基于主成分分析的太湖水质时空分布特征研究
太湖地区农田水环境中氮和磷时空变异的研究
3 0.11 0.13 0.08 0.93 0.92 5.31 1.24 0.63 0.79 8.60 7.41 7.43
4 0.12 0.53 0.63 1.09 4.50 7.98 1.03 5.78 0.95 7.11 7.23 7.35
5 0.09 0.27 0.53 3.55 2.13 2.24 10.46 0.33 1.10 7.54 7.73 7.87
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基金项目：国家自然科学基金项目（40371055）和高等学校博士学科点专项科研基金（20030307018）资助 作者简介：沃 飞（1981－ ），男（汉族），江苏宿迁人，硕士研究生，主要从事水环境保护方面的研究。 * 通讯作者
1
灌溉排放水、浅层地下水采自稻田附近。井水采自分布在各地田间和居民区的水井，水 井较多且居民区和农田紧邻。太湖水采自位于太湖东岸的大浦镇稻田附近，城市河水采自宜 兴市区边缘的团氿河，该河处于城乡交接处，连接诸多河流，水网较发达。
地表水体中总磷的含量总体来说随时间变化呈上升趋势，特别是 5 月份到 7 月份之间。 这可能是由于化肥、农药使用量的增加，使得水体中的总磷含量急剧升高，这一点在灌溉排
放水上可以明显被发现，见图 1，河水和太湖水中的总磷浓度总体上也是呈上升趋势。与总 磷相比，地表水中的 NO-3-N 和 NH4+-N 浓度变化不是很有规律。地表水中的 NO-3-N 随时间变化 没有快速增加，有的甚至呈下降趋势，比如太湖水，见图 2。3 月份太湖水和 7 月份王庄灌 溉河水、灌溉排放水中的 NH4+-N 含量都比较高，均达到了 10mg/L 以上，远远劣于 V 类水。
7.71 6.97 6.60
7.17 6.88 6.54
太湖水质评价
主成分系数和主成分值
e1 -0.0402 -0.1313 0.3229 -0.1407 0.2064 0.3557 -0.0382 0.3401 0.1994 0.1887 0.3893 0.1842 0.3660 0.2236 0.3377 0.1091 e2 -0.2201 0.0529 -0.2506 -0.1103 0.2445 -0.2374 -0.0473 -0.0361 0.4087 0.4204 -0.1184 0.3685 -0.2115 0.3619 -0.2684 0.1134 e3 0.5570 -0.3377 -0.0460 0.2771 0.3147 -0.0724 -0.4651 0.1504 0.0376 -0.0564 -0.0919 0.1135 -0.0543 -0.1782 -0.0891 0.2917 e4 -0.2188 -0.1068 0.0368 0.5620 0.1471 0.0219 0.5716 -0.0201 -0.0289 0.0166 0.0088 -0.0315 -0.0105 -0.0551 -0.0018 0.5191
2.2主成分分析步骤
标准化变量 相关系数矩阵 特征值 特征向量 确定主成分 个数并解释 主成分意义
原始数据的 标准化，消 除量纲影响
特征向量是 原变量上的 荷载值，体 现了原变量 和综合指标 变量的相关 程度
根据方差贡 献率确定主 成分的个数。 建立主成分 方程。 计算各主成 分得分
2.3主成分分析过程
由主成分荷载矩阵可以看出： 1、F1主要与SS、CODMn、BOD5、TN、TP、叶绿素等存在 较大的系数，且相关系数都大于0.78。主要反映了 太湖富营养化这一指标。其中TN、TP的系数最高， 分别为0.949、0.892。TN、TP的含量越高，富营养 化程度越大。 高锰酸盐指数CODMn、五日生化需氧 量BOD5从侧面显示了营养物质的数量。由于富营养 化程度高，藻类植物生长茂盛，叶绿素水平也相应 的提高。
太湖着生藻类的时空分布特征
太湖着生藻类的时空分布特征
2004年4月-12月选取太湖湖泊的草型、藻型及过渡型区域为研究对象,对不同类型湖泊中着生藻类的分布情况进行调查.结果表明,在种群分布上,着生藻类以绿藻门(44.74%)最多,硅藻门(34.21%)和蓝藻门(18.42%)次之,黄藻门(2.63%)相对较少,各采样点的优势种主要集中在硅藻门.在季节分布上,着生藻类以春季种类和数量最多而冬季最少.在空间分布上,藻型湖泊区域的种类明显少于草型和过渡型区域,而数量分布为藻型湖泊＞过渡型＞草型.根据各种藻类对水体生态环境的响应情况,在太湖不同区域筛选出不同的生态敏感指示着生藻类.。
太湖东部湖区水源地水环境时空变化特征
太湖东部湖区水源地水环境时空变化特征吕文;孙瑞瑞;王诚;谈剑宏;杨惠;钮锋敏【摘要】研究了太湖东部湖区水源地巡查期间(2015年4月—2015年10月)水环境时空变化特征,监测数据表明,太湖东部湖区水源地水环境季节变化明显,空间分异显著.①太湖东部湖区水源地总测次中未发现蓝藻感官状态占大半数,水体为中度营养状态,N、P营养盐浓度尚未达到蓝藻水华的适宜范围,总体水环境状态尚佳.②水源地藻密度值整体呈夏季单峰型,春季平均藻密度最小,夏季藻密度变幅相比较大,出现极大藻密度值,秋季平均藻密度最高.③各水源地蓝藻状态空间差异显著,金墅和上山村水源地相比渔洋山和浦庄寺前水源地发生蓝藻状态频率较高,并且前两者N、P 营养盐等水生态环境参数的距平系数均为正值,相比后两者水生态环境较差,浦庄寺前水源地由于水生植物茂盛,水环境最佳.【期刊名称】《环境科学导刊》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】5页(P20-24)【关键词】水源地;水环境;时空变化;太湖东部湖区【作者】吕文;孙瑞瑞;王诚;谈剑宏;杨惠;钮锋敏【作者单位】江苏省水文水资源勘测局苏州分局,江苏苏州 215011;江苏省水文水资源勘测局苏州分局,江苏苏州 215011;江苏省水文水资源勘测局苏州分局,江苏苏州 215011;江苏省水文水资源勘测局苏州分局,江苏苏州 215011;江苏省水文水资源勘测局苏州分局,江苏苏州 215011;江苏省水文水资源勘测局苏州分局,江苏苏州 215011【正文语种】中文【中图分类】X52随着长三角地区经济和城市化的快速发展，太湖流域湖泊水质富营养化问题日趋突出，造成了如2007年的太湖蓝藻暴发[1]、无锡供水危机等事件。
太湖是苏州市重要的饮用水源地，有关部门每年4—10月对太湖水源地进行逐日巡查监测，确保太湖饮用水安全。
本文依据太湖东部湖区水源地2015年监测数据，对水源地富营养化程度进行评价，分析水体水环境时空变化特征，为太湖水源地富营养化防治提供科学依据。
太湖水／沉积物界面固着藻类的时空分布特征
Ｓｉｎｅ， ｅ ｉｇ１０ １， ｈ ａ ｃｅｃｓＢ ｉｎ ０ ２ Ｃ ｉ ） ｊ ０ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅｔｍｐ ｒｌ ｎ ｐ ａ ｉｔｂ ｔ ｎ ｆ ｅ ｐ ｖｉ ａ ｅｂ ｔ ｅ ｅｗ ｔｒ ｅ ｉ ｎ ｔｒ ｃ ｅｅｉｖ ｓｉａｅ ｉｅｅ ｔ ｃ － ｓｒ ｃ： ｈ ｅ ｏａ ｄｓ ￣ｉ ｄｓｒ ｕｉ ｓ ｒ ｈ ｃａ ｇ ｅｗｅ ｎｔ ａｅ／ ｄｍｅ ｔｎｅ ａ ｅｗ ｒ ｅｔ ｔｄｉ ｄｆ ｒｎ ｏ ａ ｌ ｉ ｏ ｏ ｐｉ ｌ ｈ ｓ ｉ ｆ ｎ ｇ ２ ０ 年 ４月分别选 取太 湖湖泊 的草型 、 ０５ 藻型及过渡型 区域为研究对象 ， 对不 同类型湖泊水， 沉积物界面中 固
着藻类 的分布情况进行 了调查。结果表明 ： 在种群分布上 ， 硅藻门（ ３ ５ 和绿藻门（４６ ％） ５ ． ％） ８ ３ ．２ 最多 ， 其次是蓝 藻门（ ． ％）而裸藻 ７９ ， ６ 门 （． ％） ３８ ４ 相对较少 ， 各采样点 的优势种 主要 集中在硅藻 门； 在季节分 布上 ， 季和秋 季种 类和数 量较多 ， 季最少 ； 夏 冬 在空 间分布 上， 草型湖泊在全年 （ ６月份除外） 的藻种类和密度居多 ， 过渡型湖泊次之 ， 藻型湖？最低 （ １ １ 月份除外 ） 另外 ， 白 １ 、２ 。 在藻型湖泊 （ 站点
袁信芳 ，赵新 燕 ，施 华宏 ，金相灿 ３ ，王晓蓉
（． １南京大学 环境学院 污染控制 与资源化研究 国家重点 实验 室 ， 江苏 南 京 ２０９； ． 市机动车污 染监察支 队 ， １ ３２ ０ 郑州 河南 郑州
４０ ５ ； ． ５ ０ ２ ３ 中国环境科学研究院 ，北京 １０ １ ） ０ ０ ２
３ 中发现 了越冬的微囊 藻。根据各种藻类对水体生态环境 的响应情况 ， ） 在太湖 中不同区域筛选 出不 同的生态敏感指示藻类 。
太湖水质站网数据的主成分分析应用
２ 研究 区地理 背景 与分 析方法
（ ） 湖位 于太 湖流 域 的 中心 ，是 流域 内最 大 １太 的湖 泊 ，也 是 流 域 水 资 源 调 度 中 枢 。太 湖 是 一 个 大型 浅 水 湖 泊 ，湖 泊 面 积 ２３８ ｋ ３ ｍ ，其 南 北 长
维普资讯
第 １ ０卷 第 ２期 ２０ ０ ８年 ４月
地 球 信 息 科 学
ＧＥ Ｉ ＯＲＭＡＴ ＯＮ Ｓ Ｅ Ｅ Ｏ．ＮＦ Ｉ ＣＩ ＮＣ
Ｖ０ ． ０． Ｎｏ ２ １１ ． Ａｐ ．，２ ０８ ｒ ０
太 湖 水 质 站 网 数 据 Байду номын сангаас 主 成 分 分 析 应 用
很 多 实际 问题 时 已取 得较 好效 果 。
图 １ 太 湖 湖 区水 质 站 网分 布 图
Ｆ ｇ １ Ｔ ｅ ｄ ｓ ｉ ｕｉ ｎ ｏ ａｅ ｕ ｌ ｙ ｄ ｔ ｔｔ ｎ ｉ ｈ ｉ． ｈ ｉ ｒｂ ｔ ｆｗ ｔｒｑ ａ ｉ ａａ ｓａｉ ｎ ｔ ｅ ｔ ｏ ｔ ｏ
指标 因子进行综合分析太湖湖区 的水质状况 。说 明主成分分 析方法 克服 了多维 指标难 以综 合分析 的缺陷 ，可能 是未来水 质综合分析的一种重要方法之一 。 关键词 ：主成分分析 ；水质指标 ；综合分析
１ 引 言
随着 经 济 的 迅 速 发 展 和 人 民 生 活 水 平 提 高 ， 太湖 水质 不 断恶 化 ，太 湖 流域 面 临 着水 质 型 缺 水 。 太湖 的梅 梁 湖 区、 贡 湖 区、胥 湖 区 已 成 为 无 锡 、 苏州 等城 市 的 主 要 供 水 水 源 地 ，太 湖作 为 重 要 饮 用水 水 源 的地 位 越显 突 出。每 年 太 湖 蓝藻 的爆 发 ， 更是 直 接影 响 了 无 锡 等 城 市 供 水 。水 危 机 正 在 影 响着 百 万 人 的 健 康 以 及 将 成 为 经 济 发 展 的瓶 颈 。 水 污染 给社 会 造 成 的损 失 ，并 不 低 于 洪 涝 灾 害 和 水 资源 短 缺 所 造 成 的 损失 。 因此 ，综 合 分 析 水 质
太湖水—气界面温室气体通量及时空变化特征研究
太湖水—气界面温室气体通量及时空变化特征研究太湖水—气界面温室气体通量及时空变化特征研究摘要：太湖作为中国东部地区最大的淡水湖泊，对区域的气候和生态环境具有重要影响。
本研究通过对太湖水—气界面温室气体通量的观测和分析，探讨了太湖水—气界面温室气体通量的时空变化特征。
结果表明，太湖水—气界面温室气体通量受到季节变化、风速和水体状况等因素的影响，并呈现出明显的时空差异。
1. 引言气候变化与温室气体排放密切相关，温室气体通量的研究对于全球气候变化的预测与适应具有重要意义。
太湖地处中国东部，是该地区最大的淡水湖泊，对区域的气候和生态环境具有重要影响。
因此，探究太湖水—气界面温室气体通量的时空变化特征对于了解该地区的气候系统和环境变化具有重要意义。
2. 材料与方法本研究选择了太湖上的浮标观测站点，采用高精度温室气体通量观测系统对CO2和CH4的通量进行连续观测。
观测系统包括气象站、涡动协方差测量系统和气体分析仪。
观测周期为一年，包括夏季、秋季、冬季和春季四个季节。
3. 结果3.1 季节变化特征夏季是太湖温室气体通量最高的季节，CO2和CH4的通量较为稳定且较高。
而冬季通量较低，且变化较大。
这与夏季的高温高湿度以及藻类的生长活跃有关。
3.2 风速对温室气体通量的影响研究发现，风速对太湖温室气体通量有重要影响。
当风速较小时，太湖温室气体通量较低；当风速增大，通量也随之增加。
这是因为风速的增加可以增加气体扩散速度，进而促使温室气体的通量增大。
3.3 水体状况对温室气体通量的影响太湖的水体状况对温室气体通量也具有显著影响。
水体富营养化时，藻类生长活跃，温室气体通量较大；而当水体沉积物增多，富营养化程度下降时，温室气体通量也随之减小。
4. 时空变化特征研究发现，太湖水—气界面温室气体通量在不同季节和不同站点之间存在较大的时空变化。
在浮标观测站点上，夏季气体通量较高，冬季通量较低。
而太湖不同区域之间，北湖相对于东南湖的温室气体通量更高。
太湖水-沉积物界面磷、pH及碱性磷酸酶的时空特征及相关性
体水质指标短期仍有所波动 。２ ０ 年 １ ０ ９ 月一２ １ ００ 年 ８ ，综 合 营养 状态 指数 范 围为５～ ２ 月 ３ ６ ，仍 处 于 富营养状态 ；短期 内营养物质难 以低于蓝藻生长 阀值 ，湖体水质仍适宜蓝藻生长 。据分析 ，蓝 藻水 华 适宜磷 质 量浓 度范 围为 ０１０８ ・ 【 ．－ ．ｍｇＬ ｌ ， 本 研究 中５ ６ 、 月份 １＃ 覆水 总磷 质量 浓度 分别 达 ６上 到０４ ７ ． ９ｍｇＬ 所 以该 区很容 易成 为蓝 藻 ．９ 和０ ８ ・～， ４ 水华的适宜生长场所 ，７ 、１和２＃ 、８ ８ １ 的总磷质量 浓 度均 处 于０１０８ｍｇＬ 范 围内 ，适 宜 蓝藻水 华 ．－ ． ・ 的生长。总体看来 ，Ｐ Ｔ 高于ｗ．Ｐ Ｗ－Ａ Ｗ－Ｐ Ｔ 、Ｐ Ｓ Ｐ 高于 Ｗ－ＡＰ Ｓ ，这 种 差异 表 明 了沉 积物 中磷 有 通过 间 隙水 向上覆水 进 一步 释放 的趋 势 。 ３２ ｐ 碱 性磷 酸酶 、 浊度 与磷 循环 的相关 性 ． Ｈ、 水 ｐ 影响着水体磷形态的转换 ，正磷酸盐在水 Ｈ 溶 液 中存 在多种 形态 ， Ｐ ４ Ｈ Ｐ ４、 如 Ｏ 、 ２Ｏ 。和ＨＰ ４ ， Ｏ 在不 同 的ｐ 条 件下 ，正磷 酸盐 以不 同 的形态 和溶 Ｈ 解度存在 ，且随着ｐ Ｈ的升高 ，Ｈ Ｏ ２ Ｐ ４ 的相对 比例 ＂ 逐渐升高 ， Ｈ 待ｐ 值升高至９ 磷酸盐基本上全部以 ， Ｈ Ｏ ２ 式存 在 ， 这种形 式 的磷 与Ｃ 、 酸 盐 Ｐ ４－ 形 而 ａ 碳 体系发生共沉淀结合形成更难溶的磷形态【 。本 ２ 们 研究结果显示 ，太湖上覆水 与沉积物间隙水之间 存在ｐ 梯度差 （ Ｈ 最高达０ ５ ． 个单位 ） 形成 了磷酸 ３ ， 根形态的转化和迁移的动力。相关性分析结果表 明太湖Ｗ－Ｐ Ｔ 与Ｗ－Ｈ ｐ 呈极显著相关性（≮ ．１， 尸０ ） 间 ０ 隙水Ｐ Ｔ 与Ｐ ｐ ￣极显著相关性 （＜ ．１， Ｗ－Ｐ Ｗ－ ＿ Ｈ－ Ｐ０ ） ０ Ｐ Ｓ Ｐ Ｗ－ 也存在一定的相关性 ， Ｗ－Ａ 与Ｐ ｐ Ｈ 充分说 明 了ｐ Ｈ在水 ． 积物 界面磷 循 环 中的重 要作 用 。 沉 碱性磷酸酶能催化有机磷被分解并释放正磷 酸盐 ，使水体 中可溶性有效磷含量增加 。相关性 分 析 表 明 Ｗ－Ａ Ｓ Ｐ与 Ｐ Ａ Ｐ呈 显 著 相 关 性 Ｗ－ Ｌ （＜ ． ） ． ００ 。本研 究结 果表 明太 湖Ｗ－ Ｐ Ｗ－ Ｌ Ｐ ５ ＡＬ 、Ｐ Ａ Ｐ 和沉 积物 中Ａ Ｐ Ｌ 活性 均 表 现 出空 间性 和 季 节性 变 化， 路娜等［］ ２研究表明太湖水体 中碱性磷酸酶活 １ 性呈现出非均一性分布特征 ，这与本研究 的结论 致 ，并认为这可能与太湖各湖区水体中细菌 、 浮游动植物等数量有关 。章婷 曦等【的研究表明 ６ ］ 太湖沉积物 中碱性磷酸酶活力在不 同点位其大小 不同，且分布具有一定 的规律性 ，表现出与沉积 物的污染程度和沉积环境有关 。污染程度高 ，水 动力条件差 ，水体交换能力弱 的位点碱性磷酸酶
太湖地区农田水环境中氮和磷时空变异的研究
太湖地区农田水环境中氮和磷时空变异的研究近年来，太湖地区的农田水环境中的氮和磷时空变异更加明显，引起了社会的高度关注。
本文旨在分析太湖地区的农田水环境氮和磷的时空变异特征，识别潜在的影响因素，为此地区农田水环境管理提供参考依据。
一、太湖农田水环境中氮和磷时空变异研究现状1、研究对象太湖地区为一多发性农业、旅游、渔业经济发达的中部湖区，其临湖耕地和湖滨山区的农田水环境是本研究的主要对象。
2、研究方法采用定点和时空监测相结合的方法，研究太湖地区农田水环境中氮和磷的时空变异，根据实测数据，确定氮和磷的时空分布特征。
二、氮和磷时空变异特征及影响因素1、氮和磷时空变异特征对太湖地区典型研究区农田水环境氮和磷时空变异特征进行分析，发现氮和磷总量存在明显的地理分异性，时空分布逐渐朝中心地带向外围地带发散；氮磷的量变关系强劲而稳定，特别是临湖耕地和湖滨山区，氮、磷比值最低，表明氮和磷的变化对其影响更为明显。
2、影响因素影响太湖地区农田水环境氮和磷时空变异的因素有流域类型、水体物理化学性质、污染输入源、种植方式等。
三、管理对策1、有效监测及时准确监测太湖地区的农田水环境氮磷的时空变异是更好地掌握其氮磷变化趋势，合理预测潜在的生态风险，明晰氮磷的来源、影响机理，开展科学的农田水环境管理的重要手段。
2、农田生态化管理建设科学全面的综合管理机制；根据水环境氮磷负荷实施氮磷减量措施，改善农田水体质量，保护湖水环境。
同时采取措施加强对排放物的管理，防止污染物直接进入渔粪肥料或饮用水管网中，进一步提高农田水环境质量。
本文研究了太湖地区农田水环境氮和磷的时空变异特征，探讨了影响其变异的各种因素，从而重点提出完善水环境监测与管理机制、实施生态化农田水环境管理措施等管理对策，为太湖地区农田水环境管理发展提供参考。
太湖水质的时空分异特征及其与水华的关系_朱广伟
第18卷第5期2009年5月长江流域资源与环境Resources and Enviro nm ent in the Yang tze BasinVol.18No.5M ay2009 文章编号:1004-8227(2009)05-0439-07太湖水质的时空分异特征及其与水华的关系朱广伟(中国科学院南京地理与湖泊研究所太湖湖泊生态系统研究站,江苏南京210008)摘 要:在大量调查数据的基础上,分析了太湖水质的时空分异特征,探讨了太湖不同湖区、不同季节水质差异的原因。
研究结果显示:北部的入湖河口区、几个湖湾、湖心区、西南湖区、东部湖区水体的透明度、高锰酸盐指数、氮、磷、叶绿素等富营养化指标差异显著。
入湖河口区的高锰酸盐指数和营养盐含量高于南部湖区数倍,也明显高于北部湖湾区,这反映出太湖西北部入湖河道污染对太湖影响显著。
不同季节太湖水质指标也差异显著,冬春期(12～次年5月份)水体的氮含量高于夏秋季(6～11月份)近1倍。
水质季节性的显著差异进一步说明了外源输入对太湖水质的影响。
研究表明太湖水质的时空异质性既受太湖湖泊形态特征本身的影响,也更多受到外源污染的影响,解决太湖的蓝藻水华问题,首先要在太湖的外源污染控制方面取得突破。
关键词:太湖;蓝藻水华;富营养化;外源污染文献标识码:A 太湖的富营养化和蓝藻水华问题已持续了20多年[1,2],且有日益加重的趋势[3],目前已成为国际关注的热点问题之一[4,5]。
然而,作为一个大型浅水湖泊,连接200多条河流,包括较大河流几十条,导致太湖的水质和生态类型存在很大的空间差异性[6]。
从生态类型的角度看,太湖既包括了梅梁湾、竺山湾这种重富营养化且夏季蓝藻水华严重的区域,也包括了东太湖这种高密度网围养殖湖区,还包括许多沉水植被茂盛的部分区域。
因此,认识太湖的环境问题,必须对太湖的空间差异性有深入的了解,而探求太湖富营养化和蓝藻水华的解决途径,也必须认识太湖不同区域的特征。
太湖西岸水体污染物时空分布及解析
对标准化数据进行聚类分析"生成具有层次结构 的聚类树"使水质特征相似的月份聚类在一起( 聚类 分析结果表明%全年可分为 % 个时段!图 "$"分别为 时段%!!")!+% 月$ )时 段 $ ! !!)Z+’ 月 $ )时 段 & !8+!& 月$ "水质污染程度由重到轻依次为%时段%) 时段$)时 段 &( 太 湖 西 岸 河 流 主 要 以 大 气 补 水 供 给"然而"聚 类 时 段 分 布 与 降 雨 量 的 季 节 分 布 ! Z+9 月为雨季"!&+!" 月)!+% 月为旱季$ 并不一致"具体 表现为 雨 季 Z)’ 月 没 有 归 并 到 第 % 类 ! 阶 段 333$ "而 和旱季 !! 月被聚到第二类 ! 阶段 33$ "!& 月降雨量已 经锐减而却被归并到第 % 类( 这可能是由于陆域滞 留作用引起雨季前后水质响应延迟导致&!]’ (
&56789:7% 3> Q6;NY=OT" 7+CNQJOD>D+EN;N" VO;>7;VD+7=,V=>J>QD>D+EN;ND>R 7=OOJ+DQ;=> D>D+EN;NYJOJCNJR Q=D>D+EXJQ6J NVDQ;=QJ,V=OD+R;NQO;WCQ;=> 76DOD7QJO;NQ;7ND>R Q6JV=QJ>Q;D+RO;P;>)PDO;DW+JN=IYDQJOV=++CQ;=> ;> YJNQ;>I+=Y O;PJON=ISD;6C .DTJ;> "&!’5S6JOJNC+QNN6=YJR Q6DQQ6JV=++CQ;=> YDN7+CNQJOJR ;>Q=Q6OJJ7+DNNJNWEQ;,J" Y6;76 YJOJVJO;=R 3!!"" !+% ,=>Q6N$ " VJO;=R 33! !!" Z+’ ,=>Q6$ D>R VJO;=R 333! 8+!& ,=>Q6N$ 5S6JJ+JPJ> YDQJOmCD+;QE;>R;7DQ=ONWEVO;>7;VD+ 7=,V=>J>QD>D+EN;N7=C+R JUV+D;> \’$Z9[ =IQ6JQ=QD+OJNC+QN5 *=,VOJ6J>N;PJN7=OJD>D+EN;NN6=YJR Q6DQYDQJOmCD+;QE V=++CQ;=> =IVJO;=R 3" 33D>R 333RJ7OJDNJR NENQJ,DQ;7D++ED>R YDQJOV=++CQ;=> ;> Q6J>=OQ6 VDOQ=IYJNQWD>T =ISD;6C .DTJYDN ,=OJNJO;=CNQ6D> Q6DQ;> Q6JN=CQ65*=OOJ+DQ;=> D>D+EN;NN6=YJR Q6DQ1(% 21" S1" *6+<DD>R L0YJOJQ6JR=,;>DQ;>)ID7Q=ON ;>I+CJ>7;>)Q6JYDQJOmCD+;QE;> Q6;NDOJD5 ;<=>?8@6% 7+CNQJOD>D+EN;N# VO;>7;V+J7=,V=>J>QD>D+EN;N# 7=OOJ+DQ;=> D>D+EN;N# Q6JYJNQWD>T =I.DTJSD;6C# NVDQ;=QJ,V=OD+ R;NQO;WCQ;=>
基于主成分分析的城市河流水质时空分布特征研究
基于主成分分析的城市河流水质时空分布特征研究1. 内容描述本研究基于主成分分析(PCA)方法，对城市河流水质时空分布特征进行了深入探讨。
通过对收集到的水质数据进行预处理，包括数据清洗、缺失值处理和异常值剔除等，以保证数据的准确性和可靠性。
利用PCA算法对处理后的数据进行降维分析，提取主要成分，从而实现对水质空间分布特征的可视化展示。
在此基础上，进一步运用时间序列分析方法，对水质数据进行时序分解，揭示水质随时间变化的规律。
为了更全面地了解城市河流水质时空分布特征，本研究还对比了不同季节、不同流域和不同年份的水质状况，以期为城市规划和管理提供科学依据。
通过对比分析不同地区、不同类型的城市河流水质差异，为提高城市河流水质水平提供参考建议。
1.1 研究背景和意义随着城市化进程的加快，城市河流水质问题日益严重，已成为制约城市可持续发展的重要因素。
为了更好地了解城市河流水质时空分布特征，为城市规划、建设和管理提供科学依据，本研究拟基于主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)方法，对城市河流水质时空分布特征进行研究。
主成分分析是一种常用的多元统计分析方法，通过对原始变量进行线性组合，提取出主要的变异因素，从而实现多维数据的降维处理。
在水质研究中，主成分分析可以有效地消除不同指标之间的相关性，实现对水质空间分布和时间序列的统一分析。
本研究首先收集城市河流水质监测数据，包括溶解氧、pH值、电导率等多项指标。
然后运用主成分分析方法对这些数据进行处理，提取出影响水质的主要因素。
结合地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术，将提取出的主成分因子与地理坐标相结合，绘制出城市河流水质时空分布特征图。
通过本研究，可以揭示城市河流水质时空分布特征，为城市规划、建设和管理提供科学依据。
也有助于提高公众对城市河流水质问题的认识，促进城市生态环境的改善。
基于主成分分析及聚类分析的太湖水质评价应用与解析
基于主成分分析及聚类分析的太湖水质评价应用与解析摘要本文利用SPSS软件，将主成分分析运用于部分年份太湖水质的评价分析，并用k均值聚类及分层聚类的方法对分析结果进行了佐证。
本文在此仅作为样本间的优劣比较和定性分析，并据此解析其变化趋势。
关键词主成分分析；聚类分析；SPSS；太湖水质在研究复杂的实际问题时，往往需要对影响事物的多个变量进行大量的观测，这样的研究方法在提供丰富信息的同时，其许多变量间都存在相关性，因而统计数据反映的信息在一定程度上有重叠。
利用主成分分析可以很好的解决这一问题。
主成分分析和聚类分析在各领域都有广泛的应用，利用SPSS软件进行数据处理后即可得到建模参数，计算后一般可获得比较清晰且可信的分析结果。
本文仅以2000年后太湖水质评价分析为例，说明主成分分析在实际问题中的运用，此外，利用聚类分析为主成分分析的结果提供参考和佐证。
1 原理1.1 主成分分析主成分分析可以通过变量变换的方法将众多线性相关的指标转换为少数线性无关的指标，在保证信息比较完整的情况下实现对数据的降维，便于进行评价分析。
1.2 聚类分析聚类分析一般用样本或变量间的空间距离和相似系数，来描述差异的大小，进而归类。
基本原则就是使类内部差异最小的同时类间差异尽量大。
常用的聚类算法有k均值聚类和分层聚类，后者又可分为R聚类（对变量进行聚类）和Q聚类（对样本进行聚类）。
以上分析多可以借助SPSS软件进行。
2 实证分析水质监测指标包括了水温（WT）、水深、透明度（SD）、高锰酸盐指标（CODMn）、溶解氧（DO）、总氮（TN）、硝态氮（NO3-N）、总磷（TP）、化学耗氧量（CODcr）、水中氨氮含量指标（NH3-N）、五日生化需氧量（BOD5）以及重金属等。
根据前人的论文研究，在上述指标中选取了水质分析比较重要的六类指标作为本文的分析数据。
注：数据引自于太湖水资源保护局2000-2005《太湖流域及东南诸河地区省界水体水资源质量状况通报》2.1 主成分分析2.1.1 数据处理将表1数据经过标准化处理，利用得到的系数矩阵可以求解出协方差矩阵，进而求得特征值及特征向量。
太湖、巢湖沉积物中可培养细菌时空分布特征及环境意义的开题报告
太湖、巢湖沉积物中可培养细菌时空分布特征及环
境意义的开题报告
一、研究背景
太湖和巢湖是我国重要的淡水湖泊，其沉积物中的微生物在水环境
中起着重要的作用，可以反映水体污染程度、富营养化程度以及环境变
化等信息。
因此，研究太湖、巢湖沉积物中可培养细菌的时空分布特征
及环境意义对于了解湖泊水环境质量和生态环境变化具有重要意义。
二、研究内容
本次研究旨在通过对太湖和巢湖沉积物样品进行采样和分析，探讨
其沉积物中可培养细菌的时空分布特征，并分析环境因素对可培养细菌
分布的影响。
具体研究内容包括：
1. 采集太湖和巢湖不同地点的沉积物样品，并分析其pH值、溶解氧、营养盐等环境因素的变化。
2. 利用培养基对沉积物样品进行菌落计数和物种鉴定，分析不同地
点和季节的可培养细菌群落结构和数量变化。
3. 结合环境因素数据，分析不同因素对沉积物中可培养细菌的影响。
4. 基于以上研究结果，探索太湖、巢湖可培养细菌的时空分布特征
及其环境意义。
三、研究意义
本次研究可以深入了解太湖和巢湖水环境的质量和生态环境变化，
为湖泊污染防治提供科学依据。
同时，该研究还可以为湖泊生态系统的
保护和恢复提供重要参考，为湖泊水环境管理提供科学依据。
水质站网数据时空分析方法及系统化研究——以太湖为例的开题报告
水质站网数据时空分析方法及系统化研究——以太湖为例的开题报告1. 研究背景随着经济发展和城市化进程的加快，水污染问题愈发凸显。
作为一种可再生资源，水资源的保护和管理对于人类的生存和生活有着至关重要的作用。
而水质站是水资源管理的基础设施，它在水环境监测、数据收集、污染源追溯等方面都有着重要的作用。
近年来，随着信息技术和数据处理能力的不断提升，对水质站数据的时空特征的分析和挖掘成为可能，为有效监控和管理水质资源提供了新的途径。
因此，本研究拟以太湖为例，探索水质站数据的时空分析方法及系统化研究，为水质资源管理提供科学依据。
2. 主要研究内容（1）水质站数据的时空特征：通过收集太湖水质站的相关数据，分析其时空分布特征，包括水质指标的时空变化、空间分布规律等，为后续的分析提供基础数据。
（2）水质站数据的异常检测：利用异常检测算法，对太湖水质站数据进行处理，筛选出可能存在异常的数据，从而保证数据的准确性和可靠性。
（3）水质站数据的时空分析：采用相关的时空分析方法，对太湖水质站数据进行处理和分析，探究相关变量之间的关系，包括相关性分析、时空预测分析等。
（4）水质站数据的可视化分析：采用数据可视化技术，将分析得到的结果进行可视化展示，从而更加直观地展现太湖水质站数据的特征和规律。
3. 研究意义本研究旨在探索水质站数据的时空分析方法及系统化研究，为水质资源管理提供科学依据。
具体来说，主要有以下几个方面的意义：（1）提高水质数据的准确性和可靠性，为科学决策提供数据支持。
（2）通过对水质站数据的分析和挖掘，探索水质变化的规律和趋势，为水资源管理和保护提供科学依据。
（3）将数据可视化展示，更好地传递信息和知识，提高公众对水质保护的认识和意识。
4. 预期成果（1）太湖水质站数据的采集和处理，包括数据的清洗、去重、异常检测等。
（2）水质站数据的时空分析，包括相关性分析、时空预测分析等。
（3）水质站数据的可视化展示，包括图表、动态图等多种形式。
太湖蓝藻水华空间尺度差异分析的开题报告
太湖蓝藻水华空间尺度差异分析的开题报告1. 研究背景蓝藻水华是指一种由蓝藻引发的海洋或淡水水体中大规模生物生长现象。
太湖是中国最大的淡水湖泊之一，经常发生蓝藻水华事件。
蓝藻水华对太湖生态环境和社会经济产生了严重影响，因此对其进行空间尺度的差异分析具有重要意义。
2. 研究目的本研究旨在探究太湖不同空间尺度下蓝藻水华的变化规律，为太湖管理决策提供科学依据。
具体目标包括：（1）对太湖蓝藻水华的时空变化进行系统分析，揭示其空间尺度特征。
（2）探究影响蓝藻水华生成与发展的主要环境因素，并研究其在不同空间尺度下的差异性。
（3）评估太湖蓝藻水华对湖泊生态系统和社会经济的影响，为湖泊治理和管理提供科学依据。
3. 研究内容和方法本研究以太湖为研究对象，结合遥感、地理信息系统和统计学等方法，对太湖蓝藻水华的空间尺度差异进行分析。
具体内容包括：（1）采集太湖蓝藻水华分布数据，分析其时空变化特征。
（2）借助遥感技术，提取太湖相关环境因素的空间分布数据，如温度、营养盐浓度、湖泊深度等，通过统计学分析探寻其与蓝藻水华的关系。
（3）利用地理信息系统技术，构建太湖蓝藻水华空间格网体系，以此为基础开展空间尺度差异分析。
同时，采用空间自相关分析、主成分分析等方法，对不同尺度下蓝藻水华的空间特征进行解析。
4. 研究意义和预期结果本研究旨在探究太湖蓝藻水华的空间尺度差异，为太湖治理和管理提供科学依据。
本研究预期结果包括：（1）揭示太湖蓝藻水华的时空变化规律及其空间尺度特征，为太湖生态环境的监控与治理提供科学依据。
（2）明确太湖蓝藻水华生成的主要环境因素及其在不同空间尺度下的重要性，为太湖管理决策提供参考指标。
（3）系统评估太湖蓝藻水华对湖泊生态系统及社会经济产生的影响，并评估不同治理措施的效果。
5. 研究进度安排本研究拟在两年的时间内完成，主要进度安排如下：第一年：（1）收集太湖蓝藻水华分布数据，构建环境因素空间分布图。
（2）开展基于GIS分析的研究，探究环境因素与蓝藻水华的关系。
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第２ ５卷
第 ３期
环 境 科 技
Ｅｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌＳ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
２ ２年 ６月 ０１
Ｖ０ ＿５ Ｎｏ３ ｌ ２ ． Ｊ ｎ２ ２ ｕ ．０１
基 于 主成 分 分 析 的太 湖 水 质 时 空 分 布 特 征 研 究
关 键 词 ： 太湖 ； 主 成 分分 析 ； 克 里格 插 值 ： ＧＩ Ｓ； ＡｒＰ ｃｙ
中图 分 类 号： ５ Ｘ
文献标识码： Ａ
文 章 编 号： ６ ４ ４ ２ （０ ２０ 一 Ｏ ４ ０ 】 ７ — ８ ９２ １ ）３ Ｏ ４ — ４
Ｔ ｅ Ｓ ａｉｌ ｎ ｅ ｏａｌ Ｄｙ ａ ｃＶａｉｔ ｎ ｏ ａｅ ａｉ ｎ Ｔ ｉＬ ｋ ａｅ ｎ Ｐ ｉｃｐｅ ｈ ｐ ｔ ｌ ａ ｄ Ｔ ｍｐ ｒ ｌ ｎ ｍｉ ａｙ ｙ ｒａｉ ｆＷ ｔｒＱｕ ｌ ｙ ｉ ａ ａ ｅｂ ｓ ｄ ｏ ｒ ｉｌ ｏ ｔ ｎ
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４ ５
成 分分 析 的基 本 思 想 。设 有 个 观测 点 ｉ ｙ ， ＝ ，ｉ ｉ ） １… 。， ， ｎ 线性 回归 的 问题 是要 找 １条 对 几个 点 ，ｉ Ｙ ） 的拟 合 直线 ， 离差 平方 和 最小 。 使 主成 分 的基本 思 想 是， 先对 ／个 点 ｉ ） 出 １ “ 佳 ” 合 直 线 ， ２ ， 绘 条 最 拟 使 得 这 ｎ个 点 到直线 的垂 直 距离 的平 方 和最 小 ，并 称 此 直线 为第 １ 成分 。 主 然后 ， 求 与第 １ 成分 相互 再 主 独 立（ 或者 说垂 直）的 ， 与 几个 点 ｉ ｙ垂 直 距 离平 且 ，， ） 方 和最 小 的第 ２主成分 。对 于具有 ／个 观测 点 的情 ＇ ｂ 况 ． 仿 照二 维 的情况 类 推 。 要求 第 ｋ个 主成分 ， 可 如 必须使 它与前 一 个 主成分 不相 关 ，且 使它 与 各观 １ 测 点的 垂直 距离 平方 和 为最 小 。 此继 续 ， 如 直到 求 出 ｍ个 主成 分 。 其 核心 是运 用 降维 的思 想将 研究 对 象 的多 个 相 关 变量 （ 标 ） 化 为 少 数几 个 不 相 关 的 变量 ， 且 指 转 并 要求 这 些不 相关 的综 合 变量 能够 反 映原 变 量提 供 的 大部 分 信息 ． 以保 证 分析 结 果 的准确性 ｌ 通 常 ｍ 的 ２ ｌ 。
４Ｓ ｈ ｏ ｏ ｕｖ ｙ ｇ ｎ ｐ ｉ ， ａ ｊ ｇＵ ｉ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ａ ｊ ｇ２ ０ ９ ， ｈｎ ） ． ｏｌ ｆ ｒｅ ｉ ｄＭａ ｐｎ Ｎ ｎｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉ １０ ８ Ｃ ｉａ ｃ Ｓ ｎ ａ ｇ ｎ ｖｓ ｙ Ｔ ｏ ｎ
反 映 太湖 水 质 状 况 。根 据 测 站 点 位 置 ， 用 Ａ ｃ Ｉ 建 泰 森 多边 形 ， 使 ｒＧ Ｓ创 以相 应 泰 森 多 边 形 所 占太 湖 湖 区的 面积 比例 为 权 重 ， 算站 点 第 ｌ 成 分 的 面积 比例 加 权 值 作 为新 的 水 质 评 价 指 标 ， 计 主 并进 行 克 里格 插 值 研 究水 质 时 空分 布 状 况
ｗａ ｃ ｅ ｔｄ ｓ ｒ ａｅ ｗｉ Ａｒ ＧＩ ．Ｔａ ｉ ｇ ｈ ｓ ａ ｅ ｏ ｉ ｔ ｈ ｃ Ｓ ｋ ｎ ｔ ｅ ｈ ｒ ｆ Ｔａ Ｌａ ｅ ｒａ ｆ ｔ ｃ ｒｅｓ ｏ ｉ ｉ ｓ ｅ ｐｏｙ ｏ ａ ｔ ｗｅ ｇ ｔ ｈ ｋ ａ ｅ ｏ ｈｅ ｏｒ ｐ ｎｄｎｇ Ｔｈ ｅ ｓ ｎ ｌｇ ｎ ｓ ｈｅ ｉ ｈ ，ｔ ｅ
心 区域 ， 依 长 江 ， 濒 杭 州 湾 ， 临 东 海 ， 以茅 北 南 东 西 山 、 目山 为界 ， 政 区划 分属 江苏 、 江 、 海 、 天 行 浙 上 安 徽 ３省 ｌ 。 域 为典 型 的平原 河 网地 区 ， 道 总长 市 流 河 约 ｌ ２万 ｋ ｍ，密度 达 ３３ｋ ／ｍ ，． ｋ ． ｍ ｋ 。０５ ｍ 以上 的大
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ： Ｔａ ｅ ａ ａ ｅ ａ ｈ ｔｄ ｒ ａ ｉ ｅ ｉ ｒｓ ｏ ｔ ｒｑ ａｉ ａ ａ ｔｒ ｂ ｅ ｅ ｎ ｔ ｎｙ ｓ ｂ ｅ ａｉｎ ｋ ｎ Ｔ ｉ Ｌ ｋ ｓ ｔ ｅ ｓｕ ｙ ａ ｅ 。ｎｎ ｔｎ ｆｗａｅ ｕ ｌ ｙ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｏ ｓ ｒ ｄ ｉ ｗｅ ｔ — ｉ ｏ ｓ ｒ ｔ ｅ ｔ ｖ ｘ ｖ ｏ
作 者简介 ： 李 森 （９７ ， ， 南 南 阳 人 ， 士研 究 生 ， 究 方 向 为 １８ －） 男 河 硕 研
地 理 信 息 系统 在 海 洋 和 湖 泊 合 线性 回归 问题 来 说 明 主
第２ ５卷 第 ３ 期
李 森 等 基 于 主 成 分 分 析 的太 湖 水 质 时 空 分 布 特 征 研究
ｅｆ ｃｉ ｅｙ ｒ ｆ ｃ ｈ ａ ｅ ｕ ｌ ｉｓｏ ａ ａ ｅ Ｄｅ ｅ ｄｎ ｎ ｔ ｅ ｌｃ ｔ ｎ ｏ ｅ ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔｓ ｅ ，ｔｅ Ｔ ｉｓ ｅ ｏｙ ｏ ｓ ｆ ｔ ｌ ｅ ｅ ｔｔ ｅ ｗ ｔｒｑ ａ ｉ ｅ ｆ ｉ ｋ ． ｐ ｎ ｉ ｇ ｏ ｈ ａｉ ｆｔ ａ ｕ ｅ ｎ ｉ ｓ ｈ ｈ ｅ ｓ ｎ ｐ ｌｇ ｎ ｅ ｖ ｌ ｔ Ｔ Ｌ ｏ ｏ ｈ ｔ
ｒ ｓ ｌ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅ ｃ ｍｕ ａｉｅ ｃ ｎ ｒ ｕ ｉｎ ｒ ｔｓ ｏ ｅ ｆ ｓ ｈ ｅ ｒ ｃｐ ｌｃ ｍｐ ｎ ｎｓ ｗ ｒ ｌ ｇ ｅ ｔｒｔ ａ ５ ． ｎ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｄ ｔａ ｈ ｕ ｌｔ ｏ ｔ ｂ ｔ ａｅ ｆｔ ｉ ｔ ｒ ｅ ｐ ｎ ｉ ａ ｏ ｏ ｅ ｔ ｅ ｅ ａｌｒ ａｅ ｈ ｎ ８ ％ ａ ｄ ｓ ｖ ｉ ｏ ｈ ｒ ｔ ｉ
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１ 研 究 区 概 况
域 总人 口 ４ ９ ７万 人 ， 占全 国 总人 口的 ３７ ： Ｄ １ ． Ｇ Ｐ ％
总量 ２ ４ ８６ ８亿 元 ， 占全 国的 １ ．％ ； 均 ５８万 元 ， １ ６ 人 ．
太 湖流 域面 积 ３６ ．９万 ｋ ｍ ，地 处 长江 三 角洲 核 是 全 国人 均 Ｇ Ｐ的 ３１ 『 Ｄ ．倍 ｌ １ 。
李 森 ， 丁 贤荣 ， 潘 进 曲 东方 。 王 升 阳 ， ，
（ ． 海 大 学地 球 科 学 与 工 程 学 院 ， 江 苏 南京 １ 河 ３南 京 师 范 大 学 地 理 科 学 学 院 ， 江 苏 南 京 ． ２ ０ ９ ； ２ 河海 大 学 水 文 与 水 资 源 学 院 ， 江 苏 南 京 １０ ８ ． ２ ０ ９ ； ４ 南京 工 业 大 学 测绘 学 院 ， 江 苏 南 京 １０ ８ ． ２０９： １０８
２０９１ １０ ８
摘 要 ： 以太 湖 为 样 区 ， 取 ２０ 选 ０ ３～２ １ ０ ０年 ２ ６个 测 站 的 ９项 水 质 参 数 ， 年 分 组 ， 别 对 参 数 年 均 值 进 行 主 成 分 按 分 分 析 ， 出 前 ３个主 成 分 的 累计 贡 献 率 均 大 于 ８ ％， 第 １ 成 分所 包含 的 水质 参数 均 相 同。 因此 ， 第 １ 成 分 来 得 ５ 且 主 用 主
随着 流 域经 济社 会 快 速发 展 ， 域水 污染 、 资 流 水
源 短 缺 问题 Ｅ趋 严 重 ， 已成 为 制约 流 域经 济社 会 可 ｔ 持 续 发展 的重要 因素 ．并 对 人 们 的身 体健 康造 成 潜 在 的危害 。 析各 种水 质参 数 间的潜 在关 系 ， 分 预测 水 质 参 数 的 时 空 变 化 规 律 是 治 理 太 湖 污 染 的必 要 前 提 ， 而达 到保 护太 湖 的 目的 。 从
Ｃｏ ｐｏ ｎｔ Ａｎａ ｙｓｓ ｍ ｎｅ ｌ ｉ
Ｌ Ｓ ｎ， Ｄ Ｎ Ｘｉ －ｏ ｇ Ｐ Ｎ Ｊｎ， Ｑ Ｄ ｎ －ａ ｇ ＷＡＮ Ｓ ｅ ｇ ｙｎ Ｉ ｅ Ｉ Ｇ ａ ｒｎ Ａ ｉ ｎ ， Ｕ ｏ ｇ ｆｎ ａ ， Ｇ ｈｎ— ａｇ