廣佛交界河涌水質監測及其水體環境單元分類研究

黃梅珍 衛晉波

（1廣東中科英海科技有限公司廣東佛山5280002廣東省微生物研究所廣東廣州510070）

廣佛交界河涌水質監測及其水體環境單元分類研究

黃梅珍1衛晉波2*

（1廣東中科英海科技有限公司廣東佛山5280002廣東省微生物研究所廣東廣州510070）

了解廣佛交界河涌水質情況，探討河涌水體環境單元聚類分析方法。方法：2015年10月-2016年9月對廣佛交界兩條主要河涌的8個斷面水體污染情況進行監測，并分別用歐氏、閔科夫斯基和切比雪夫三種常用距離來定義樣品間的距離，然后分別對樣品進行聚類分析，對其水體環境質量進行綜合分析。結果：西航道大方水閘（U2）、蘆苞涌入西南涌竹基尾水閘（U7）與西南涌廣和大橋（U8）河涌斷面水體污染程度較輕，水質較好；魯崗涌猛沖水閘（U5）與灣頭涌木棉樹（U6）河涌斷面水體污染程度次之，水質次之；而水口水道入廣州珠江白沙水閘（U1）、廣州珠江入水口水道沙場（U3）與珠江廣州精神病院（U4）河涌斷面水體污染程度較重，其水質相對較差。聚類分析結果與實際情況相符合。結論：歐氏距離和閔科夫斯基距離為水體樣品間距離的聚類分析法是水體環境單元分類的一種較為理想的方法。

環境污染；聚類分析；水體單元；河涌；廣佛

引言

為了解廣佛交界主要河涌的水質情況，并探討水體環境單元分類方法，本課題組于2015年10月至2016年9月期間對廣佛交界兩條主要河涌的8個斷面水體污染情況進行監測，并試用三種距離測度聚類分析法對其水體環境質量進行綜合分析，現將結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

選取水口水道入廣州珠江白沙水閘（U1），西航道大方水閘（U2），廣州珠江入水口水道沙場（U3），珠江廣州精神病院（U4），魯崗涌猛沖水閘（U5），灣頭涌木棉樹（U6），蘆苞涌入西南涌竹基尾水閘（U7），西南涌廣和大橋（U8）斷面水體，對其水溫（V1）、pH值（V2）、溶解氧（V3）、高錳酸鹽指數（V4）、化學需氧量（V5）、五日生化需氧量（V6）、氨氮（V7）、總磷（V8）等指標進行監測。

1.2 方法

于2015年10月至2016年9月期間每個月一次包括平水期、豐水期、枯水期分別對所選斷面河涌水質進行監測。使用SPSS16.0軟件對檢測數據進行聚類分析。

2 結果

2.1 水體環境質量

廣佛交界主要河涌水體環境質量監測結果見表1。

表1 廣佛河涌2015年10月-2016年9月水質平均監測數據（mg/L）

2.2 水體環境單元聚類分析

結果見表2和圖1。

表28 個水體環境單元歐氏距離矩陣

3 討論

圖1 廣佛河涌8個水體環境單元歐氏距離類圖

表38 個水體環境單元閔科夫斯基距離矩陣

圖2 廣佛河涌8個水體環境單元閔科夫斯基距離類圖

表48 個水體環境單元切比雪夫距離矩陣

圖3 廣佛河涌8個水體環境單元切比雪夫距離類圖

聚類分析法是根據研究對象（樣本或指標）的特征對他們進行定量分類的一種多元統計方法。其基本思想是：同一類中的個體有較大的相似性，不同類中的個體差異性很大，于是根據多個觀測指標，找出能夠度量樣本（或指標）之間相似度的統計量（如相關系數、距離系數等），并以此為依據，采用某種聚類算法將所有樣本（或指標）分別聚合到不同類中去[1]。筆者根據8個水質監測指標計算8個水體環境單元水質間的歐氏距離、閔科夫斯基距離和切比雪夫距離，然后采用樣品聚類（Q型聚類）分析法對廣佛河涌斷面水體環境單元進行聚類[2]。采用歐氏距離、閔科夫斯基距離和切比雪夫距離對數據進行分析，能得出一致分類結果，且歐氏距離和閔科夫斯基距離有一致的分析結論。由表2、表3可得，U7與U8的距離最小（1.626），說明其關系最近，水質狀況很接近，U7與U6距離最大（5.689），則說明其關系最遠，水質狀況相差明顯。同時，表4也可得類似的關系。從圖1、圖2、圖3中都可以看出，U7、U8和U2水質情況相似，而首先聚為第一類，U3、U4和U1聚為第二類，然后U5和U6聚為第三類。根據表1各水體環境質量檢測結果及現場采樣情況進行綜合分析，結果提示蘆苞涌入西南涌竹基尾水閘（U7）、西南涌廣和大橋（U8）和西航道大方水閘（U2）水體環境單元污染程度較輕，水質較好，與第一類結果一致；魯崗涌猛沖水閘（U5）和灣頭涌木棉樹（U6）水體環境單元污染程度次之，水質次之，與第三類結果一致；廣州珠江入水口水道沙場（U3）、珠江廣州精神病院（U4）和水口水道入廣州珠江白沙水閘（U1）水體環境單元污染程度較重，兩者水質相對較差，與第二類結果一致。綜上所述，聚類分析結果與實際情況一致，從而說明聚類分析是水體環境單元的一種較理想的分類方法。且通過對比，采用歐氏距離、閔科夫斯基距離會比切比雪夫距離得出的結論更直觀，更易于分析。

[1]黃潤龍主編。數據統計與分析技術-SPSS統計軟件使用教程[M]。北京：高等教育出版社，2004.256～257

[2]王璐，王沁編著。統計軟件SPSS完全學習手冊與實戰精粹[M]。北京：化學工業出版社，2013.4 165～176

廣東省科技計劃項目（項目編號：2011B010600001，項目編號：2013B091500081）

黃梅珍（1988-），女，廣東云浮人，助理工程師，主要從事環境監測工作。

衛晉波（1978-），男，山西晉城人，助理研究員。