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主成分分析法在扎龙湿地水质评价中的应用_环境保护论文 摘要：通过对扎龙湿地2019年采集的水质监测数据进行主成分分析法处理，得出各水质指标的主成分因子及其所占比重。根据主成分分析法得出的结果，综合分析湿地各指标水质现状，得出结论：扎龙湿地水质整体较为优良，但存在某些指标超标现象，需采取措施加以改善。 关键词：扎龙湿地；主成分分析法；水质评价；指标 一、引言 扎龙湿地作为我国重要的湿地保护区之一，对维护生态平衡、保护珍稀动植物资源、维护水资源安全具有重要意义。针对扎龙湿地水质评价现状，本文采用主成分分析法处理水质监测数据，得出各指标的主成分因子及其所占比重，从而综合评价湿地水质现状，为保护和改善湿地水质提供科学依据。 二、研究方法 1.数据来源和处理 本研究采用2019年扎龙湿地水质监测数据，共包括PH值、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、氟化物（F-）、硫化物（S2-）、铜（Cu）、锌（Zn）、铅（Pb）等11个指标。 为保证数据的可靠性，分别在采样、运输、保存、分析各环节严格控制条件，并针对不同指标采用相应的分析方法。对于不符合标准要求的数据，及时予以处理或重新采集。 2.主成分分析法 主成分分析法是通过建立代表各成分的主成分，将多个相关的指标通过线性变换转化为几个独立的无关变量，从而减少指标的数量和复杂度，简化分析结果。其计算公式为： 其中，λi为第i个主成分的特征值，e1-ek为对应的特征向量。特征值越大，主成分的解释能力越强，它所代表的原变量所含的信息贡献率越高。 根据每个指标在不同主成分中的贡献率大小，可以评估各指标对水质的影响程度。 三、研究结果 1.主成分分析法获得的主成分因子及贡献率 通过主成分分析法，获得3个主成分因子，其特征值及贡献率如下表所示。 表1 主成分因子及其贡献率 主成分因子 特征值 贡献率 第1个 4.12 37.44% 第2个 2.65 24.09% 第3个 1.82 16.56% 2.主成分分析法获得的各指标的贡献度 通过对各指标在不同主成分中的贡献度分析，得出不同指标对水质的影响程度如下表所示。 表2 各指标在不同主成分中的贡献度 指标 第1个主成分 第2个主成分 第3个主成分 PH值 0.131 0.117 -0.033 溶解氧（DO） -0.457 -0.412 -0.044 化学需氧量（COD） 0.562 -0.106 0.031 总磷（TP） 0.075 0.639 0.004 总氮（TN） 0.328 0.293 -0.294 氨氮（NH3-N） 0.362 0.015 -0.2 氟化物（F-） 0.039 0.159 0.82 硫化物（S2-） -0.065 -0.189 0.502 铜（Cu） 0.828 -0.182 0.161 锌（Zn） 0.4 -0.342 0.239 铅（Pb） 0.642 -0.132 0.132 3.综合评价扎龙湿地水质 根据主成分分析法得出的结果，分析湿地水质现状，得出综合评价如下： 扎龙湿地水质整体较为优良，主成分分析法所得的第1个主成分反映的指标主要为COD、TN、NH3-N等有机物质和氮、磷营养盐等，表明水体有一定的富营养化现象。第2个主成分反映的指标主要为DO、TP等，表明湿地存在较为活跃的生物群落和富含磷元素的机体生长活动。 但是，从各指标的贡献度分析可看出，氟化物、铜、锌等指标对水质的影响也较为显著，说明湿地受到工业废水、农业化肥等污染的影响。 因此，为保护和改善扎龙湿地水质，需从源头上减少废水排放、加强农业环保管理等方面入手，综合治理水体富营养化等问题。 四、结论 通过主成分分析法对扎龙湿地水质监测数据进行处理，得出各指标的主成分因子及贡献率，综合评价湿地水质现状。结果表明，扎龙湿地水质整体较为优良，但存在氟化物、铜、锌等指标超标现象，需采取措施加以改善。