基于多元统计的淮河中上游农业区地下水水质控制因素分析

以项城市地下水为主要研究对象,采用主成分分析方法和Q型层次聚类分析方法,辨别地下水化学变化不同来源,以判断地下水化学组成的主要控制因素。采用主成分分析方法,对102个地下水化学组成提取特征值大于1的5个主成分,累计贡献率达到73.10%。主成分1显示,TDS、总硬度、Clˉ、Cd和Pb具有良好的正相关关系,表明地下水水质可能受到来自于工业废水的影响;主成分2显示,Fˉ、Iˉ和pH值具有良好的正相关关系,表明地下水水质受到水-岩作用的影响;主成分3显示,K+和P具有很好的相关性,与Cr也具有较好的相关性,表明地下水受化学肥料的影响;主成分4显示,COD、氨氮和Cu具有较好的相关性,表明地下水受到生活污水的影响;主成分5显示,NOˉ3和NOˉ2具有正相关性,表明地下水受化学肥料的影响,二者与Mn具有负相关性,表明地下水存在部分还原环境。Q型层次聚类分析将项城市102个地下水水样分为4组:1)受工业废水入渗潜在影响的地下水,其TDS、总硬度、NOˉ3、Clˉ、Pb、Cd、Cd和Ba质量浓度较高,pH值较低,主要分布在研究区的北部、中部和东南部,占研究区比例为28.4%;2)受生活污水入渗和农业面源污染潜在影响的地下水,其K+、Cu、P、COD、NH+4和NOˉ2质量浓度较高,主要分布在研究区的中北部和中南部,占研究区比例为17.6%;3)受水-岩相互作用潜在影响的地下水,其Iˉ、Fˉ和pH值质量浓度较高,地下水埋深最深,分布较分散,占研究区比例为12.7%;4)混合水,其上述离子质量浓度中等,主要分布在研究区的中西部和南部,占研究区比例为41.3%。结果表明,研究区地下水污染与工业废水、生活污水和农业面源污染等有密切关系,且地下水埋深越浅,地下水污染程度越高。