孙 娟，杨淑英，沈浩松，冷艳秋，闫 晗

（山东省环境保护科学研究设计院，山东 济南 250013）

环境管理

基于SPSS相关性分析的地下水污染因果关系判定

孙 娟，杨淑英，沈浩松，冷艳秋，闫 晗

（山东省环境保护科学研究设计院，山东 济南 250013）

为了查明某地麦田等作物利用地下水灌溉后出现生长缓慢及枯黄死亡等情况的原因，该地环保局对周边地下水井取样监测，对周边污染企业进行了排查。在确认某企业有非法排污行为后，对各监测水井中监测因子之间相关性进行拟合，运用SPSS软件对所有污染水井中含有的排污企业特征污染物因子和超标因子进行了相关性分析。结果表明：在污染地下水监测样品中非法排污企业的特征污染因子与超标因子呈显著相关，从而确认企业非法排污与下游地下水井污染存在因果关系。

地下水污染；相关性分析；SPSS；因果关系

环境是人类赖以生存的基本条件，然而随着经济的发展，环境问题越来越多，环境污染事件层出不穷[1]。综合运用经济、法律、技术等手段，对环境污染导致的损害范围、程度等进行合理鉴定、测算的环境污染损害鉴定评估工作，是切实落实污染者负担原则，有效应对环境挑战的迫切需要。作为环境损害鉴定评估重要内容之一的因果关系判定，是追究环境污染案件中行为人责任的客观基础[2]，具有重要意义。

1 事件概况

2014年3月，某地环境保护局接到群众举报，反映位于某村的部分麦田、果园及苗圃在利用周边地下水井灌溉后，出现了小麦枯黄、苗圃月季花幼苗生长缓慢及果园苹果树叶子枯黄凋落等情况，怀疑地下水受到污染。

2 污染源排查

当地环保局立即对周边地下水井进行了取样监测，环境监察大队对周边的污染企业进行了排查。发现污染水井地下水上游有两家企业，分别是某硅业公司和某化工厂。被污染农田及果园与地下水上游企业位置关系见图1。污染水井事件发生时，某化工厂尚未验收投产。经过对某硅业公司厂内、厂外调查发现，公司北墙外有一大坑，且该公司有排水沟通向大坑。

图1 被污染农田及果园与地下水上游企业位置关系及采样布点

3 采样与分析

3.1 样品采集

环保局对反映受到污染的地下水水井进行了取样监测，监测指标详见表1，采样水井分布如图1所示。

表1 地下水样品监测分析指标

3.2 回归模型模拟分析

相关性分析是指变量之间确实存在关系，但数量上不是严格对应的依存关系[3]，这种相关性可采用回归模型模拟分析。这种现象之间的相互联系，常表现为一定的因果关系。

判定系数R2，用于判断自相关时回归方程的拟合优度[3]。通常可以认为R2大于0.9时，所得到的回归方程拟合得较好，而R2小于0.5时，所得的回归方程很难说明变量之间的依赖关系。

根据硅业公司环境影响报告书，DMC工艺中使用硫酸作为催化剂，因此，重点模拟了采集样品中pH与相关监测指标之间的相关性。

3.2.1 pH与硫酸盐两指数之间的相关性分析

1#、4#和13#3个地下水监测点位pH与硫酸盐两指标之间的相关性拟合曲线详见图2～图4。4#水井和13#水井R2均大于0.90，1#水井的R2也达到了0.640 54，可初步判定pH和硫酸盐指标显著相关。

图2 1#水井pH与硫酸盐回归模型模拟

图3 4#水井pH与硫酸盐回归模型模拟

3.2.2 pH值与氯化物之间的相关关系

1#、4#和13#3个地下水监测点位pH与氯化物两指标之间的相关性拟合曲线详见图5～图7。13#水井R2高达0.986 17，1#的R2为0.724 61，4#水井的R2仅为0.152 64，除13#水井外，其余两水井pH和氯化物两指标相关性不显著。

图4 13#水井pH与硫酸盐回归模型模拟

图5 1#水井pH与氯化物回归模型模拟

图6 4#水井pH与氯化物回归模型模拟

图7 13#水井pH与氯化物回归模型模拟

3.2.3 pH与溶解性总固体之间的相关关系

1#、4#和13#3个地下水监测点位pH与溶解性总固体之间的相关性拟合曲线详见图8～图10。13#水井R2高达0.902 48，满足显著性关系。1#水井和4#水井的R2均很低。因此，除13#水井外，其余两水井pH和溶解性总固体两指标相关性不显著。

图8 1#水井pH与溶解性总固体回归模型模拟

图9 4#水井pH与溶解性总固体回归模型模拟

图10 13#水井pH与溶解性总固体回归模型模拟

3.2.4 pH与总硬度之间的相关关系

1#、4#和13#3个地下水监测点位pH与总硬度之间的相关性拟合曲线详见图11～图13。只有13#水井R2高达0.901 71，满足显著性关系。1#水井达到0.685 19，两指标显著程度一般。4#水井的R2仅为0.113 74，两指标依赖关系不强。

图11 1#水井pH与总硬度回归模型模拟

图12 4#水井pH与总硬度回归模型模拟

图13 13#水井pH与总硬度回归模型模拟

3.2.5 硫酸盐与溶解性总固体之间的相关关系

1#、4#和13#3个地下水监测点位硫酸盐与溶解性总固体之间的相关性拟合曲线详见图14～图16。4#水井和13#水井R2均大于0.90，1#的R2也达到了0.505 64，可判定硫酸盐和溶解性总固体两指标显著相关。

综上分析可见，监测数据较全的3眼地下水井，pH和硫酸盐指标均呈显著相关；硫酸盐和溶解性总固体两指数也呈显著性相关。受到污染最严重的13#水井pH与氯化物、pH与总硬度、pH与溶解性总固体指标间均呈显著相关；其他水井，其他指标之间的相关性拟合不显著。

图14 1#水井硫酸盐与溶解性总固体回归模型模拟

图15 4#水井硫酸盐与溶解性总固体回归模型模拟

图16 13#水井硫酸盐与溶解性总固体回归模型模拟

4 SPSS相关性分析

SPSS是世界上最早使用的统计分析软件，目前广泛应用于众多领域和行业。作为统计分析工具，SPSS软件理论严谨，内容丰富，具有数据管理、统计分析、趋势研究、制表绘图、文字处理等功能[5-7]。在对每个污染水井两两监测指标进行相关性拟合的基础上，对3个污染井pH和硫酸盐，硫酸盐与溶解性总固体两对指标进行SPSS相关性验证，验证结果如表2和表3所示。

运用SPSS软件进行的相关性检验结果显示，所有监测污染水井的pH和硫酸盐pearson相关系数值为0.824；硫酸盐与溶解性总固体的相关系数值为0.918，说明pH、硫酸盐和溶解性总固体3个指标的相关性不是由偶然因素造成的，3者具有高度相关性。

Causation Judgment of Groundwater Pollution based on SPSS Correlation Analysis

Sun Juan,Yang Shuying,Shen Haosong,Leng Yanqiu,Yan Han
（Shandong Academy of Environmental Science,Jinan Shandong 250013,China）

In order to find out the cause why the crops grew slowly,withered or died after using groundwater irrigation,the samples of surrounding underground water were collected and the surrounding polluting enterprises were investigated.After confirming that an enterprise discharged pollution illegally,based on the correlation fittings between the two monitoring factors in each monitoring well,the correlations between the characteristic pollutant factors and excessive factors in the pollution water wells were analyzed using SPSS software.The results showed that the characteristic pollutants of illegal sewage enterprise in polluted underground water wells were significantly correlated with the exceeding standard factors,so as to confirm the causation between the illegal sewage and the pollution of the underground water wells.

groundwater pollution,correlation analysis,SPSS,causation

X523

A

1008-813X（2016）06-0003-05

10.13358 /j.issn.1008-813x.2016.06.01

2016-07-22

山东省科技发展计划项目《南四湖典型河流流域非点源污染模拟与控制途径研究》（2007GG30008001）

孙娟（1976-），女，山东高唐人，毕业于中山大学环境科学专业，博士，研究员，主要从事流域水污染控制与环境损害鉴定评估工作与研究。