于 航張光玉彭士濤

(1.天津大學(xué)環(huán)境工程與科學(xué)系，天津 300072;2.交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津 300456)

天津海域環(huán)境質(zhì)量主控因子判別研究*

于 航1，2張光玉2彭士濤2

(1.天津大學(xué)環(huán)境工程與科學(xué)系，天津 300072;2.交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津 300456)

增量趨勢(shì)法是一種判別區(qū)域環(huán)境質(zhì)量主控因子的常用方法。通過(guò)對(duì)增量趨勢(shì)法的模型進(jìn)行修訂，并以天津海域的環(huán)境狀況為例，對(duì)其2007年的環(huán)境質(zhì)量主控因子進(jìn)行了排序，提出目前天津海域的環(huán)境質(zhì)量主控因子主要是無(wú)機(jī)氮和石油類(lèi)物質(zhì)，污染治理也應(yīng)針對(duì)這兩類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行，最后對(duì)新模型在實(shí)際應(yīng)用中的意義進(jìn)行了說(shuō)明，為保證天津海域環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供了實(shí)際依據(jù)。

主控因子;天津海域;增量趨勢(shì)

為有效緩解天津海域環(huán)境壓力，就必須對(duì)天津海域的污染物質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)分析。由于天津海域功能分區(qū)較為復(fù)雜［1］，污染物質(zhì)較多，對(duì)環(huán)境的影響又各不相同，所以要確定出目前狀況下對(duì)環(huán)境壓力較大的主控因子;而且在貫徹IS14000的過(guò)程中，也涉及到環(huán)境質(zhì)量主控因子的判別。通過(guò)研究掌握影響天津海域環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵因子，不但可得出客觀的評(píng)價(jià)結(jié)果，而且還可以指導(dǎo)環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理工作［2］，增加海域環(huán)境治理工作的有效性，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。所以對(duì)于天津海域環(huán)境質(zhì)量主控因子的判別具有很強(qiáng)的學(xué)術(shù)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1 主要判別方法分析

目前對(duì)于海洋環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法已經(jīng)有大量的研究［3－5］，對(duì)于環(huán)境質(zhì)量主控因子的判別方法也有了一定的認(rèn)識(shí)，歸納起來(lái)大致可分別四類(lèi):

1.1 主觀認(rèn)定法

主要依賴(lài)分析者的主觀認(rèn)識(shí)，這類(lèi)方法大都是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或人為確定指標(biāo)相對(duì)權(quán)重，雖然分析結(jié)果能夠反應(yīng)人為意愿和使得評(píng)價(jià)結(jié)果具有一定任意性，但沒(méi)有具體分析方法作為支撐，結(jié)果準(zhǔn)確程度不高。

1.2 直接尋找法

主要方法有兩兩比較法、層次分析法、主因素分析等。相比主觀認(rèn)定法，直接尋找關(guān)鍵因子的方法顯得比較科學(xué)合理，也有一定的程序，但這些方法涉及較繁瑣的數(shù)學(xué)演算，有些方法所用參數(shù)的物理意義也不易為常人理解，并摻入了一定的主觀標(biāo)準(zhǔn)，可操作性不高。

1.3 間接推斷法

間接推斷法是較為常用的單因子分析方法，主要是通過(guò)分析污染因子的污染超標(biāo)量倒數(shù)，間接反推主要因子，該方法考慮了污染因子的現(xiàn)狀與標(biāo)準(zhǔn)值之間的差距，具有一定的科學(xué)性，但是沒(méi)有考慮各類(lèi)污染物的變化趨勢(shì)，因此缺少說(shuō)服力。

1.4 增量趨勢(shì)法

此種方法判別主控因子，主要考慮各類(lèi)因子的變化情況以及污染程度，通過(guò)分析污染變化程度與當(dāng)前污染超標(biāo)程度來(lái)判斷各因子的重要性，并列出了四種不同情況，分別是治理環(huán)境污染時(shí)的關(guān)鍵因子、現(xiàn)實(shí)污染因子、潛在的關(guān)鍵因子以及非污染因子，具體計(jì)算方法楊士建［6］等人已經(jīng)在相關(guān)研究中說(shuō)明這種方法不僅考慮了環(huán)境背景與現(xiàn)狀，還考慮了污染物的變化情形，計(jì)算結(jié)果能夠反應(yīng)各因子的變化趨勢(shì)，準(zhǔn)確程度較高。但是在分析較大范圍區(qū)域時(shí)，具有一定的局限性，操作性不強(qiáng)。

2 天津海域環(huán)境質(zhì)量主控因子篩選方法修訂

由于在一般篩選環(huán)境質(zhì)量主控因子的過(guò)程中，往往只考慮到污染物的現(xiàn)狀水平，考慮其變化趨勢(shì)的因素較少，不能反映污染物的變化水平，或因?yàn)闃颖拘畔⒂邢蓿Y(jié)論可靠性不高［7］。所以本文在判別天津海域的環(huán)境質(zhì)量主控因子時(shí)重點(diǎn)考慮污染物的變化趨勢(shì)，采用增量趨勢(shì)法進(jìn)行判別。但由于天津海域范圍較大，一般的增量趨勢(shì)法只適合性質(zhì)較為單一的區(qū)域，并不適用于天津海域，所以要對(duì)該方法進(jìn)行修訂。

(1)對(duì)于整體天津海域來(lái)講，由于其范圍較大，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也不同，一般的增量趨勢(shì)法是將研究區(qū)域作為整體進(jìn)行分析，沒(méi)有考慮區(qū)域內(nèi)部污染物狀況的差別，不適用于大范圍、污染物濃度差別較大的區(qū)域，而天津海域水質(zhì)功能分區(qū)較多，所以要根據(jù)不同的功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)值分別對(duì)分區(qū)的關(guān)鍵因子進(jìn)行判別，將各分區(qū)的結(jié)果以圖表的形式記錄下來(lái)并進(jìn)行匯總。

(2)由于天津海域是分區(qū)域進(jìn)行計(jì)算，得出的結(jié)果也較多，所以在增量趨勢(shì)法中增加四種狀態(tài)的權(quán)重，根據(jù)專(zhuān)家咨詢(xún)的結(jié)果，按四種狀態(tài)的關(guān)鍵程度將權(quán)重確定為0.4、0.3、0.2、0.1，每個(gè)區(qū)域的某種污染物重要性打分為該污染物對(duì)應(yīng)的狀態(tài)權(quán)重，通過(guò)將各區(qū)域的打分相加得出整體天津海域中某種污染物的得分。

(3)將多種污染物的得分進(jìn)行綜合排序，得出整體天津海域污染物的重要性順序，選取得分較高的作為環(huán)境質(zhì)量主控因子。

這種修訂方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)增量趨勢(shì)法的缺陷，在考慮污染物動(dòng)態(tài)變化的同時(shí)，又可分析天津海域這類(lèi)較大區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量主控因子;另外根據(jù)污染的嚴(yán)重程度確定權(quán)重，避免了在確定權(quán)重過(guò)程中主觀因素對(duì)判別過(guò)程的影響，結(jié)果也更為科學(xué)。

3 實(shí)例分析

利用修訂的增量趨勢(shì)法對(duì)2007年天津海域進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量主控因子的判別，步驟與結(jié)果如下。

(1)按照環(huán)境功能分區(qū)的要求對(duì)天津海域進(jìn)行劃分，以天津近岸海域水質(zhì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)位基礎(chǔ)，將同一功能區(qū)的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行加和平均，作為分析依據(jù)。

(2)計(jì)算各分區(qū)的主控因子，通過(guò)打分排序確定海域的環(huán)境質(zhì)量主控因子。

天津海域水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布如圖1所示。

2006、2007年對(duì)COD、無(wú)機(jī)氮、活性磷酸鹽及石油類(lèi)監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖1—圖4所示，數(shù)據(jù)來(lái)源于天津市環(huán)保局。

(3)根據(jù)2006年與2007年天津海域主要污染物變化情況，可得出各海區(qū)環(huán)境質(zhì)量主控因子，其中:

一類(lèi)海區(qū):COD:yi1=62.33，yi2=－0.24，狀態(tài)為(1.2)，現(xiàn)實(shí)污染因子;無(wú)機(jī)氮:yi1=45.67，yi2=－0.30，狀態(tài)為(1.2)，現(xiàn)實(shí)污染因子;活性磷酸鹽:yi1=－0.23，yi2=－0.30，狀態(tài)為(2.2)，非污染因子;石油類(lèi):yi1=2.00，yi2=4.00，狀態(tài)為(1.1)，關(guān)鍵污染因子二類(lèi)海區(qū):COD:yi1=－0.45，yi2=－0.03，狀態(tài)為(2.2)，非污染因子;無(wú)機(jī)氮:yi1=2.67，yi2=0.33，狀態(tài)為(1.1)，關(guān)鍵污染因子;活性磷酸鹽:yi1=0.50，yi2=－0.25，狀態(tài)為(1.2)，現(xiàn)實(shí)污染因子;石油類(lèi):yi1=－0.30;yi2=－0.08，狀態(tài)為(2.2)，非污染因子

三類(lèi)海區(qū):COD:yi1=－0.60，yi2=0.28，狀態(tài)為(2.1)，潛在關(guān)鍵因子;無(wú)機(jī)氮:yi1=1.50，yi2=1.50，狀態(tài)為(1.1)，關(guān)鍵污染因子;活性磷酸鹽:yi1=－0.52，yi2=0.61，狀態(tài)為(2.1)，潛在關(guān)鍵因子;石油類(lèi):yi1=－0.85，yi2=－1.37，狀態(tài)為(2.1)，潛在關(guān)鍵因子

四類(lèi)海區(qū):COD:yi1=0.00，yi2=1.00，狀態(tài)為(2.1)，潛在關(guān)鍵因子;無(wú)機(jī)氮:yi1=6.60，yi2=2.80，狀態(tài)為(1.1)，關(guān)鍵污染因子;活性磷酸鹽:yi1=－0.80，yi2=－0.68，狀態(tài)為(2.2)，非污染因子;石油類(lèi):yi1=－0.38，yi2=4.17，狀態(tài)為(2.1)，潛在關(guān)鍵因子

(4)按照各種污染物的得分進(jìn)行排序，得出2007年整體天津海域的環(huán)境質(zhì)量主控因子排序如下:

表1 天津海域環(huán)境質(zhì)量主控因子排序

利用修訂的增量趨勢(shì)法可分析天津海域這類(lèi)大區(qū)域環(huán)境主控因子，而傳統(tǒng)的單因子分析方法僅能對(duì)小區(qū)域進(jìn)行分析，所以修訂的方法擴(kuò)大了傳統(tǒng)方法的應(yīng)用范圍。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)環(huán)境質(zhì)量主控因子分析可以看出，目前天津海域主要污染物中還是以無(wú)機(jī)氮污染最為嚴(yán)重，其次是石油類(lèi)物質(zhì)。無(wú)機(jī)氮污染一直是天津海域的主要環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)無(wú)機(jī)氮的污染問(wèn)題也同樣是天津濕地的主要環(huán)境問(wèn)題［8］。而石油類(lèi)物質(zhì)作為港口地區(qū)的主要污染物，也能反映出整體天津海域的污染水平［9］?？梢?jiàn)修訂的增量趨勢(shì)法準(zhǔn)確程度較高，在現(xiàn)實(shí)中具有可操作性。

(2)修訂的增量趨勢(shì)法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的缺陷，可對(duì)大區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量主控因子進(jìn)行篩選，提高了計(jì)算的可靠性和科學(xué)性，對(duì)在評(píng)價(jià)大區(qū)域的環(huán)境狀況時(shí)具有較高的實(shí)用價(jià)值。

(3)天津海域依托海洋的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和資源優(yōu)勢(shì)，使海洋經(jīng)濟(jì)成為天津國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。這就要求在開(kāi)發(fā)過(guò)程中注重對(duì)海洋資源的保護(hù)，認(rèn)清關(guān)鍵污染問(wèn)題，合理配置水資源［10］。而利用修訂的增量趨勢(shì)法能夠較好的反應(yīng)海域的污染現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，所以該方法在海洋環(huán)境保護(hù)中將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

(4)由于數(shù)據(jù)限制，本文只對(duì)天津海域四種典型的污染物進(jìn)行了排序，分析結(jié)果能夠反應(yīng)天津海域的基本特點(diǎn)，但是對(duì)于其他一些污染物質(zhì)還沒(méi)有進(jìn)行分析，相信隨著其他數(shù)據(jù)資料的補(bǔ)充，計(jì)算結(jié)果能夠更全面的反應(yīng)天津海域的污染狀況。

(編輯:于杰)

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AbstractIncremental tendency method is used to discriminate master factors of regional environmental quality.In this paper，incremental tendency method has been revised.Taken Tianjin sea area as an example，the collation of environmental quality master factors in 2006 has been listed.It shows that environmental quality master factors of Tianjin sea area are mainly inorganic nitrogen and petroleum substances，and pollution management should also aim at these types of substances.Finally the significance of new model in application has been explained.It provided practical basis for sustainable development of Tianjin sea area.

Key wordsmaster factor;Tianjin sea area;incremental tendency

Research on Discriminating Environmental Quality Master Factors of Tianjin Sea Area

YU Hang1，2ZHANG Guang-yu2PENG Shi-tao2
(1.Department of Environmental Science and Engineering of Tianjin University，Tianjin 300072，China; 2.Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering，Tianjin 300456，China)

X322

C

1002－2104(2010)05專(zhuān)－0151－03

2010-06-20

于航，博士，主要研究方向?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)境。

*國(guó)家自然科學(xué)基金“水環(huán)境污染控制的價(jià)值總量管理機(jī)制研究”(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào):70773048);海洋公益性行業(yè)可研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“渤海灣區(qū)域綜合承載力預(yù)測(cè)評(píng)估及集成示范研究”(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào):200805080)。