陳曉爽

（內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測總站巴彥淖爾分站，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

1 引言

烏梁素海流域位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部巴彥淖爾市境內(nèi)，是我國北方極為重要的生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)功能區(qū)，該流域?qū)τ诰S護我國西北地區(qū)乃至更廣大區(qū)域的生態(tài)平衡，保護物種的多樣性起著相當重要的作用。本文采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法，通過對烏梁素海三個斷面水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的年度秩相關(guān)系數(shù)的指標，以及烏梁素海的水環(huán)境變化趨勢進行分析，得出引起烏梁素海水質(zhì)變化的原因，從而為烏梁素海的水環(huán)境治理和保護工作提供科學依據(jù)。

2 監(jiān)測點位

烏梁素海湖面上共設3個監(jiān)測斷面，分別在入口區(qū)、湖心區(qū)、出口區(qū)，并選取2015～2020年的化學需氧量、氨氮、總磷、總氮等指標作為評價因子依據(jù)，對烏梁素海的水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢進行分析。

3 分析方法

采用Spearman的秩相關(guān)系數(shù)法評價各項污染物隨時間的變化規(guī)律，對各項污染物變化趨勢進行定量分析。變化趨勢分析起止時間為2015～2020年。若期間數(shù)據(jù)少于5個（不含5個），則不做趨勢分析。

統(tǒng)計檢驗用的Spearman秩相關(guān)系數(shù)按下式計算：

式中：di—變量Xi與Yi的差值；

Xi—周期1到周期n按濃度值從小到大排列的序號；

Yi—按時間排列的序號。

當N為6時（2015～2020年有6個時間序列）,n=6，wp=0.829。當-0.829＜rs＜0.829時，為無明顯變化趨勢；當rs≥0.829時，呈上升趨勢；當rs≤-0.829時，呈下降趨勢。

當N為5時，n=5，wp=0.900。當-0.900＜rs＜0.900時，為無明顯變化趨勢；當rs≥0.900時，呈上升趨勢；當rs≤-0.900時，呈下降趨勢。

4 烏梁素海各監(jiān)測斷面水環(huán)境變化趨勢分析

根據(jù)烏梁素海流域三個斷面2015～2020年共6年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用Spearman的秩相關(guān)系數(shù)法，得出烏梁素海流域主要污染物的秩相關(guān)系數(shù)rs，具體結(jié)果詳表1。

表1 2015～2020年烏梁素海各斷面主要污染物年均濃度的秩相關(guān)系數(shù)

對烏梁素海三個監(jiān)測斷面的主要污染物化學需氧量、氨氮、總磷、總氮的年均濃度值的變化趨勢，采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法進行統(tǒng)計檢驗。經(jīng)檢驗：烏梁素海入口區(qū)監(jiān)測項目化學需氧量、總磷均呈顯著下降趨勢，監(jiān)測項目氨氮、總氮無明顯變化[1]；烏梁素海湖心區(qū)監(jiān)測項目總磷、總氮均呈顯著下降趨勢，監(jiān)測項目化學需氧量、氨氮無明顯變化；烏梁素海出口區(qū)監(jiān)測項目總磷均呈顯著下降趨勢，監(jiān)測項目化學需氧量、氨氮、總氮無明顯變化；烏梁素?？傮w監(jiān)測項目總磷、總氮均呈顯著下降趨勢，監(jiān)測項目化學需氧量、氨氮無明顯變化。因此，烏梁素海的總體水環(huán)境質(zhì)量在2015～2020年呈平穩(wěn)向好的趨勢。

5 烏梁素海營養(yǎng)狀態(tài)趨勢分析

湖泊綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價指標：葉綠素a（chla)、總磷（T-P)、總氮（T-N)、透明度（SD)和高錳酸鹽指數(shù)（CODMn)。

湖泊、水庫綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的計算采用卡爾森指數(shù)方法，計算公式如下：

式中：TLI（∑）—綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；

TLI（j）—代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；

m—評價參數(shù)的個數(shù)；

Wj—第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重，以chla作為基準參數(shù)，則第j種參數(shù)的歸一化的相關(guān)權(quán)重計算公式為：

式中：rij—第j種參數(shù)與基準參數(shù)chla的相關(guān)系數(shù)；

m—評價參數(shù)的個數(shù)。

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法》（環(huán)辦[2011]22號文附件）中的計算方法及湖庫營養(yǎng)狀態(tài)分級表，計算2016～2020年烏梁素海綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

從2016～2020年，烏梁素海的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)逐年下降，富營養(yǎng)狀態(tài)從2016年為輕度富營養(yǎng)，到2019年為中營養(yǎng)，營養(yǎng)化程度逐年好轉(zhuǎn)。營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)經(jīng)檢驗，Spearman秩相關(guān)系數(shù)為-1.0，表明呈顯著下降趨勢，具體情況如圖1所示。

圖1 2016～2020年烏梁素海綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

6 影響烏梁素海流域水質(zhì)變化的原因

6.1 農(nóng)業(yè)面源污染

在巴彥淖爾市河套地區(qū)，普遍使用化肥和農(nóng)藥，除大部分被農(nóng)作物吸收外，小部分會隨著灌溉水進入地下或排入分排干進而匯入總排干，從而造成農(nóng)業(yè)面源污染。烏梁素海由于長期接納河套灌區(qū)農(nóng)田退水、城鎮(zhèn)生活污水和工業(yè)污水，導致鹽分積累，泥沙淤積，補水不足，沼澤化問題突出，這不僅影響了湖泊整體功能發(fā)揮，還直接影響了區(qū)域水質(zhì)和水生態(tài)安全。

6.2 內(nèi)源污染

據(jù)有關(guān)文獻記載，烏梁素海湖內(nèi)大型水生植物總生產(chǎn)量已達100萬t/年，每年約有20.5×107 kg（干重）沉積湖底，這是造成烏梁素海生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化的重要問題。同時，全湖蘆葦迅速蔓延，湖底以每年6～9 mm的速度提高，大量的水生植物沉積湖底且得不到有效利用，腐爛分解后除了對湖水造成了一定程度的污染，而且還容易造成“黃苔”泛濫，加速湖水沼澤化進程。目前，烏梁素海每年沉積湖底的大型水生物殘骸約為15萬t（干重），不僅造成底泥中積累了大量的氮、磷營養(yǎng)鹽，還導致湖底迅速抬高[2]。

6.3 點源污染

烏梁素海接納總排干排水，總排干接納各分排干排水。而三、五、七分排干接納杭錦后旗陜壩鎮(zhèn)、臨河區(qū)、五原縣隆興昌鎮(zhèn)的工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水，隨著污水處理廠的投運，排干水質(zhì)呈明顯好轉(zhuǎn)。其中，巴彥淖爾市第二污水處理廠、五原縣宏珠環(huán)保污水處理有限責任公司執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002)一級A標準；巴彥淖爾市臨河東城區(qū)污水處理有限公司、杭錦后旗億源水務有限責任公司污水處理廠執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002)一級B標準，但各個污水處理廠出口各項污染物的達標排放濃度均比《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002)要高，因此，工業(yè)廢水和生活污水對分排干、總排干、烏梁素海有一定程度的污染[3]。

6.4 地表徑流

烏梁素海平均每年接納當?shù)睾樗偭考s為5 000萬m3，且該地區(qū)春季多風多沙并且年降雨量較少，所以，土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)便隨風沙沉降到烏梁素海中，從而增加了氮、磷的污染。

7 改善措施

近年來，烏梁素海水質(zhì)整體好轉(zhuǎn)，主要是我市對烏梁素海進行了綜合治理，并采取了多項綜合措施，以此推進烏梁素海綜合治理工作。

7.1 建立生態(tài)需水保障體系

（1）為了保護水生態(tài)空間，促進生態(tài)環(huán)境的健康可持續(xù)發(fā)展，每年向烏梁素海補水約3億m3以上：2018年補水5.94億m3，2019年補水6.15億m3，2020年補水6.25億m3，連續(xù)三年補水量均超過5億m3，有效改善了湖區(qū)水質(zhì)。通過一系列措施，目前，烏梁素海的水質(zhì)惡化趨勢已經(jīng)得到了初步遏制，湖區(qū)水質(zhì)總體由劣V類轉(zhuǎn)變?yōu)閂類、Ⅳ類，但尚不穩(wěn)定。

（2）在實際保護工作中，要將生態(tài)需水納入烏梁素海流域的水資源配置總體考慮中，要建立有效的水資源優(yōu)化配置體系，不斷加大流域內(nèi)灌區(qū)節(jié)水改造工程投資力度，加快建設步伐，爭取穩(wěn)定生態(tài)補水指標，從而充分發(fā)揮出烏梁素海的分凌減災，蓄水調(diào)節(jié)作用。首先，要嚴格控制河套灌區(qū)黃河引水指標在47.7億m3，每年至少向烏梁素海提供生態(tài)補水3億m3；然后，采用外源控制與內(nèi)源治理等措施，嚴格控制烏梁素海退水水質(zhì)。即在退水進入黃河時，要根據(jù)烏梁素海入河口的黃河水位要求，在總排干溝出口繼續(xù)采用揚排方式退水；最后，要充分發(fā)揮烏梁素海作為黃河水量調(diào)節(jié)庫的功能，在非灌溉期將黃河水儲蓄到烏梁素海，在灌溉用水緊張的5～6月份，再從烏梁素海將水退回黃河，這樣既可以起到凈化烏梁素海水質(zhì)的作用，又可以調(diào)節(jié)黃河干流用水緊張的問題。此外，還需要從黃河水調(diào)度層面保證烏梁素海的生態(tài)補水指標，以提高水資源水環(huán)境的承載能力。

7.2 系統(tǒng)開展點源、面源和內(nèi)源地污染控制與治理

（1）要加強工業(yè)污染防治，完善污水管網(wǎng)配套建設；加強工業(yè)污染源排放情況監(jiān)管，并逐步實現(xiàn)將所有工業(yè)污染源納入在線監(jiān)控范圍；提升工業(yè)清潔生產(chǎn)水平，加快深度脫氮除磷工藝技術(shù)和設施的建度；增加城鎮(zhèn)建成區(qū)與工業(yè)園區(qū)污水管網(wǎng)建設力度，從而擴大污水收集范圍。此外，污水收集配套管網(wǎng)的設計、建設與投運應與污水處理設施的新建、改建、擴建要同步，并合理布局入河排污口，以及充分發(fā)揮污水處理設施的效益。

（2）加強農(nóng)業(yè)面源污染防治，推進美麗鄉(xiāng)村建設。首先，要在烏梁素海流域全面實施“控肥增效、控藥減害、控水降耗、控膜提效”行動；并全力推進污染物源頭減量化，推廣示范液體肥料、生物肥料、緩控施肥料、葉面肥、水溶性肥料等高效新型肥料。同時，加大環(huán)保宣傳力度，逐步改變農(nóng)民施肥觀念，引導農(nóng)民使用新型肥料，不斷提高肥料利用率，推動肥料產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。其次，推行精準科學施藥和病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治，即從源頭減少面源污染氮磷排放。具體體現(xiàn)在要全面禁止銷售、使用高殘高毒農(nóng)藥，對限用農(nóng)藥實行定點銷售、實名購藥，大力推廣綠色防控技術(shù)，化肥、農(nóng)藥使用實現(xiàn)負增長。最后，整合實施高標準農(nóng)田建牧、大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造、黃河干流水權(quán)試點等項目，實現(xiàn)灌區(qū)水資源高效利用。同時，全面禁止不符合新國地膜的生產(chǎn)和銷售，實現(xiàn)從生產(chǎn)、銷售和使用各個環(huán)節(jié)推廣使用新國標地膜[4]。

還要著力開展農(nóng)村生態(tài)環(huán)境綜合整治，推進美麗鄉(xiāng)村建設。要綜合考慮村莊布局、人口規(guī)模、地形條件、現(xiàn)有治理設施等因素，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)污水處理設施布局，將農(nóng)村生活污水納入集中處理系統(tǒng)。同時，建立村莊保潔制度，建設生活垃圾分類、收集、轉(zhuǎn)運和處理設施，從而實現(xiàn)生活垃圾的規(guī)模化、專業(yè)化、社會化處理處置。

（3）要加強內(nèi)源污染治理，維護水生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展。對于內(nèi)源污染控制，重點是加強重污染區(qū)的疏浚、底泥的穩(wěn)定化和資源化以及湖泊內(nèi)負荷的科學調(diào)控和移出，具體可采取排干溝疏浚清淤和旁側(cè)多塘凈化等工程措施，以及對烏梁素海水生植物的平衡收割和高值化利用等，從而有效改善水環(huán)境質(zhì)量，維護水生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。

8 結(jié)語

通過采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法評價烏梁素海主要污染物的變化趨勢，結(jié)果表明：在“十三五”期間，采取的烏梁素海水環(huán)境治理措施和政策是有效的。所以，今后應從工業(yè)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，城鎮(zhèn)、農(nóng)村污染治理等多方面進行有效管控。