广佛交界河涌水质监测及其水体环境单元分类研究

黄梅珍 卫晋波

（1广东中科英海科技有限公司广东佛山5280002广东省微生物研究所广东广州510070）

广佛交界河涌水质监测及其水体环境单元分类研究

黄梅珍1卫晋波2*

（1广东中科英海科技有限公司广东佛山5280002广东省微生物研究所广东广州510070）

了解广佛交界河涌水质情况，探讨河涌水体环境单元聚类分析方法。方法：2015年10月-2016年9月对广佛交界两条主要河涌的8个断面水体污染情况进行监测，并分别用欧氏、闵科夫斯基和切比雪夫三种常用距离来定义样品间的距离，然后分别对样品进行聚类分析，对其水体环境质量进行综合分析。结果：西航道大方水闸（U2）、芦苞涌入西南涌竹基尾水闸（U7）与西南涌广和大桥（U8）河涌断面水体污染程度较轻，水质较好；鲁岗涌猛冲水闸（U5）与湾头涌木棉树（U6）河涌断面水体污染程度次之，水质次之；而水口水道入广州珠江白沙水闸（U1）、广州珠江入水口水道沙场（U3）与珠江广州精神病院（U4）河涌断面水体污染程度较重，其水质相对较差。聚类分析结果与实际情况相符合。结论：欧氏距离和闵科夫斯基距离为水体样品间距离的聚类分析法是水体环境单元分类的一种较为理想的方法。

环境污染；聚类分析；水体单元；河涌；广佛

引言

为了解广佛交界主要河涌的水质情况，并探讨水体环境单元分类方法，本课题组于2015年10月至2016年9月期间对广佛交界两条主要河涌的8个断面水体污染情况进行监测，并试用三种距离测度聚类分析法对其水体环境质量进行综合分析，现将结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料

选取水口水道入广州珠江白沙水闸（U1），西航道大方水闸（U2），广州珠江入水口水道沙场（U3），珠江广州精神病院（U4），鲁岗涌猛冲水闸（U5），湾头涌木棉树（U6），芦苞涌入西南涌竹基尾水闸（U7），西南涌广和大桥（U8）断面水体，对其水温（V1）、pH值（V2）、溶解氧（V3）、高锰酸盐指数（V4）、化学需氧量（V5）、五日生化需氧量（V6）、氨氮（V7）、总磷（V8）等指标进行监测。

1.2 方法

于2015年10月至2016年9月期间每个月一次包括平水期、丰水期、枯水期分别对所选断面河涌水质进行监测。使用SPSS16.0软件对检测数据进行聚类分析。

2 结果

2.1 水体环境质量

广佛交界主要河涌水体环境质量监测结果见表1。

表1 广佛河涌2015年10月-2016年9月水质平均监测数据（mg/L）

2.2 水体环境单元聚类分析

结果见表2和图1。

表28 个水体环境单元欧氏距离矩阵

3 讨论

图1 广佛河涌8个水体环境单元欧氏距离类图

表38 个水体环境单元闵科夫斯基距离矩阵

图2 广佛河涌8个水体环境单元闵科夫斯基距离类图

表48 个水体环境单元切比雪夫距离矩阵

图3 广佛河涌8个水体环境单元切比雪夫距离类图

聚类分析法是根据研究对象（样本或指标）的特征对他们进行定量分类的一种多元统计方法。其基本思想是：同一类中的个体有较大的相似性，不同类中的个体差异性很大，于是根据多个观测指标，找出能够度量样本（或指标）之间相似度的统计量（如相关系数、距离系数等），并以此为依据，采用某种聚类算法将所有样本（或指标）分别聚合到不同类中去[1]。笔者根据8个水质监测指标计算8个水体环境单元水质间的欧氏距离、闵科夫斯基距离和切比雪夫距离，然后采用样品聚类（Q型聚类）分析法对广佛河涌断面水体环境单元进行聚类[2]。采用欧氏距离、闵科夫斯基距离和切比雪夫距离对数据进行分析，能得出一致分类结果，且欧氏距离和闵科夫斯基距离有一致的分析结论。由表2、表3可得，U7与U8的距离最小（1.626），说明其关系最近，水质状况很接近，U7与U6距离最大（5.689），则说明其关系最远，水质状况相差明显。同时，表4也可得类似的关系。从图1、图2、图3中都可以看出，U7、U8和U2水质情况相似，而首先聚为第一类，U3、U4和U1聚为第二类，然后U5和U6聚为第三类。根据表1各水体环境质量检测结果及现场采样情况进行综合分析，结果提示芦苞涌入西南涌竹基尾水闸（U7）、西南涌广和大桥（U8）和西航道大方水闸（U2）水体环境单元污染程度较轻，水质较好，与第一类结果一致；鲁岗涌猛冲水闸（U5）和湾头涌木棉树（U6）水体环境单元污染程度次之，水质次之，与第三类结果一致；广州珠江入水口水道沙场（U3）、珠江广州精神病院（U4）和水口水道入广州珠江白沙水闸（U1）水体环境单元污染程度较重，两者水质相对较差，与第二类结果一致。综上所述，聚类分析结果与实际情况一致，从而说明聚类分析是水体环境单元的一种较理想的分类方法。且通过对比，采用欧氏距离、闵科夫斯基距离会比切比雪夫距离得出的结论更直观，更易于分析。

[1]黄润龙主编。数据统计与分析技术-SPSS统计软件使用教程[M]。北京：高等教育出版社，2004.256～257

[2]王璐，王沁编著。统计软件SPSS完全学习手册与实战精粹[M]。北京：化学工业出版社，2013.4 165～176

广东省科技计划项目（项目编号：2011B010600001，项目编号：2013B091500081）

黄梅珍（1988-），女，广东云浮人，助理工程师，主要从事环境监测工作。

卫晋波（1978-），男，山西晋城人，助理研究员。