在生产、运输等经济活动中，有可能会发生化学物质等环境污染物的泄漏或任意排放，造成生态环境等方面的极大损失。为了查明事故真相，明确责任，需要判别污染物的源头。

要用化学分析方法直接判断污染物的源头常常很困难，因为污染物的成分在气象变化、外物混杂过程中成分已有所改变。但由于不同来源的同一类污染物具有不同的特征，如有不同的元素种类及含量，因此可采用模式识别方法处理实测数据以提高判别能力。

例如，对湖泊等水体中的油样进行气相色谱分析，并从气相色谱曲线中选出19个特征峰，以其峰值构成19维特征空间，用线性判别函数和K近邻法对样品的气相色谱图作判别，预报能力可达87％～100％。红外光谱也是判别石油污染源的常用工具。取油样红外光谱的7个波长的吸收率的42个比值为特征量，用模式识别方法对194个油样作判别，预报能力可达100％。大气中的尘埃来源也可以根据尘埃的元素成分数据，用模式识别方法判别和确定。

还可以根据气象条件，用模式识别方法估计大气中SO₂等多种污染物在不同环境介质中的浓度。

模式识别与各种现代分析技术相结合，可以为公安侦察破案和法院判决提供线索和依据。某些样品的来源可根据微量元素分析和模式识别确定。曾对119张纸片样品用中子活化分析测定了钠、铝、氯、钙、钛、铬、锰、锌、锑、钽10种元素的含量，与各种已知生产厂和牌号的纸张分析结果一起进行聚类分析，可以查明未知纸张的生产工厂名称和产品牌号。