gè)主因子有較強(qiáng)的相關(guān)性。水體中Fe的增加主要是由于礦業(yè)活動(dòng)排放含高濃度Fe的廢水所引起的，HCO-3和CO2-3主要與碳酸鹽巖地質(zhì)背景相關(guān)，這些離子的增加主要也是由于碳酸鹽類巖層與地下水接觸而溶解于水中并隨著礦井水的排出而引起的，因而推斷F2代表了礦井水污染。F3〔第三個(gè)主因子〕:第三個(gè)主因子占總方差的13.628%,旋轉(zhuǎn)之后占總方差的13.299%.第三個(gè)主因子主要與CODcr較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系，旋轉(zhuǎn)后的主因子載荷為0.946.第三因子反映了水體中有機(jī)污染狀況，由濃度分布可知鄰近村莊以及礦業(yè)排污口出現(xiàn)有機(jī)污染高濃度區(qū)，由此推斷有機(jī)污染物主要來源于包含生活污水和禽畜養(yǎng)殖等農(nóng)村污水和洗煤水等礦業(yè)廢水，因而F3主要代表了農(nóng)村污水和礦業(yè)廢水混合污染。F4〔第四個(gè)主因子〕:第四個(gè)主因子占總方差的9.317%,旋轉(zhuǎn)之后占總方差的11.546%,與第四個(gè)主因子相關(guān)聯(lián)的主要指標(biāo)為Cr〔Ⅵ〕和Pb,旋轉(zhuǎn)后的主因子載荷分別為0.716和0.833,表示清楚第四主因子與Cr〔Ⅵ〕和Pb有密切的關(guān)系，反映了水體受重金屬污染的情況，結(jié)合實(shí)際情況，塌陷水體重金屬污染被以為主要來自于煤矸石淋溶水，因而推斷F4主要代表了煤矸石淋溶水污染。因子分析結(jié)果表示清楚，潘一礦塌陷水體具有顯著的多源性，是礦業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)村污水等各個(gè)污染源共同作用的結(jié)果，影響水質(zhì)的主導(dǎo)因素是農(nóng)業(yè)面源污染和礦業(yè)廢水的綜合污染，其次為礦業(yè)廢水污染。3結(jié)論潘一礦塌陷水體污染源解析結(jié)果表示清楚，潘一礦塌陷水體具有顯著的多源性，是礦井水、農(nóng)業(yè)面源污染、淺層地下水、農(nóng)村污水、煤矸石淋溶水等各個(gè)污染源共同作用的結(jié)果，華而不實(shí)最主要的污染源為農(nóng)業(yè)面源污染、礦井水和淺層地下水的混合污染，是影響塌陷水體最重要的因素，環(huán)境保衛(wèi)部門應(yīng)當(dāng)充分重視礦業(yè)活動(dòng)給環(huán)境所帶來得危害，提出相關(guān)的治理措施，減少由于礦業(yè)開采所引起的污染。另外，農(nóng)業(yè)面源污染也應(yīng)引起足夠重視，提出對(duì)應(yīng)的治理措施。以下為參考文獻(xiàn)：[1]邵冬海。大連城市空氣特征污染物TSP源解析及污染控制系統(tǒng)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2004.[2]李祚泳，丁晶，張欣莉。成都市大氣顆粒物源解析的PPR法[J].環(huán)境科學(xué)研究，2000,13〔5〕:38-40.[3]金蕾，華蕾。大氣顆粒物源解析受體模型應(yīng)用研究及發(fā)展現(xiàn)在狀況[J].中國環(huán)境監(jiān)測(cè)，2007,23〔1〕:38-41.[4]馮銀廠，自志鵬，朱坦，等。大氣顆粒物二重源解析技術(shù)原理與應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)，2002,23〔增刊1〕:128-130.[5]陳明華，陳靜森，李德。上海市大氣顆粒物高濃度區(qū)污染物的源解析[J].上海環(huán)境科學(xué)，1997,16〔10〕:15-17.[6]戴樹桂，朱坦，白志鵬。受體模型在大氣顆粒物源解析中的應(yīng)用和進(jìn)展[J].中國環(huán)境科學(xué)，1995,15〔4〕:252-257.[7]歐東妮。長江口濱岸多環(huán)芳烴〔PAHs〕多相分布特征與源解析研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2007.[8]羅孝俊，陳社軍，麥碧嫻，等。珠江三角洲地區(qū)水體表層沉積物中多環(huán)芳烴的來源、遷移及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2006,1〔1〕:17-24.[9]劉宗峰。黃河口及萊州灣表層沉積物中多環(huán)芳烴來源解析研究[D].青島：中國海洋大學(xué)，2008.[10]SINGHAKP,MALIKAA,MOHANAD,etal.Multivariatestatistica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