基于灰色關聯(lián)法分析長江口海域汞和砷的分布及影響因素

葛躍浩 陳佳佳 王鈺翔 莊 健(. 國家海洋局南通海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 南通 600；.江蘇正丹化學工業(yè)股份有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 000)

基于灰色關聯(lián)法分析長江口海域汞和砷的分布及影響因素

葛躍浩1陳佳佳2王鈺翔2莊 健2
(1. 國家海洋局南通海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 南通 226002；2.江蘇正丹化學工業(yè)股份有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

通過灰色關聯(lián)分析法，對2012年5月和8月長江口汞、砷與鹽度、水溫和懸浮物的關聯(lián)程度進行評價，分析長江口汞、砷含量的主要影響因子。結果表明：汞的含量與鹽度和懸浮物的聯(lián)系較為緊密，與水溫的聯(lián)系度最小；砷與水溫的聯(lián)系度最緊密，與鹽度的聯(lián)系最不緊密。

灰色關聯(lián)分析法，長江口；影響因素

1 引言

由于自然演變和沿江人類活動的影響發(fā)展，長江口水體中各污染物逐年升高。長江口水環(huán)境問題，現(xiàn)已引起人們的普遍重視和高度關注[1-3]。對長江口水質進行合理的綜合評價，變顯得尤為重要。長江口有水質涉及諸多因素，單指標評價方法[4]較難發(fā)現(xiàn)主要矛盾和主要特性。長江口地處江河與海洋的交界處，水文、水動力、物理化學條件復雜，各種要素間的相互關系十分復雜，特別是表面現(xiàn)象與變化的隨機性會掩蓋事情本質，眾多因素之間的關系是模糊不清的，無法準確判斷哪些因素之間的關系，所以較難發(fā)現(xiàn)尋求主要矛盾和主要特性。而灰色關聯(lián)分析法是對一種對系統(tǒng)因素間作用與關聯(lián)程度進行序化和量化的方法，它能計算待評價水體的各指標值與不同水質標準的關聯(lián)度，將關聯(lián)度排序所得的序列即能反映待評價水體與各級水質標準之間的相似程度，并最終得到待評價水體的水質級別[5-7]。本文將采用通過灰色關聯(lián)分析法，對長江口汞、砷與河口的主要水文要素鹽度、水溫和懸浮物聯(lián)系程度進行綜合評價，分析了長江口汞、砷含量的主要影響因子。

2 長江口各指標的分布狀況

長江口2012年5月和8月鹽度、水溫、懸浮物、汞和砷含量的平面分布情況見圖1。

圖1 2012年5月和8月長江口鹽度、水溫、懸浮物、汞和砷含量的平面分布

監(jiān)測區(qū)域內，2012年5月和8月表層水溫均表現(xiàn)為北港口附近出現(xiàn)最低值，近岸高，外海低的分布，這與鹽度分布相吻合。鹽度的分布受長江口徑流和潮流的共同作用，總體表現(xiàn)為近岸低，外海高。在同一經(jīng)度上，表現(xiàn)為長江口北槽的鹽度最低，南槽和北港相對高些；且由于監(jiān)測時刻的不同，5月和8月的鹽度分布微形態(tài)有所不同。懸浮物分布表現(xiàn)為在橫沙島東側的促淤潛堤、北槽丁壩和丁壩附近海域出現(xiàn)高值區(qū)，東經(jīng)122度30分向東海域下降趨勢明顯。汞的分布南港南槽的含量相對較高；砷分布表現(xiàn)為近岸高，外海低。

從鹽度、水溫、懸浮物、汞和砷的含量平面分布圖看，它們的總體表現(xiàn)為受潮流、徑流以及長江口沿岸的排污的影響，但濃度的等值線分布形態(tài)的走向明顯不同。這些指標間含量分布有哪些關聯(lián)？關聯(lián)性如何？僅從含量分布圖上很難定性描述，本文將使用灰色關聯(lián)法分析之間的關聯(lián)度。

3 灰色關聯(lián)法運用實例

灰色關聯(lián)法在水質評價的模型構建主要有以下幾步：1.列出系統(tǒng)的行為序列；2.求各序列的初值像；3.求差序列；4.求兩級最大差和最小差；5.求關聯(lián)系數(shù)；6.計算關聯(lián)度。以2012年8月長江口45個監(jiān)測點的鹽度(Salt)、懸浮物(SS)、總汞(Hg)、砷(As)溫度(T)數(shù)據(jù)為例利用灰色關聯(lián)法分析各指標的相關性。根據(jù)灰色關聯(lián)法獲得的2012年5月和8月以汞和砷為特征指標的關聯(lián)度列表如下：

表1 2012年5月和8月以汞和砷為特征指標的關聯(lián)度

根據(jù)關聯(lián)度計算結果，2012年5月汞與鹽度的聯(lián)系最緊密，與砷的聯(lián)系次之，與懸浮物的聯(lián)系較次之，與水溫的聯(lián)系最不緊密；2012年8月汞與懸浮物的聯(lián)系最緊密，與鹽度聯(lián)系次之，與砷聯(lián)系較次之，與水溫的聯(lián)系最不緊密。2012年5月砷與水溫聯(lián)系最緊密，與懸浮物聯(lián)系次之，與汞聯(lián)系較次之，與鹽度的聯(lián)系最不緊密；2012年8月砷與水溫的聯(lián)系最緊密，與懸浮物的聯(lián)系次之，與汞的聯(lián)系較次之，與鹽度的聯(lián)系最不緊密，與5月份各指標間的聯(lián)系相吻合。綜上，汞的含量與鹽度和懸浮物的聯(lián)系較為緊密，與水溫的聯(lián)系度最小；砷與水溫的聯(lián)系度最緊密，與鹽度的聯(lián)系最不緊密。

4 結果討論

隨著自然演變和沿江社會經(jīng)濟的發(fā)展, 長江口水體中各污染物逐年升高。對長江口水質進行合理的綜合評價尤為重要。長江口地處江河與海洋的交界處，水文、水動力、物理化學條件復雜，各種要素間的相互關系十分復雜，特別是表面現(xiàn)象與變化的隨機性會掩蓋事情本質，眾多因素之間的關系是模糊不清的，無法準確判斷哪些因素之間的關系，所以較難發(fā)現(xiàn)尋求主要矛盾和主要特性。而灰色關聯(lián)分析法是對一種對系統(tǒng)因素間作用與關聯(lián)程度進行序化和量化的方法，它能計算待評價水體的各指標值與不同水質標準的關聯(lián)度，將關聯(lián)度排序所得的序列即能反映待評價水體與各級水質標準之間的相似程度，并最終得到待評價水體的水質級別。本文將采用通過灰色關聯(lián)分析法，對長江口汞、砷與河口的主要水文要素鹽度、水溫和懸浮物聯(lián)系程度進行綜合評價，分析了長江口汞、砷含量的主要影響因子。

本文的研究結果是基于灰色關聯(lián)分析得出，從分析過程中可知，該方法較好地采用數(shù)學定量手段確定了各指標間的親疏關系，具有不受個別指標影響和不受人的主觀的經(jīng)驗知識干擾等優(yōu)點，比較能客觀地反映實際情況，能較好分析各研究對象的相關性。

[1]張笛.長江口溶解性有機質分布特征及其與砷、銻的相互作用[D].北京師范大學，2013.

[2]周超明，晏路明.港灣水質綜合評價的集對分析模型[J].環(huán)境科學與管理，2006，(8)：62-65.

[3]戴楠.灰色關聯(lián)序在多元回歸模型的自變量選擇中之應用[J].中國農(nóng)村水利水電，1996，(5)：6-8.

[4]張亞南.黃河口、長江口、珠江口及其鄰近海域重金屬的河口過程和沉積物污染風險評價[D].國家海洋局第三海洋研究所，2013.

[5]梁仲燕著.灰色理論在水環(huán)境質量綜合評價中的應用[D].南京：河海大學碩士學位論文，2008.

[6]王琢文，汪松青著.改進的灰關聯(lián)分析法在上海市閔行區(qū)北橫涇水質評價中的應用[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學，2014，30(01)：96-100.

[7]沈珍瑤，謝彤芳著.一種改進的灰關聯(lián)分析方法及其在水環(huán)境質量評價中的應用[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

葛躍浩，學士，助理工程師，主要從事海洋環(huán)境監(jiān)測工作

X83

A

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

引用文獻格式：葛躍浩 等.基于灰色關聯(lián)法分析長江口海域汞和砷的分布及影響因素[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(1)：129-130.