《因子分析在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《因子分析在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用課件（20頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,因子分析是從全部原始變量中將有關(guān)信息集中起來,通過探討相關(guān)矩陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu),將,多變量綜合成少數(shù)因子,以再現(xiàn)原始信息之間的關(guān)系,并進(jìn)一步,探討產(chǎn)生這些相關(guān)關(guān)系的內(nèi)在原因,的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。,因子分析是從全部原始變量中將有關(guān)信息集中,1,主成份分析與因子分析比較,主成份分析和因子分析都是基于,降維,的思想,主成份分析和因子分析計(jì)算方法相似，但因子分析在主成份分析基礎(chǔ)上有所發(fā)展,主成份分析提取的主成份不一定具有明確的含義，而因子分析主因子代表一定含義,主成份分析只能對(duì)樣本排序，因子分析還可以判定主要影響因素

2、，找出問題本質(zhì),主成份分析與因子分析比較主成份分析和因子分析都是基于降維的思,2,因子分析廣泛的應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域：,大氣污染分析,大氣顆粒物污染分析,大氣主要污染來源分析,水環(huán)境問題分析,水污染的主要因素及水 質(zhì)評(píng)價(jià),基于因子分析定權(quán)的水質(zhì)評(píng)價(jià)模型,水體富營(yíng)養(yǎng)化分析,水化學(xué)特征分析,礦石淋溶作用對(duì)地下水的影響,噪聲源分析,土壤污染分析,化學(xué)物質(zhì)生物危害分析,區(qū)域環(huán)境污染源分析,總體環(huán)境質(zhì)量檢測(cè),因子分析廣泛的應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域：大氣污染分析噪聲源分,3,大氣顆粒物污染分析,大氣顆粒物來源及各源貢獻(xiàn)率分析,采用改良后的因子分析,絕對(duì)主因子分析法,并引入了富集因子這一概念,北京市可吸

3、入顆粒物污染源分析,大氣顆粒物污染分析大氣顆粒物來源及各源貢獻(xiàn)率分析北京市可吸入,4,大氣顆粒污染物分析,不同季節(jié),PM,10,水溶性組分分析,選取沈陽市,6,個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位,采集,2005,年冬、春、夏、秋大氣可吸入顆粒物樣本，用因子分析法分析了沈陽市大氣可吸入顆粒物水溶性組分的來源，得到以下結(jié)論：,春季,，大氣可吸入顆粒物主要有來源有工業(yè)源、土壤、建筑源、交通源；,夏季,，主要來源有工業(yè)源、交通源；,秋季,，主要來源有工業(yè)源、土壤、建筑源；,冬季,，主要來源有工業(yè)源、交通源、土壤、建筑源；,由沈陽市各種源對(duì),PM,10,水溶性組分的貢獻(xiàn)率分析得，沈陽市工業(yè)、燃煤源對(duì),PM,10,水溶性組分的貢

4、獻(xiàn)最大,其中尤以夏季突出,說明工業(yè)、燃煤型污染相對(duì)較重。其次為土壤源,沈陽市夏季土壤源對(duì),PM,10,沒有貢獻(xiàn),說明城市綠化及軟硬覆蓋較好。交通源排在第三位,這與近年來機(jī)動(dòng)車保有量的迅猛增加有關(guān),而在冬季貢獻(xiàn)最大,與北方冬季氣象、路況等因素相關(guān)。,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，減少重污染工業(yè)比重,加強(qiáng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，鼓勵(lì)開發(fā)、使用新型環(huán)保型能源,加強(qiáng)對(duì)建筑工地日常監(jiān)督管理,改善路況，加強(qiáng)冬季特殊天氣的車輛疏導(dǎo),大氣顆粒污染物分析不同季節(jié)PM10水溶性組分分析調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),5,水環(huán)境問題分析,水污染的主要因素及水質(zhì)評(píng)價(jià),水體中的污染物多種多樣，不同水體污染因素與污染程度不同，選取水質(zhì)指標(biāo)高錳酸鉀指數(shù)、,pH,值、

5、懸浮物、溶解氧、生化需氧量、總氮、硝酸鹽、總磷、總硬度等代表各種污染的指標(biāo)進(jìn)行因子分析可以判斷出水體的主要污染因素，如有機(jī)污染、無機(jī)污染、重金屬污染等，進(jìn)而對(duì)各區(qū)域水體污染程度排序，,根據(jù)分析結(jié)果可以分析不同區(qū)域污染狀況與周圍污染源的關(guān)系，找出主要治理對(duì)象和治理措施。,關(guān)于這方面的研究非常多，說明因子分析在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用已經(jīng)很成熟。,水環(huán)境問題分析 水污染的主要因素及水質(zhì)評(píng)價(jià),6,水環(huán)境問題分析,基于因子分析定權(quán)的水質(zhì)評(píng)價(jià)模型,該模型由因子得分系數(shù)和方差貢獻(xiàn)率確定指標(biāo)權(quán)重，然后以指標(biāo)權(quán)重與各水樣相應(yīng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值進(jìn)行加權(quán)平均得到水質(zhì)評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo)值，進(jìn)而對(duì)評(píng)價(jià)樣本進(jìn)行排序和分級(jí)。,它不僅可以

6、區(qū)分水質(zhì)的好壞，還可以掌握主要污染物的種類及其時(shí)空變化規(guī)律。,水環(huán)境問題分析 基于因子分析定權(quán)的水質(zhì)評(píng)價(jià)模型,7,各指標(biāo)權(quán)重：,ji,：代表第,i,個(gè)指標(biāo)在第,j,個(gè)主因子上的載荷；,e,j,：代表第,j,個(gè)主因子的方差貢獻(xiàn)率。,綜合指標(biāo)：,z,i,：代表第,i,個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值,各指標(biāo)權(quán)重：,8,水環(huán)境問題分析,水體富營(yíng)養(yǎng)化分析,與前面水污染的主要因素及水質(zhì)評(píng)價(jià)方法相同，只是選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)不同，水質(zhì)評(píng)價(jià)選取與各種因素有關(guān)的指標(biāo)，而富營(yíng)養(yǎng)化分析選取與富營(yíng)養(yǎng)化有關(guān)的指標(biāo)。,通過因子分析可以得到水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要影響因素，以便針對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的主要影響因素進(jìn)行治理，能收到更好的治理效果。,水環(huán)境問題分

7、析 水體富營(yíng)養(yǎng)化分析,9,水環(huán)境問題分析,水化學(xué)特征分析,水化學(xué)特征是闡明水體形成、演化和成鹽規(guī)律的基礎(chǔ),而水化學(xué)特征是通過水體中眾多化學(xué)元素的化學(xué)組成來反映的,顯然采用因子分析可以揭示水體水化學(xué)特征的內(nèi)在規(guī)律。以前人對(duì)艾比湖的研究為例，選取艾比湖,8,種組分，分別為,Na,+,+K,+,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,Cl,-,、,SO,4,2-,、,CO,3,2-,和,HCO,3,-,（前蘇聯(lián)學(xué)者瓦里亞什科研究鹽湖水化學(xué)特征時(shí)選取的組分），進(jìn)行因子分析，得到兩個(gè)主因子分別對(duì)應(yīng)兩大水化學(xué)類型，其中硫酸鈉亞型是艾比湖的主要分布類型,其次是氯化鈉亞型。,水環(huán)境問題分析 水化學(xué)特征分析,10,

8、水環(huán)境問題分析,礦石淋溶作用對(duì)地下水的影響,煤矸石是煤炭生產(chǎn)和加工過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。將煤矸石填充到礦井采空區(qū),可以解決矸石堆放造成的環(huán)境污染以及煤礦采煤引起的塌陷問題。但填充的煤矸石在礦井中受到礦井水的淋溶、浸泡作用,溶出大量有毒有害化合物及元素,有可能造成地下水環(huán)境的污染。通過室內(nèi)淋溶試驗(yàn)?zāi)M礦井填充對(duì)地下水的污染,分析填充對(duì)地下水環(huán)境的影響因子,預(yù)測(cè)其污染趨勢(shì)。經(jīng)因子分析得出矸石淋出水樣中氟離子、硫酸根和重金屬離子是重要的污染因子,;,采用矸石填充采空區(qū)時(shí),必須重視這些對(duì)地下水影響的主要因子。,由此可見,利用因子分析研究礦石淋溶作用對(duì)地下水的影響并分析主要污染因子對(duì)礦井填充材料選擇，

9、填充預(yù)處理及注意事項(xiàng)等有重要的指導(dǎo)意義。,水環(huán)境問題分析 礦石淋溶作用對(duì)地下水的影響,11,噪聲源分析,在道路交通噪聲分析中應(yīng)用因子分析法能方便地分析出影響道路交通噪聲的各因素之間的關(guān)系，并從中找出最基本的影響因素，在珠海特區(qū)環(huán)境噪聲現(xiàn)狀調(diào)查中分析道路交通噪聲時(shí)應(yīng)用了因子分析方法取得了較好的效果。,第一因子,F1,主要代表了路段測(cè)點(diǎn)的聲級(jí)水平，因此，道路交通噪聲的治理重點(diǎn)應(yīng)該是重型車及輕型車的流量，具體說就是,限制重型車進(jìn)入，限速及禁止鳴笛。,第二因子,F2,綜合反映了路段的繁華程度，因此可利用它們將要研究的路段分成城區(qū)中的繁華路段和邊緣的非繁華路段兩種道路類型分別進(jìn)行研究，以求,準(zhǔn)確地了解不

10、同類型道路其交通噪聲的規(guī)律。,噪聲源分析在道路交通噪聲分析中應(yīng)用因子分析法能方便地分析出影,12,土壤污染分析,土壤污染包括很多方面，如重金屬、氮、磷、易降解有機(jī)物、難降解有機(jī)物、游離態(tài)或絡(luò)合態(tài)的物質(zhì)等，,通過因子分析可以判定主要污染因素，以找到重點(diǎn)治理對(duì)象,。,對(duì)太原市土壤重金屬污染狀況的因子分析,土壤污染分析土壤污染包括很多方面，如重金屬、氮、磷、易降解有,13,化學(xué)物質(zhì)生態(tài)危害分析,不同污染物污染性質(zhì)、污染程度不同，通過對(duì)化學(xué)物質(zhì)生態(tài)毒理學(xué)指標(biāo)的因子分析，,可以分析出影響化合物毒性的主要因素及化合物污染程度。,選取,61,種環(huán)境優(yōu)先污染物對(duì)它們的環(huán)境毒理學(xué)指標(biāo)進(jìn)行因子分析，提取出四個(gè)主因

11、子。,化學(xué)物質(zhì)生態(tài)危害分析 不同污染物污染性質(zhì)、污染程度不同，通過,14,因子,1,主要與魚毒、藻毒、溞毒正相關(guān),可認(rèn)為它反映的是化合物對(duì)生物的毒性影響,可以定義為生物毒性因子,;,蓄積性、分配系數(shù)和吸附性在,因子,2,上載荷較高,化學(xué)物質(zhì)在介質(zhì)中的吸附,在生物體內(nèi)的蓄積,及辛醇,-,水分配系數(shù),都體現(xiàn)的是化學(xué)物質(zhì)在不同介質(zhì)中的分配,沒有改變化學(xué)物質(zhì)本身的狀態(tài),這,3,個(gè)指標(biāo)都反映了化學(xué)物質(zhì)的分配特性,因此可以稱之為分配性因子,;,可將反映化學(xué)物質(zhì)降解性的,因子,3,歸結(jié)為降解性因子。,然后可以根據(jù)各化合物綜合因子得分對(duì)化合物的毒性進(jìn)行排序。,因子分析在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用課件,15,區(qū)域環(huán)境污染

12、源的分析,以北京市某分析區(qū)域內(nèi),104,家重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為樣本，進(jìn)行因子分析，得到,3,個(gè)公因子,資源消耗因子、水污染因子和固體廢棄物因子。,第,1,個(gè)因子,上權(quán)重較大的企業(yè),進(jìn)行生產(chǎn)工業(yè)改造、提高資源利用率、采取清潔生產(chǎn)審計(jì)、參與區(qū)域內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈等措施,，是改善該城市區(qū)域內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵和重點(diǎn)。,第,2,個(gè)因子,上權(quán)重較大的企業(yè)水污染相對(duì)嚴(yán)重，重點(diǎn)治理這些單位的水污染問題；對(duì)于這些企業(yè)應(yīng),采取清潔生產(chǎn)，工業(yè)廢水回用、提高水資源利用率等措施,。,第,3,個(gè)因子,上權(quán)重較大的企業(yè)有嚴(yán)重大氣污染和固體廢物污染，因?qū)@些單位的,廢氣、固體廢物加強(qiáng)治理；采用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)控制大氣污染的排放

13、，進(jìn)行資源再利用、再循環(huán)、提高資源利用率,。,區(qū)域環(huán)境污染源的分析 以北京市某分析區(qū)域內(nèi)104家重點(diǎn)工業(yè)企,16,總體環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè),就全國(guó)31個(gè)省、自治區(qū)和直轄市的工業(yè)廢水排放量、工業(yè)廢氣排放總量、工業(yè)二氧化硫排放量、工業(yè)煙塵排放量、工業(yè)粉塵排放量、工業(yè)固廢產(chǎn)生量、生活污水排放量、生活污水中化學(xué)需氧量排放量、生活二氧化硫排放量和生活煙塵排放量等10個(gè)環(huán)境污染指標(biāo)之間的關(guān)系,分析了全國(guó)各地區(qū)環(huán)境污染的特征,為各地區(qū)環(huán)境污染治理提供了理論依據(jù)。,總體環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)就全國(guó)31個(gè)省、自治區(qū)和直轄市的工業(yè)廢水排,17,山西、內(nèi)蒙古、遼寧,和,貴州,在生活污染因子上得分較高,其中貴州特別突出。這是因?yàn)橘F州地

14、處我國(guó)酸雨控制區(qū),其酸雨污染很嚴(yán)重,因而其在此因子上得分很高。,上海,、,湖南,和,重慶,在廢水污染因子上得分較高,其中湖南得分很高,這些省份的廢水中,COD,含量較高,這些省份應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)工業(yè)和生活廢水的治理,使之達(dá)到國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。,遼寧,在工業(yè)污染因子和生活污染因子上得分都較高,說明其環(huán)境污染較嚴(yán)重,應(yīng)采取措施治理環(huán)境污染,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。,因子分析在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用課件,18,小結(jié),通過對(duì)因子分析在環(huán)境各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的分類介紹，可以發(fā)現(xiàn)因子分析在環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，小至指導(dǎo)環(huán)保工程的設(shè)計(jì)，大到全國(guó)污染狀況的分析。目前已經(jīng)應(yīng)用于大氣、水、聲、區(qū)域環(huán)境、總體環(huán)境各個(gè)方面，可以分析環(huán)境污染成因和污染程度，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)方案的制定、環(huán)境評(píng)價(jià)、環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境管理都有一定的指導(dǎo)意義。,小結(jié)通過對(duì)因子分析在環(huán)境各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的分類介紹，可以發(fā)現(xiàn)因子,19,The end,The end,20,