基于灰色关联法分析长江口海域汞和砷的分布及影响因素

葛跃浩 陈佳佳 王钰翔 庄 健(. 国家海洋局南通海洋环境监测中心站，江苏 南通 600；.江苏正丹化学工业股份有限公司，江苏 镇江 000)

基于灰色关联法分析长江口海域汞和砷的分布及影响因素

葛跃浩1陈佳佳2王钰翔2庄 健2
(1. 国家海洋局南通海洋环境监测中心站，江苏 南通 226002；2.江苏正丹化学工业股份有限公司，江苏 镇江 212000)

通过灰色关联分析法，对2012年5月和8月长江口汞、砷与盐度、水温和悬浮物的关联程度进行评价，分析长江口汞、砷含量的主要影响因子。结果表明：汞的含量与盐度和悬浮物的联系较为紧密，与水温的联系度最小；砷与水温的联系度最紧密，与盐度的联系最不紧密。

灰色关联分析法，长江口；影响因素

1 引言

由于自然演变和沿江人类活动的影响发展，长江口水体中各污染物逐年升高。长江口水环境问题，现已引起人们的普遍重视和高度关注[1-3]。对长江口水质进行合理的综合评价，变显得尤为重要。长江口有水质涉及诸多因素，单指标评价方法[4]较难发现主要矛盾和主要特性。长江口地处江河与海洋的交界处，水文、水动力、物理化学条件复杂，各种要素间的相互关系十分复杂，特别是表面现象与变化的随机性会掩盖事情本质，众多因素之间的关系是模糊不清的，无法准确判断哪些因素之间的关系，所以较难发现寻求主要矛盾和主要特性。而灰色关联分析法是对一种对系统因素间作用与关联程度进行序化和量化的方法，它能计算待评价水体的各指标值与不同水质标准的关联度，将关联度排序所得的序列即能反映待评价水体与各级水质标准之间的相似程度，并最终得到待评价水体的水质级别[5-7]。本文将采用通过灰色关联分析法，对长江口汞、砷与河口的主要水文要素盐度、水温和悬浮物联系程度进行综合评价，分析了长江口汞、砷含量的主要影响因子。

2 长江口各指标的分布状况

长江口2012年5月和8月盐度、水温、悬浮物、汞和砷含量的平面分布情况见图1。

图1 2012年5月和8月长江口盐度、水温、悬浮物、汞和砷含量的平面分布

监测区域内，2012年5月和8月表层水温均表现为北港口附近出现最低值，近岸高，外海低的分布，这与盐度分布相吻合。盐度的分布受长江口径流和潮流的共同作用，总体表现为近岸低，外海高。在同一经度上，表现为长江口北槽的盐度最低，南槽和北港相对高些；且由于监测时刻的不同，5月和8月的盐度分布微形态有所不同。悬浮物分布表现为在横沙岛东侧的促淤潜堤、北槽丁坝和丁坝附近海域出现高值区，东经122度30分向东海域下降趋势明显。汞的分布南港南槽的含量相对较高；砷分布表现为近岸高，外海低。

从盐度、水温、悬浮物、汞和砷的含量平面分布图看，它们的总体表现为受潮流、径流以及长江口沿岸的排污的影响，但浓度的等值线分布形态的走向明显不同。这些指标间含量分布有哪些关联？关联性如何？仅从含量分布图上很难定性描述，本文将使用灰色关联法分析之间的关联度。

3 灰色关联法运用实例

灰色关联法在水质评价的模型构建主要有以下几步：1.列出系统的行为序列；2.求各序列的初值像；3.求差序列；4.求两级最大差和最小差；5.求关联系数；6.计算关联度。以2012年8月长江口45个监测点的盐度(Salt)、悬浮物(SS)、总汞(Hg)、砷(As)温度(T)数据为例利用灰色关联法分析各指标的相关性。根据灰色关联法获得的2012年5月和8月以汞和砷为特征指标的关联度列表如下：

表1 2012年5月和8月以汞和砷为特征指标的关联度

根据关联度计算结果，2012年5月汞与盐度的联系最紧密，与砷的联系次之，与悬浮物的联系较次之，与水温的联系最不紧密；2012年8月汞与悬浮物的联系最紧密，与盐度联系次之，与砷联系较次之，与水温的联系最不紧密。2012年5月砷与水温联系最紧密，与悬浮物联系次之，与汞联系较次之，与盐度的联系最不紧密；2012年8月砷与水温的联系最紧密，与悬浮物的联系次之，与汞的联系较次之，与盐度的联系最不紧密，与5月份各指标间的联系相吻合。综上，汞的含量与盐度和悬浮物的联系较为紧密，与水温的联系度最小；砷与水温的联系度最紧密，与盐度的联系最不紧密。

4 结果讨论

随着自然演变和沿江社会经济的发展, 长江口水体中各污染物逐年升高。对长江口水质进行合理的综合评价尤为重要。长江口地处江河与海洋的交界处，水文、水动力、物理化学条件复杂，各种要素间的相互关系十分复杂，特别是表面现象与变化的随机性会掩盖事情本质，众多因素之间的关系是模糊不清的，无法准确判断哪些因素之间的关系，所以较难发现寻求主要矛盾和主要特性。而灰色关联分析法是对一种对系统因素间作用与关联程度进行序化和量化的方法，它能计算待评价水体的各指标值与不同水质标准的关联度，将关联度排序所得的序列即能反映待评价水体与各级水质标准之间的相似程度，并最终得到待评价水体的水质级别。本文将采用通过灰色关联分析法，对长江口汞、砷与河口的主要水文要素盐度、水温和悬浮物联系程度进行综合评价，分析了长江口汞、砷含量的主要影响因子。

本文的研究结果是基于灰色关联分析得出，从分析过程中可知，该方法较好地采用数学定量手段确定了各指标间的亲疏关系，具有不受个别指标影响和不受人的主观的经验知识干扰等优点，比较能客观地反映实际情况，能较好分析各研究对象的相关性。

[1]张笛.长江口溶解性有机质分布特征及其与砷、锑的相互作用[D].北京师范大学，2013.

[2]周超明，晏路明.港湾水质综合评价的集对分析模型[J].环境科学与管理，2006，(8)：62-65.

[3]戴楠.灰色关联序在多元回归模型的自变量选择中之应用[J].中国农村水利水电，1996，(5)：6-8.

[4]张亚南.黄河口、长江口、珠江口及其邻近海域重金属的河口过程和沉积物污染风险评价[D].国家海洋局第三海洋研究所，2013.

[5]梁仲燕著.灰色理论在水环境质量综合评价中的应用[D].南京：河海大学硕士学位论文，2008.

[6]王琢文，汪松青著.改进的灰关联分析法在上海市闵行区北横泾水质评价中的应用[J].生态与农村环境学，2014，30(01)：96-100.

[7]沈珍瑶，谢彤芳著.一种改进的灰关联分析方法及其在水环境质量评价中的应用[J].水文，1997(03) ：15-17.

Distribution of Mercury and Arsenic in Yangtze River Estuary Waters Based on Grey Correlation Degree Analysis and Its Influencing Factors

GE Yuehao1CHEN Jiajia2WANG Yuxiang2ZHUANG Jian2
(1.Nantong Marine Environmental Monitoring Center of the State Oceanic Administration，Jiangsu Nantong，226002； 2.Jiangsu Zhengdan Chemical Industry Co.，Ltd，Jiangsu Zhenjiang，212000)

The revelance between mercury，arsenic and salinity，water temperature and suspended matter in the Yangtze River estuary in May and August of 2012 was evaluated based on grey correlation degree analysis method. The main influencing factors of mercury and arsenic content in the Yangtze River estuary were analyzed.Results indicated that the content of mercury was closely related to salinity and suspended matter，water temperature was the least. The content of arsenic was closely related to water temperature，salinity was the least.

grey correlation degree analysis methods；Yangtze River Estuary；influencing factors

葛跃浩，学士，助理工程师，主要从事海洋环境监测工作

X83

A

1673-288X(2017)01-0129-02

引用文献格式：葛跃浩 等.基于灰色关联法分析长江口海域汞和砷的分布及影响因素[J].环境与可持续发展，2017，42(1)：129-130.