河北省子牙河流域水質(zhì)變化趨勢及影響因子分析

韓雪（河北省環(huán)境監(jiān)測中心站，河北石家莊050037）

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河北省子牙河流域水質(zhì)變化趨勢及影響因子分析

韓雪
（河北省環(huán)境監(jiān)測中心站，河北石家莊050037）

摘要：對子牙河流域近年來的水質(zhì)變化趨勢及影響因子進行了分析，結(jié)果表明：自實施跨界斷面生態(tài)補償機制以來，該流域水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，河流污染正在從有機污染為主向多因子共同影響的混合型污染過渡。子牙河流域污染的主要原因有水資源量少、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重、城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)建設(shè)滯后等。進一步提出了提升環(huán)境監(jiān)管能力、促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、強化污水處理廠升級改造、開展河道綜合整治、優(yōu)化跨界斷面生態(tài)補償機制等改善水質(zhì)的對策。

關(guān)鍵詞：子牙河流域；水質(zhì)；污染；對策

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.02.20

子牙河流域位于海河流域中南部，流域面積46 868 km2，流域內(nèi)人口約2 000萬，耕地230萬hm2[1]。流域由滹沱河和滏陽河兩大河系組成，流域長度470 km，多年平均徑流量為42億m3，占河北省各河總徑流量的17.5%。該流域上游建有水庫，水質(zhì)較好，隨著人類活動加劇和工農(nóng)業(yè)取水量增加，河道相繼出現(xiàn)斷流；下游河流基本無自然徑流，接納鄰近城市污水，水環(huán)境嚴重惡化。基于上述狀況，自2008年4月起，在流域內(nèi)5個市率先實施了生態(tài)補償機制，推行跨界斷面目標考核和生態(tài)補償金扣繳制度。王軍鋒等[2]對子牙河流域生態(tài)補償機制進行了研究，發(fā)現(xiàn)子牙河流域生態(tài)補償機制是將生態(tài)補償基金扣繳制度、改良的政績考核制度、生態(tài)補償基金使用監(jiān)督管理制度等組成有機整體的運行體系，屬于典型的政府主導模式，取得了一定成效。張斯程[3]在總結(jié)河北省流域生態(tài)補償發(fā)展狀況的基礎(chǔ)上，指出了其中的問題，并提出了改進的建議。

對子牙河水質(zhì)進行評價的方法較多，王偉等[4]通過優(yōu)先控制單元對河北省海河流域的水質(zhì)進行了定性比較，分析得出子牙河平原和黑龍港及運東平原兩個控制單元是水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀較差的地區(qū)。程琳琳等[5]采用水質(zhì)標識指數(shù)法，評價了河北省七大水系2005—2010年的水質(zhì)狀況，并運用主成分分析法與相關(guān)分析方法探討了典型的人類活動因素對水質(zhì)的影響。

1　評價方法

1.1點位設(shè)置

子牙河流域設(shè)有生態(tài)補償跨界斷面83個，筆者重點對19個省考核斷面的水質(zhì)進行了分析；水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測斷面36個，具體點位設(shè)置情況見圖1。

圖1　點位設(shè)置情況

1.2評價方法

生態(tài)補償跨界斷面的評價依據(jù)河北省人民政府辦公廳《關(guān)于進一步加強跨界斷面水質(zhì)目標責任考核的通知》（辦字〔2012〕62號）中的考核目標進行評價，采用2011—2015年的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行水質(zhì)變化趨勢分析。

常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)采用單因子評價法評價水質(zhì)類別，按照達到或好于Ⅲ類的水質(zhì)和劣Ⅴ類水質(zhì)所占比例的變化評價水質(zhì)變化趨勢，運用因子分析法分析主要影響因子。

因子分析法是把一些具有錯綜復雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個綜合因子的一種多變量統(tǒng)計分析方法，是主成分分析法的推廣和深化[6]。與主成分分析法相比，由于因子分析可以使用旋轉(zhuǎn)技術(shù)幫助解釋因子，在解釋方面更加具有優(yōu)勢。

其主要過程是[6-7]：

設(shè)有p個監(jiān)測點，每個測點有n個變量，由此構(gòu)成原始數(shù)據(jù)矩陣。

將原始數(shù)據(jù)標準化，再由n個變量兩兩之間的相關(guān)系數(shù)構(gòu)成一個n階方陣。

稱為相關(guān)系數(shù)矩陣，顯然它是對稱矩陣，再用雅可比法求出R陣的特征值和特征向量，特征值為λi（i=1，2，…，n），特征向量為ai（i=1，2，…，n），由線性代數(shù)可知R的特征矩陣為：

其對角元就是相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值，將全部特征值λi（i=1，2，…，n）按大小排列λ1>λ2>λ3…> 0。一般取大于1的特征值個數(shù)來確定m值。

然后求m個公共因子的荷載矩陣A，A=[aij]n×m。在實際分析時，為了對公共因子變量的含義有比較清楚的認識，往往對荷載矩陣進行極大化旋轉(zhuǎn)，使得每個公共因子上的最高荷載變量的數(shù)目最少[8]。

式中，aij是主軸ai的第j個分量，所以主成分Fi是原變量X1，X2，…，Xp的線性組合，組合系數(shù)恰好為aij，從這個角度，又可以說Fi是一個新的綜合變量。

則變量X可由Fi線性表示出，即：

式中，F(xiàn)為公共因子矩陣，ε為單一因子，A為因子荷載矩陣，F(xiàn)就稱為新綜合指標的向量集合，據(jù)此就可以進行相關(guān)分析，計算每一個監(jiān)測點的m個公共因子得分，得到每一個監(jiān)測點的主要污染因子。

2　評價結(jié)果與分析

2.1生態(tài)補償跨界斷面評價結(jié)果

自2008年4月份開展流域生態(tài)補償監(jiān)測以來，子牙河流域COD濃度年均值總體呈下降趨勢，2015年年均值比2008年下降了48.36%，具體變化情況見圖2。

圖2　子牙河流域COD濃度年均值變化情況

2012年7月，河北省政府發(fā)布《關(guān)于進一步加強跨界斷面水質(zhì)目標責任考核的通知》（辦字〔2012〕62號），增加了考核指標——氨氮，由于氨氮是從2012年年中開始監(jiān)測的，所以2012年氨氮濃度均值相對偏低，自2013年開始，氨氮濃度呈逐年下降趨勢，具體變化情況見圖3。

圖3　子牙河流域氨氮濃度年均值變化情況

2.2常規(guī)監(jiān)測斷面水質(zhì)變化趨勢

以“十二五”期間子牙河流域的常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)為研究對象，計算各斷面的水質(zhì)類別所占比例變化（見圖4）。2015年，達到或好于Ⅲ類的斷面比例比2011年上升了24.7個百分點，劣Ⅴ類斷面比例比2011年下降了3.8個百分點，水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。

圖4　子牙河流域水質(zhì)類別所占比例年際變化

2.3各斷面主要污染因子變化規(guī)律

根據(jù)常規(guī)監(jiān)測結(jié)果，選取溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量、生化需氧量、總磷、揮發(fā)酚、石油類、氟化物和陰離子表面活性劑10個主要污染因子，運用因子分析法對2011—2015年子牙河流域的常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)污染因子年際變化很大，2012年主成分增加了揮發(fā)酚，2015年主成分增加了氟化物，水質(zhì)污染逐漸從有機污染為主向多因子共同影響的混合型污染過渡，分析結(jié)果見表1。

支氣管哮喘是一種以嗜酸性粒細胞及肥大細胞反應(yīng)為主的氣道變應(yīng)性炎癥,簡稱哮喘。近年來哮喘發(fā)病的嚴重程度及死亡率均有所升高。我國哮喘發(fā)病率接近1%,半數(shù)在12歲以下起病,成人男女發(fā)病率大致相同,約20%的病人有家族史[1-3]。現(xiàn)抽選我院收治的36例支氣管哮喘患者為研究對象,探究支氣管哮喘的臨床護理干預(yù)效果。報告如下。

由于河北省子牙河流域覆蓋5個設(shè)區(qū)市，12條河流，其中重污染河流6條，因此，以2015年常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分地區(qū)和河流對污染影響因子進行了分析（仍然選取上述10個因子），由于因子分析對數(shù)據(jù)量有一定的要求，因此斷面數(shù)量較少的區(qū)域或河流無法進行分析，4個設(shè)區(qū)市及4條河流的因子分析結(jié)果見表2和表3。從表可見，子牙河流域的污染因子類別既與地區(qū)分布相關(guān)，又與河流分布相關(guān)。石家莊市的污染因子主成分1中均為有機污染物，主成分2～4分別為石油類、總磷和氨氮，說明該地區(qū)以生活污水和工業(yè)廢水為主要污染來源；邯鄲市的主要污染因子均集中在主成分1中，說明各個因子的貢獻率比較集中，主要原因是該地區(qū)城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)建設(shè)滯后，大量的污水只能直接或間接進入河流，造成河流嚴重污染[4]；邢臺市的影響因子較少，主要是有機污染物和氨氮、總磷，說明工業(yè)污染占的比重較大；滄州市的影響因子既包含有機污染物又包含無機陰離子，除了人為污染因素，還受地質(zhì)因素影響。

表1　2011—2015年度因子分析結(jié)果

表2　2015年子牙河流域污染影響因子分析結(jié)果（分地區(qū)）

表3　2015年子牙河流域污染影響因子分析結(jié)果（分河流）

從表3可見，滏陽河和洨河污染物種類最多，既包含有機污染物、營養(yǎng)鹽，又包含無機陰離子，污染來源比較廣泛；滹沱河的污染因子主要是有機污染物和總磷，工業(yè)污染和生活污染并存；子牙新河位于滄州境內(nèi)，污染因子與滄州市基本吻合。

2.4污染原因分析

根據(jù)以上分析結(jié)果，結(jié)合河北省子牙河流域污染現(xiàn)狀，總結(jié)出子牙河流域水質(zhì)污染的原因如下：

（1）河北省子牙河流域水資源量少，域內(nèi)多為人工調(diào)控河流，多數(shù)河流枯水期基本上無水或斷流，平水期流量小，有些河道基本干涸[9]。

（2）由于子牙河流域位于河北省中南部，該地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，造紙、制藥、采礦等行業(yè)污染物排放量大，河流自凈能力極弱，環(huán)境容量幾乎為零，多數(shù)河流成為城市污水和工業(yè)廢水的納污河，河流幾乎失去生態(tài)功能，河流污染嚴重。

（3）城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)建設(shè)滯后，大量污水未進入城市污水處理系統(tǒng)就直接或間接排入河流，造成河流嚴重污染。

（4）政府職能部門之間缺乏有效的溝通和協(xié)調(diào)，上下游城市缺少統(tǒng)一聯(lián)動，部門利益、局部利益為重，影響了子牙河流域水質(zhì)的改善效果。

3　結(jié)論與建議

自開展跨界斷面生態(tài)補償機制以來，子牙河流域水質(zhì)得到了明顯改善，但距離《河北省水污染防治工作方案》中要求的消除劣Ⅴ類水質(zhì)的目標還相差很遠，亟需盡快采取有效措施，大力改善子牙河流域水質(zhì)。根據(jù)流域特點，提出以下幾點建議：

3.1加強能力建設(shè)，提升環(huán)境監(jiān)管能力[10]

加大監(jiān)測與監(jiān)管協(xié)調(diào)機制，充分利用監(jiān)測數(shù)據(jù)作為技術(shù)支撐，對排污單位采取針對性措施，做到源頭嚴防、過程嚴管、后果嚴懲[11]。

3.2大力促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，嚴格環(huán)境準入

石家莊地區(qū)應(yīng)加強制藥、化工等高污染行業(yè)的深度治理；邢臺地區(qū)應(yīng)嚴格控制造紙、玻璃等行業(yè)的污染物排放；邯鄲地區(qū)應(yīng)有序淘汰落后產(chǎn)能，嚴控新增產(chǎn)能，優(yōu)化存量產(chǎn)能；滄州和衡水地區(qū)應(yīng)加大重點行業(yè)減排力度。各地區(qū)均應(yīng)通過嚴格環(huán)境準入、提高企業(yè)清潔生產(chǎn)能力等措施，推進水污染重點行業(yè)的減排。

3.3強化污水處理廠的升級改造和管理

一要加快污水管網(wǎng)的建設(shè)速度，提高污水收集率；二要加速污水處理廠的升級改造，提高脫磷、脫氮效率，保證穩(wěn)定達標排放[12]；三要精細化管理，保證污水處理效果。

3.4借鑒石家莊市滹沱河、洨河整治的經(jīng)驗，大力開展河道綜合整治工作

滏陽河、子牙新河等城市納污河應(yīng)借鑒石家莊市滹沱河、洨河整治的經(jīng)驗，大力開展河道綜合整治工作，通過管網(wǎng)改造、生態(tài)恢復、清淤治污等措施還河道的本來面目，在提升城市景觀的同時，改善水環(huán)境質(zhì)量[4]；滹沱河、洨河經(jīng)過整治后，雖然水質(zhì)明顯改善，但要達到消除劣Ⅴ類的目標，還需以整治違法排污行為為重點，確保污水穩(wěn)定達標排放。

3.5優(yōu)化生態(tài)補償機制，建立聯(lián)防聯(lián)控機制

以全流域為整體，充分考慮上下游關(guān)系，適當增加監(jiān)測因子，繼續(xù)優(yōu)化跨界斷面生態(tài)補償機制，并且以京津冀協(xié)同發(fā)展為契機，建立起各區(qū)域、各部門聯(lián)防聯(lián)控機制，環(huán)保、財政、水利等各部門分工協(xié)作、各負其責，將扣繳的資金有效利用在改善水質(zhì)的措施上來，有效改善子牙河流域水質(zhì)。

參考文獻

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（編輯：程俊）

Water Quality Change Trend and Influencing Factors of Ziya River Basin in Hebei Province

Han Xue

（Hebei Provincial Environmental Monitoring Center, Shijiazhuang Hebei 050037, China）

Abstract：The water quality change trend and influencing factors of Ziya River basin in Hebei province were analyzed. The results showed that the water quality has been significantly improved since the implementation of the ecological compensation mechanism. The river pollution is translating from organic pollution mainly to composite pollution. The causes of Ziya River pollution are mainly the less of water resources, the heavy industrial structure, the lag of urban sewage pipe network construction and so on. The countermeasures such as enhancing environmental regulatory capacity, promoting industrial restructuring, strengthening the upgrading of sewage treatment plants, carrying out comprehensive improvement of river regulation, and optimizing the ecological compensation mechanism were proposed.

Key words：Ziya River basin, water quality, pollution, countermeasures

作者簡介：韓雪（1981-），女，河北石家莊市人，畢業(yè)于河北大學應(yīng)用化學專業(yè)，碩士研究生，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測管理工作。

收稿日期：2016-03-17

中圖分類號：X824

文獻標識碼：A

文章編號：1008-813X（2016）02-0077-05