Охрана и использование подземных вод предполагают контроль и прогноз накопленных ими загрязняющих веществ природного и антропогенного происхождения, однако достоверная оценка этих и других закономерностей формирования показателей, необходимых для принятия управленческих решений, затруднительна из-за недостаточного объема аналитической информации. Временные ряды данных наблюдательных скважин даже такого мегаполиса, как Москва, ограничены 10-20 членами, что исключает применение традиционных статистических методов исследования. В работе предложен экспертно-статистический разведочный анализ данных (РАД), основанный на графической визуализации статистической информации и в меньшей степени, чем традиционные методы, зависимый от объема экспериментальной информации. С помощью данных, полученных на наблюдательных скважинах Теплостанской возвышенности Юго-Западного административного округа Москвы в 2018-2023 гг., установлена статистическая неоднородность временных рядов состава и свойств подземных вод, исключающая случайность формирования данных и обусловленная скрытыми закономерностями их изменения, обнаружена взаимно согласованная вариабельность значений для некоторых пар веществ, загрязняющих подземные воды, показана возможность идентификации происхождения (природное или антропогенное) отдельных компонентов подземных вод, продемонстрирована возможность уменьшения количества переменных в наборе контролируемых показателей путем использования метода главных компонент (МГК), которые в рассматриваемой задаче описывают 72 % дисперсии. Измерения проведены на совокупности пространственно-разделенных скважин, поэтому использована возможность традиционного метода панельного анализа экспериментальных данных.