因子分析在环境科学中的应用.ppt

关于因子分析在环境科学中的应用因子分析是从全部原始变量中将有关信息集中起来,通过探讨相关矩阵的内部结构,将多变量综合成少数因子,以再现原始信息之间的关系,并进一步探讨产生这些相关关系的内在原因的一种多元统计分析方法。第2页,共22页，2024年2月25日，星期天主成份分析与因子分析比较主成份分析和因子分析都是基于降维的思想主成份分析和因子分析计算方法相似，但因子分析在主成份分析基础上有所发展主成份分析提取的主成份不一定具有明确的含义，而因子分析主因子代表一定含义主成份分析只能对样本排序，因子分析还可以判定主要影响因素，找出问题本质第3页,共22页，2024年2月25日，星期天因子分析广泛的应用于环境科学的各个领域：大气污染分析大气颗粒物污染分析大气主要污染来源分析水环境问题分析水污染的主要因素及水质评价基于因子分析定权的水质评价模型水体富营养化分析水化学特征分析矿石淋溶作用对地下水的影响噪声源分析土壤污染分析化学物质生物危害分析区域环境污染源分析总体环境质量检测第4页,共22页，2024年2月25日，星期天大气颗粒物污染分析大气颗粒物来源及各源贡献率分析采用改良后的因子分析——绝对主因子分析法并引入了富集因子这一概念第5页,共22页，2024年2月25日，星期天大气颗粒污染物分析不同季节PM10水溶性组分分析选取沈阳市6个监测点位,采集2005年冬、春、夏、秋大气可吸入颗粒物样本，用因子分析法分析了沈阳市大气可吸入颗粒物水溶性组分的来源，得到以下结论：春季，大气可吸入颗粒物主要有来源有工业源、土壤、建筑源、交通源；夏季，主要来源有工业源、交通源；秋季，主要来源有工业源、土壤、建筑源；冬季，主要来源有工业源、交通源、土壤、建筑源；由沈阳市各种源对PM10水溶性组分的贡献率分析得，沈阳市工业、燃煤源对PM10水溶性组分的贡献最大,其中尤以夏季突出,说明工业、燃煤型污染相对较重。其次为土壤源,沈阳市夏季土壤源对PM10没有贡献,说明城市绿化及软硬覆盖较好。交通源排在第三位,这与近年来机动车保有量的迅猛增加有关,而在冬季贡献最大,与北方冬季气象、路况等因素相关。调整产业结构，减少重污染工业比重加强能源结构调整，鼓励开发、使用新型环保型能源加强对建筑工地日常监督管理改善路况，加强冬季特殊天气的车辆疏导第6页,共22页，2024年2月25日，星期天水环境问题分析水污染的主要因素及水质评价水体中的污染物多种多样，不同水体污染因素与污染程度不同，选取水质指标高锰酸钾指数、pH值、悬浮物、溶解氧、生化需氧量、总氮、硝酸盐、总磷、总硬度等代表各种污染的指标进行因子分析可以判断出水体的主要污染因素，如有机污染、无机污染、重金属污染等，进而对各区域水体污染程度排序，根据分析结果可以分析不同区域污染状况与周围污染源的关系，找出主要治理对象和治理措施。关于这方面的研究非常多，说明因子分析在水质评价中的应用已经很成熟。第7页,共22页，2024年2月25日，星期天水环境问题分析基于因子分析定权的水质评价模型该模型由因子得分系数和方差贡献率确定指标权重，然后以指标权重与各水样相应指标的标准化值进行加权平均得到水质评价的综合指标值，进而对评价样本进行排序和分级。它不仅可以区分水质的好坏，还可以掌握主要污染物的种类及其时空变化规律。第8页,共22页，2024年2月25日，星期天各指标权重：βji：代表第i个指标在第j个主因子上的载荷；ej：代表第j个主因子的方差贡献率。综合指标：zi：代表第i个指标的标准化值第9页,共22页，2024年2月25日，星期天水环境问题分析水体富营养化分析与前面水污染的主要因素及水质评价方法相同，只是选取的评价指标不同，水质评价选取与各种因素有关的指标，而富营养化分析选取与富营养化有关的指标。通过因子分析可以得到水体富营养化的主要影响因素，以便针对富营养化的主要影响因素进行治理，能收到更好的治理效果。第10页,共22页，2024年2月25日，星期天水环境问题分析水化学特征分析水化学特征是阐明水体形成、演化和成盐规律的基础,而水化学特征是通过水体中众多化学元素的化学组成来反映的,显然采用因子