張彥，鄒磊，李平，竇明，黃仲冬，梁志杰，齊學(xué)斌*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所，河南新鄉(xiāng) 453002；2.鄭州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州 450001；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水環(huán)境因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室，河南新鄉(xiāng) 453002；4.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所陸地水循環(huán)及地表過程院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；5.鄭州大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，鄭州 450001）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)流域水體污染物時(shí)空差異性的影響越發(fā)顯著，有效開展流域水體污染物時(shí)空差異性特征研究有助于流域水環(huán)境管理部門的決策，并可為流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一定的依據(jù)。目前，相關(guān)學(xué)者利用統(tǒng)計(jì)分析方法開展了河流或湖泊水質(zhì)時(shí)空變化規(guī)律的研究，如白會(huì)濱等、王昱等、楊巧等、楊蕾等、李發(fā)榮等、王翠榆等、蘇程佳等和董雯等分別利用不同的統(tǒng)計(jì)分析方法分析了海河流域、黑河流域、昆明市盤龍江流域、寧夏閱海濕地、牛欄江流域、晉城市沁河流域、潭江流域和渭河西咸段水質(zhì)時(shí)空變化特征并對(duì)其污染源進(jìn)行解析；劉雙爽等、錢文瀚等和任巖等揭示了漢豐湖和高陽湖流域、滆湖流域、新疆艾比湖流域水環(huán)境的分異規(guī)律；李穎等利用M-K檢驗(yàn)和廣義可加模型（GAM）分析了洪澤湖水質(zhì)變化特征及驅(qū)動(dòng)因素；張勝等結(jié)合綜合污染指數(shù)法和綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)漢江中下游豐枯水期水質(zhì)時(shí)空變化特征進(jìn)行了分析；王一旭等結(jié)合自組織映射人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（SOM）和隨機(jī)森林模型（RF）對(duì)苕溪流域的水質(zhì)進(jìn)行了空間差異性評(píng)估；白曉燕等利用Pettitt變異點(diǎn)分析法和M-K檢驗(yàn)法定量判斷了珠江三角洲城市群水源地水質(zhì)的時(shí)空變化趨勢(shì)。

衛(wèi)河流域作為海河水系南運(yùn)河的重要支流，在城市和工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到了關(guān)鍵的作用，然而經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人類活動(dòng)都給其水生態(tài)環(huán)境帶來了危害，2018年海河流域工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水排放總量達(dá)到了59.46億t。相關(guān)學(xué)者初步開展了衛(wèi)河流域水質(zhì)變化規(guī)律及污染因子識(shí)別相關(guān)研究，但對(duì)于流域河南段整體水體污染狀況及時(shí)空差異性特征還需進(jìn)一步研究，本文利用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)法、Pettitt突變檢驗(yàn)法、聚類分析和判別分析等方法，對(duì)衛(wèi)河流域河南段不同時(shí)期水體污染物分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并分析了水體污染物的變化趨勢(shì)和突變特征，最后揭示了水體污染物在不同時(shí)期的時(shí)空差異性特征，研究成果可為衛(wèi)河流域河南段的水環(huán)境治理提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

衛(wèi)河流域?yàn)楹：恿饔蚰线\(yùn)河的重要支流，發(fā)源于山西省陵川縣奪火鎮(zhèn)，至河北省館陶縣與漳河匯合，流經(jīng)焦作、新鄉(xiāng)、鶴壁、安陽、濮陽5個(gè)省轄市，流域面積約為1.53萬km，流域內(nèi)主要河流包括衛(wèi)河干流、大沙河、共產(chǎn)主義渠、淇河、安陽河、馬頰河、湯河等[1，21]。

研究數(shù)據(jù)主要來源于《河南省地表水環(huán)境責(zé)任目標(biāo)斷面水質(zhì)周報(bào)》、各地市的《地表水環(huán)境責(zé)任目標(biāo)斷面水質(zhì)月報(bào)》和《環(huán)境質(zhì)量月報(bào)》等，本文選取了衛(wèi)河流域河南段各地市9個(gè)地表水環(huán)境責(zé)任目標(biāo)斷面的3項(xiàng)水體污染物指標(biāo)。衛(wèi)河干流監(jiān)測(cè)斷面主要有衛(wèi)輝皇甫、湯陰五陵、?？h王灣和大名龍王廟，其中大名龍王廟為河南省界的監(jiān)測(cè)斷面，共產(chǎn)主義渠監(jiān)測(cè)斷面有衛(wèi)輝下馬營，淇河監(jiān)測(cè)斷面有?？h前枋城，湯河監(jiān)測(cè)斷面有鶴壁耿寺和石辛莊，安陽河監(jiān)測(cè)斷面有丁家溝，監(jiān)測(cè)斷面具體位置見圖1。水體污染物指標(biāo)主要為化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH-N）和總磷（TP），其中COD和NH-N的監(jiān)測(cè)時(shí)段為2014年1月至2020年12月，TP的監(jiān)測(cè)時(shí)段為2016年1月至2020年12月，本文所涉及的不同時(shí)期中汛期為6—9月，其余月份為非汛期；水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）執(zhí)行。

圖1 衛(wèi)河流域河南段水體污染物監(jiān)測(cè)斷面分布Figure 1 Distribution of water pollutant monitoring sections in the Wei River basin

1.2 研究方法

1.2.1 Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)法

Mann-Kendall（M-K）是一種基于秩序的非參數(shù)檢驗(yàn)方法，被廣泛應(yīng)用于徑流、降水、氣溫和水質(zhì)等水文水環(huán)境要素序列的趨勢(shì)或突變檢驗(yàn)。Z為M-K非參數(shù)檢驗(yàn)法的標(biāo)準(zhǔn)化檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值，主要表示時(shí)間序列數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，具體詳細(xì)說明見參考文獻(xiàn)[2]。另外，定義統(tǒng)計(jì)變量UF為：

通過分析UF和UB的變化可以分析序列x的趨勢(shì)變化和突變點(diǎn)，當(dāng)UF和UB的曲線超過置信區(qū)間[-1.96，1.96]時(shí)，說明水質(zhì)序列上升或下降的趨勢(shì)比較顯著；當(dāng)UF和UB的曲線在置信區(qū)間的內(nèi)部相交時(shí)，表示該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻是序列突變開始的時(shí)刻。

1.2.2 Pettitt突變檢驗(yàn)法

Pettitt突變檢驗(yàn)法是一種非參數(shù)突變點(diǎn)檢測(cè)的方法，計(jì)算簡(jiǎn)單且受異常值影響較小，廣泛用于水文氣象以及水質(zhì)時(shí)間系列的突變分析，可用于衛(wèi)河流域河南段水體污染物突變點(diǎn)檢驗(yàn)，具體計(jì)算過程如下[18，24-25]：

給定水體污染物個(gè)樣本的時(shí)間序列x，=1，2，3，...，，定義統(tǒng)計(jì)變量U：

Pettitt定義統(tǒng)計(jì)量K獲取最顯著的可能突變點(diǎn)：

利用統(tǒng)計(jì)量判定突變點(diǎn)是否滿足給定顯著性水平：

當(dāng)<0.05時(shí)表示存在統(tǒng)計(jì)上的顯著突變點(diǎn)。

1.2.3 聚類分析

聚類分析是一種探索性的模式識(shí)別技術(shù)，其中層次聚類分析（HCA）方法目前應(yīng)用較為常見，主要根據(jù)不同監(jiān)測(cè)斷面間的相似程度逐次聚合，直到聚成一類，本研究將衛(wèi)河流域河南段水質(zhì)特征按照監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)斷面的地理位置進(jìn)行聚類，進(jìn)而分析衛(wèi)河流域河南段水體污染物的時(shí)空變化特征。

1.2.4 判別分析

判別分析主要是根據(jù)聚類分析結(jié)果進(jìn)而識(shí)別具有顯著性的水體污染物指標(biāo)，其是按照一定的判別原則建立判別函數(shù)，進(jìn)而通過水體污染物數(shù)據(jù)系列確定判別系數(shù)，并計(jì)算判別指標(biāo)。判別函數(shù)表達(dá)式為：

式中：（G）為第類的判別函數(shù)；G為第類的固有常數(shù)；為參與判別分析的指標(biāo)個(gè)數(shù)；w為相應(yīng)的判別系數(shù)；p為第類第個(gè)指標(biāo)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體污染物統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析

衛(wèi)河流域河南段干流及其支流不同時(shí)期水體污染物均值統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表1所示。由表可知，在汛期和非汛期，衛(wèi)河干流、共產(chǎn)主義渠和湯河的COD質(zhì)量濃度均值在Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以上，NH-N質(zhì)量濃度達(dá)到了劣Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，淇河和安陽河的COD和NH-N質(zhì)量濃度均值處于Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以下，其中共產(chǎn)主義渠COD質(zhì)量濃度均值在汛期達(dá)到最大，為33.96 mg·L，湯河NH-N質(zhì)量濃度均值在非汛期達(dá)到最大，為3.48 mg·L；衛(wèi)河干流、共產(chǎn)主義渠、湯河和安陽河TP質(zhì)量濃度均值在Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以上，淇河TP質(zhì)量濃度均值處于Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以下，其中共產(chǎn)主義渠TP質(zhì)量濃度均值在汛期達(dá)到最大，為0.33 mg·L；另外，湯河COD和NH-N質(zhì)量濃度在汛期和非汛期的最大值和最小值間差值最大，說明其波動(dòng)性較大。整體上在非汛期時(shí)NH-N的質(zhì)量濃度值相對(duì)較大，在汛期時(shí)TP的質(zhì)量濃度值相對(duì)較大，COD質(zhì)量濃度變化不明顯。衛(wèi)河流域河南段水體中，淇河和安陽河的水質(zhì)狀況較好，衛(wèi)河干流、共產(chǎn)主義渠和湯河的水質(zhì)狀況相對(duì)較差。衛(wèi)河流域河南段中NH-N污染程度最高。

表1 衛(wèi)河流域河南段不同時(shí)期水體污染物均值統(tǒng)計(jì)（mg·L-1）Table 1 Mean value statistics of water pollutants in different periods in Henan section of Wei River basin（mg·L-1）

2.2 不同時(shí)期水體污染物變化趨勢(shì)分析

根據(jù)M-K檢驗(yàn)法和Pettitt突變檢驗(yàn)法對(duì)衛(wèi)河流域河南段9個(gè)監(jiān)測(cè)斷面水體污染物的數(shù)據(jù)系列進(jìn)行分析，得到各監(jiān)測(cè)斷面水體污染物在不同時(shí)期的變化趨勢(shì)及突變點(diǎn)情況（表2）。本文僅列出河南省界的監(jiān)測(cè)斷面大名龍王廟水體污染物不同時(shí)期M-K檢驗(yàn)和Pettitt突變檢驗(yàn)圖（圖2）。大部分監(jiān)測(cè)斷面的水體污染物在汛期和非汛期均呈現(xiàn)出顯著減小的趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)斷面石辛莊的COD在汛期呈現(xiàn)出顯著的增加趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)斷面衛(wèi)輝皇甫和大名龍王廟的COD以及衛(wèi)輝下馬營的TP在汛期的變化趨勢(shì)均不顯著，監(jiān)測(cè)斷面石辛莊的COD在非汛期呈顯著下降趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)斷面丁家溝的COD在汛期和非汛期的變化趨勢(shì)均不顯著；淇河監(jiān)測(cè)斷面?？h前枋城的COD和TP在汛期和非汛期，及NH-N在汛期的變化趨勢(shì)均不顯著，這可能是由于該監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)一直較好。根據(jù)M-K檢驗(yàn)法和Pettitt突變檢驗(yàn)法得到的各監(jiān)測(cè)斷面水體污染物的突變時(shí)間基本上具有一致性，水體污染物COD和NH-N的突變時(shí)間多集中在2016年和2017年，而水體污染物TP的突變時(shí)間多集中在2017年和2018年；在汛期，水體污染物COD的突變時(shí)間多集中在7月，NH-N和TP的突變時(shí)間在不同監(jiān)測(cè)斷面呈現(xiàn)較大的差異，而在非汛期水體污染物的突變時(shí)間在不同監(jiān)測(cè)斷面具有較大的差異性。

圖2 大名龍王廟水體污染物不同時(shí)期突變檢驗(yàn)圖Figure 2 The inspection chart of the water pollutants in Daminglongwangmiao section in different periods

表2 水體污染物不同時(shí)期變化趨勢(shì)及突變點(diǎn)結(jié)果Table 2 Variation trend and mutation point of water pollutants in different periods

2.3 不同時(shí)期水體污染物時(shí)空分布特征

各監(jiān)測(cè)斷面水體污染物在不同時(shí)期的水質(zhì)類別占比如圖3所示。在汛期監(jiān)測(cè)斷面湯陰五陵、?？h王灣、衛(wèi)輝下馬營、鶴壁耿寺COD處于Ⅳ類及以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比分別為64.29%、78.57%、78.57%、67.86%，而在非汛期時(shí)均有所增加，分別為66.07%、89.29%、80.36%、80.36%；監(jiān)測(cè)斷面浚縣前枋城COD處于Ⅳ類及以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比均較小，汛期和非汛期分別為7.14%和5.36%；而在非汛期時(shí)監(jiān)測(cè)斷面鶴壁耿寺COD達(dá)到劣Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比為35.71%。

圖3 各監(jiān)測(cè)斷面不同時(shí)期水質(zhì)類別占比Figure 3 Proportion of water quality types in different monitoring sections in different periods

在汛期時(shí)監(jiān)測(cè)斷面衛(wèi)輝皇甫和鶴壁耿寺NH-N處于Ⅳ類及以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比分別為64.29%和67.86%，而在非汛期時(shí)均有所增加，分別為69.64%和75.00%；監(jiān)測(cè)斷面?？h前枋城NH-N均處于Ⅲ類及以下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；在汛期和非汛期時(shí)監(jiān)測(cè)斷面衛(wèi)輝皇甫NH-N達(dá)到劣Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比分別為64.29%和62.50%。

在汛期監(jiān)測(cè)斷面衛(wèi)輝皇甫和?？h王灣TP處于Ⅳ類及以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比均為65.00%，在非汛期時(shí)分別為60.00%和65.00%，監(jiān)測(cè)斷面?？h前枋城TP均處于Ⅲ類及以下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；在汛期時(shí)監(jiān)測(cè)斷面湯陰五陵和衛(wèi)輝下馬營TP達(dá)到劣Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比分別為30.00%和25.00%。

整體上，對(duì)于水體污染物COD和NH-N，處于Ⅲ類及以下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比各監(jiān)測(cè)斷面呈現(xiàn)出汛期>非汛期，處于Ⅳ類及以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比各監(jiān)測(cè)斷面呈現(xiàn)出非汛期>汛期；對(duì)于水體污染物TP，大部分監(jiān)測(cè)斷面處于Ⅲ類及以下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比呈現(xiàn)出非汛期>汛期，處于Ⅳ類及以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比呈現(xiàn)出汛期>非汛期。

2.4 不同時(shí)期水體污染物時(shí)空差異性分析

為了分析衛(wèi)河流域河南段不同時(shí)期水體污染物時(shí)空差異性特征，首先根據(jù)聚類分析將不同時(shí)期水體污染物進(jìn)行空間尺度下聚類，結(jié)果如圖4所示。由圖可知，水體污染物COD和TP在汛期和非汛期時(shí)的空間聚類結(jié)果具有一致性，在空間尺度上將監(jiān)測(cè)斷面均分為兩組，對(duì)于COD，A組的監(jiān)測(cè)斷面主要包括衛(wèi)輝皇甫、衛(wèi)輝下馬營、?？h前枋城、?？h王灣、湯陰五陵、石辛莊、丁家溝和大名龍王廟，B組的監(jiān)測(cè)斷面包括鶴壁耿寺；對(duì)于TP，A組的監(jiān)測(cè)斷面主要包括衛(wèi)輝皇甫、衛(wèi)輝下馬營、?？h王灣、湯陰五陵、鶴壁耿寺、石辛莊、丁家溝和大名龍王廟，B組的監(jiān)測(cè)斷面包括?？h前枋城。NH-N在汛期和非汛期時(shí)的空間聚類結(jié)果不一致，汛期A組的監(jiān)測(cè)斷面包括衛(wèi)輝下馬營、?？h前枋城、?？h王灣、湯陰五陵、石辛莊、丁家溝和大名龍王廟，B組的監(jiān)測(cè)斷面包括衛(wèi)輝皇甫和鶴壁耿寺；非汛期A組的監(jiān)測(cè)斷面包括衛(wèi)輝皇甫、衛(wèi)輝下馬營、?？h王灣、湯陰五陵、鶴壁耿寺和石辛莊，B組的監(jiān)測(cè)斷面包括?？h前枋城、丁家溝和大名龍王廟。

圖4 不同時(shí)期水體污染物空間尺度聚類結(jié)果Figure 4 Spatial scale cluster analysis of water pollutants in different periods

對(duì)不同時(shí)期水體污染物指標(biāo)空間尺度上聚類結(jié)果進(jìn)行判別分析，結(jié)果如表3和表4所示。由表3可知，判別分析的判別函數(shù)基本可以解釋所有水體污染物在不同時(shí)期的信息，COD在汛期和非汛期時(shí)Wilks的Lambda值分別為0.003和0.012，卡方系數(shù)分別為20.002和15.389；NH-N在汛期和非汛期時(shí)Wilks的Lambda值分別為0.026和0.068，卡方系數(shù)分別為12.734和9.420；TP在汛期和非汛期時(shí)Wilks的Lamb?da值分別為0.030和0.017，卡方系數(shù)分別為12.247和14.240；在不同時(shí)期水體污染物判別函數(shù)的顯著性檢驗(yàn)值均小于0.05，說明在不同時(shí)期下水體污染物的空間聚類結(jié)果有效。

表3 不同時(shí)期水體污染物指標(biāo)空間尺度上判別分析統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)Table 3 The statistical test of discriminant analysison spatial scale of water pollutant indexes in different periods

由表4可知，在汛期時(shí)COD空間聚類分析結(jié)果B組的判別分析交叉驗(yàn)證正確率較大，為62.50%，在非汛期時(shí)A組的判別分析交叉驗(yàn)證正確率較大，為87.50%；在汛期和非汛期時(shí)NH-N空間聚類分析結(jié)果均為A組的判別分析交叉驗(yàn)證正確率較大，分別為57.10%和66.70%，在汛期和非汛期時(shí)TP空間聚類分析結(jié)果均為A組的判別分析交叉驗(yàn)證正確率較大，分別為62.50%和87.50%?？傮w來說，衛(wèi)河流域河南段水體污染物在不同時(shí)期的空間聚類結(jié)果相對(duì)較好。

表4 不同時(shí)期水體污染物指標(biāo)空間尺度上判別分析交叉驗(yàn)證正確率（%）Table 4 The cross validation accuracy of discriminant analysis on spatial scale of water pollutants in different periods（%）

從衛(wèi)河流域河南段不同時(shí)期水體污染物不同分組的差異性（圖5）可知，A組的COD在汛期和非汛期時(shí)差異性較大，而B組的差異性相對(duì)較??；A組和B組的NH-N在汛期和非汛期時(shí)差異性均不明顯；A組的TP在汛期和非汛期時(shí)差異性較大，而B組的差異性相對(duì)較小。結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)斷面鶴壁耿寺COD質(zhì)量濃度和浚縣前枋城TP質(zhì)量濃度在不同時(shí)期的波動(dòng)性均較小，其余監(jiān)測(cè)斷面COD和TP質(zhì)量濃度的波動(dòng)性相對(duì)較大；各監(jiān)測(cè)斷面NH-N質(zhì)量濃度在不同時(shí)期的波動(dòng)性具有一定的相似性。

圖5 不同時(shí)期水體污染物指標(biāo)不同分組的差異性Figure 5 Differences of water pollutant indexes of different groups in different periods

3 討論

衛(wèi)河流域河南段受到城市擴(kuò)張以及工農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響，其水體污染物主要來自于工業(yè)廢水、生活污水以及農(nóng)田化肥和農(nóng)藥的施用，水體污染物導(dǎo)致衛(wèi)河流域河南段的水體受到不同程度的污染，衛(wèi)河流域河南段各地區(qū)水體污染物排放量、農(nóng)用化肥和農(nóng)藥使用情況如圖6和圖7所示。衛(wèi)河流域河南段所轄地市2018年廢污水排放總量為9.53億t，COD排放總量為6.67萬t，NH-N排放總量為0.96萬t；2019年農(nóng)用化肥使用折純量為171.87萬t，農(nóng)藥使用量為2.39萬t。研究表明淇河的監(jiān)測(cè)斷面?？h前枋城的水體狀況最好，這與鶴壁市整體水體污染物排放量和化肥農(nóng)藥使用量相對(duì)較小有關(guān)；衛(wèi)河流域河南段COD和NH-N在不同時(shí)期基本呈現(xiàn)出顯著減小的趨勢(shì)，這與各地市COD和NH-N的排放量呈現(xiàn)減小趨勢(shì)一致（圖6），同時(shí)COD和NH-N的突變時(shí)間多集中在2016年和2017年，這與衛(wèi)河流域河南段各地市2016年以來防治城鎮(zhèn)生活和工業(yè)污染、整治城市黑臭水體以及減少農(nóng)業(yè)面源污染等方面的工作有關(guān)；但是從近幾年各地市農(nóng)用化肥和農(nóng)藥使用趨勢(shì)看（圖7），減小趨勢(shì)不顯著，這也是影響衛(wèi)河流域河南段水質(zhì)的主要因素，因此，今后要加強(qiáng)衛(wèi)河流域河南段農(nóng)用化肥和農(nóng)藥的控制，防控流域內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染。

圖6 衛(wèi)河流域河南段各地區(qū)水體污染物排放量統(tǒng)計(jì)Figure 6 Discharge statistics of water pollutants in Henan section of Wei River basin

圖7 衛(wèi)河流域河南段各地區(qū)農(nóng)用化肥和農(nóng)藥使用量Figure 7 Discharge statistics of agricultural fertilizers and pesticides in Henan section of Wei River basin

各監(jiān)測(cè)斷面水體污染物COD和NH-N在非汛期的污染程度較大，而TP在汛期的污染程度較大，這主要是由于COD和NH-N污染主要來自于工業(yè)和生活污水，在非汛期時(shí)流域河道內(nèi)徑流量較小，使得污染程度較大；而TP污染主要來自農(nóng)業(yè)面源污染，在汛期時(shí)通過地面徑流作用進(jìn)入河道，使污染程度較大。整體上，衛(wèi)河流域河南段各監(jiān)測(cè)斷面水體污染物具有一定的時(shí)空差異性和相似性，要改善流域內(nèi)河流水體環(huán)境，各地市需要進(jìn)一步加強(qiáng)水污染防治工作。

結(jié)合相關(guān)研究可知，1980年以前衛(wèi)河流域水體受到的污染較輕，1990年到2003年由于受到經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的影響，污染程度加重，2004年到2010年污染狀況有所好轉(zhuǎn)，但仍然嚴(yán)峻，2011年之后政府治理水體污染力度的逐步加強(qiáng)，特別是2016年以來衛(wèi)河流域水環(huán)境得到了進(jìn)一步的改善。雖然衛(wèi)河流域河南段水體污染狀況存在波動(dòng)反復(fù)的現(xiàn)象，但整體上隨著各方面治理措施的完善，衛(wèi)河流域河南段的水環(huán)境質(zhì)量狀況將得到改善。

4 結(jié)論

（1）衛(wèi)河干流、共產(chǎn)主義渠和湯河的水質(zhì)狀況相對(duì)較差，淇河和安陽河的水質(zhì)狀況較好，NH-N為衛(wèi)河流域河南段主要的水體污染物；各監(jiān)測(cè)斷面的水體污染物在不同時(shí)期基本上呈現(xiàn)出顯著減小的趨勢(shì)，僅監(jiān)測(cè)斷面石辛莊的COD在汛期呈現(xiàn)出顯著的增加趨勢(shì)；COD和NH-N的突變時(shí)間多集中在2016年和2017年，而TP的突變時(shí)間多集中在2017年和2018年。

（2）水體污染物COD和NH-N處于Ⅲ類及以下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比各監(jiān)測(cè)斷面呈現(xiàn)出汛期＞非汛期，處于Ⅳ類及以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比各監(jiān)測(cè)斷面呈現(xiàn)出非汛期＞汛期；TP處于Ⅲ類及以下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比大部分監(jiān)測(cè)斷面呈現(xiàn)出非汛期＞汛期，處于Ⅳ類及以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占比呈現(xiàn)出汛期＞非汛期。

（3）不同時(shí)期下水體污染物的空間聚類結(jié)果有效且相對(duì)較好，監(jiān)測(cè)斷面鶴壁耿寺COD質(zhì)量濃度和?？h前枋城TP質(zhì)量濃度在不同時(shí)期的波動(dòng)性均較小，其余監(jiān)測(cè)斷面COD和TP質(zhì)量濃度的波動(dòng)性相對(duì)較大；各監(jiān)測(cè)斷面NH-N質(zhì)量濃度在不同時(shí)期的波動(dòng)性具有一定的相似性。