水环境是自然环境的重要组成部分,同时也是人类赖以生存和发展的基础。
水环境质量关系着我们的饮用和其他日常生活,关系着工农业生产和社会各行各业,甚至关系到整个生态环境的健康发展,因此,水环境保护是推动社会进步和保障人民生活健康的重要支柱。近年来,随着我国社会经济的发展和人口数量的增长,水环境面临的压力也与日俱增。根据国家统计局网站数据显示,2017年我国水资源总量为28761.20亿立方米,排在世界前几位,但我国的人均水资源量仅 2074.53 立方米,远低于世界平均水平。
为了更好的了解影响生活饮用水水质的相关因素,本文借助 MATLAB2022a 软件对收集到的影响水质的因素进行分析,本文旨在为水质影响因素的研究 提供新思路,水质好坏的影响因素众多,使用logistic回归模型,能够与传统分析模型互相补充,从不同方面描述影响水质合格率的因素及作用,为进一步制定相关政策和方案提供依据和参考。
1 研究对象
本文采用分层随机抽样的方法,选取多座供水水厂进行水质分析,检测项目包括一般化学指标、毒理学指标和微生物指标。
2 研究方法
本文使用的研究方法主要是对生活饮用水常规项目以及氨氮进行检测并判定结果,水质监测结果设置为因变量,如果合格就赋值为0,不合格就赋值为1。将水源类型、水期类型、消毒方式、监测点类型、正式运营时间、总投资、日供水能力、供水覆盖人口数、卫生许可、水样类型作为影响水厂水质的因素,将这些因素设置为自变量,根据自变量和因变量的特征,选择logistic 回归分析法对影响因变量的因素进行分析。logistic 回归分析法属于传统统计学分析方法,它研究自变量与因变量之间的依存关系,通过回归分析进行分类和预测。
3 研究结果
本文以水质监测结果为因变量,对自变量进行量化赋值,采用 MATLAB2022a 软件对数据进行logistic 回归分析。根据分析结果找出影响影响饮用水水质的重要因素。
(1) 基本情况
根据相关因素对自变量进行赋值,水质监测结果设置为因变量。将水源类型、水期类型、消毒方式、监测点类型、正式运营时间、总投资、日供水能力、供水覆盖人口数、卫生许可、水样类型设置为自变量,并对变量进行相应的赋值,见表 1。
表1 饮用水水质影响因素赋值表表2 饮用水水质影响因素单因素分析结果
(2) 单因素分析
单因素分析结果如表2所示。分析结果显示,消毒方式、监测点类型、正式运营时间、总投资、日供水能力、供水覆盖人口等6个自变量对水质结果的影响有统计学意义,将这6个自变量纳入 logistic 回归模型中。水源类型、水期类型、卫生许可、水样类型共计4个自变量对水质结果的影响差异无统计学意义,予以排除。
(3) 多因素logistic 回归分析
将影响水质结果的 6 个相关因素用最大似然估计进行多因素回归分析,α进入 = 0. 05,β剔除 = 0. 10 的条件下进行,通过回归模型检验 χ2 = 239. 352,P < 0. 001,表明回归方程有统计学意义,分析结果见表 3。由表3可见,有4个因素进入回归方程,生活饮用水水质受到消毒方式、正式运营时间、总投资、供水覆盖人口的影响( P < 0. 05) ,监测点类型、日供水能力被剔除。其中消毒方式对水质的影响程度最大。通过分析得知工程不消毒、工程运营时间越长,水厂规模 ( 总投资和供水覆盖人口) 越小,水质不合格率越高。
表3 多因素logistic 回归分析4 总结
在本项研究中logistic 回归模型的准确率达到70% 以上,模型效果较好。通过分析结果可知,消毒和水厂规模为主要影响因素。消毒方式是影响水质结果的首要因素,消毒后的水质合格率 81. 1% ,远高于不消毒的水质合格率 61. 9% 。可见消毒与否是影响水质的首要因素。
本研究纳入的影响水质合格率的个别变量结果无统计学意义,如水源类型、水期类型、卫生许可、水样类型未纳入预测模型。本文旨在为水质影响因素的研究提供新思路,水质好坏的影响因素众多,logistic 回归模型在生活饮用水水质影响因素风险评估方面有较高的应用价值,从不同方面描述影响水质合格率的因素及作用,为进一步制定相关政策和方案提供依据和参考。
参考文献:
[1] 中华人民共和国国家环境保护总局.GB3838-2002 中华人民共和国国家标准——地表水环境质量标准[S].北京:中国环境科学出版社,2002.
[2] 国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法( 第四版增补版) [M].北京: 中国环境科学出版社,2006: 223-226.
[3] 丁冉,肖伟华,于福亮,等.水资源质量评价方法的比较与改进[J].中国环境监测,2011,27(03):63-68.
[4] 刘思莹,刘俊文,赵婷婷,等.水环境质量评价的研究进展[J].江西化工,2017(06):41-43.
[5] 翟淑华,周娅,程媛华等. 2015-2016 年环太湖河道进出湖总磷负荷量计算及太湖总磷波动分析[J]. 湖泊科学,2020(1):48-57。
[6] 郭西亚,凌虹,周旭等. 阳澄湖沉积物氮磷与有机质分布及污染评价[J],环境科技. 2020(2): 59-64。
[7] Wen J,Feng L,Zeng X,et al. Genetic Algorithm-Based Fuzzy Comprehensive Evaluation of Water Quality in Dongzhaigang[J]. Water,2015,7(9):4821-4847.
[8] Liping Chen,Ying Zhang,Qigen Liu,etal. Spatial variations of macrozoobenthos and sediment nutrients in Lake Yangcheng: Emphasis on effect of pen culture of Chinese mitten crab[J].Journal of Environmental Sciences,2015,7(11):118-129.