甘 宇

（遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島 125300）

1 概述

本溪市位于遼寧東部， 地形呈啞鈴形分布，因受地形影響， 淺層地下水埋深在0.6～7.5m之間，該區(qū)域主要為第四系孔隙水和淺承壓水， 市內(nèi)有大中小河流200多條， 在水資源評價中， 按流域可劃分為太子河、渾江、叆河3個四級區(qū)，按行政分區(qū)可劃分為7個縣級評價區(qū)、36個評價子單元。 太子河流域兩岸堤防長164.3km，堤距800～1800m，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，設(shè)計流量5050m3/s。 流域平均徑流深288.1mm，月間、年間差異較大，在雨季和旱季表現(xiàn)出鮮明的季節(jié)特征， 由于特殊氣象條件河流會出現(xiàn)干涸現(xiàn)象，太子河流域年均水資源14.48億m3，開發(fā)利用率僅22.75%。 該流域內(nèi)有觀音閣、湯河和貝窩水庫3座水庫，是本地區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活用水的重要水源。

從本溪市水質(zhì)點源污染方面分析， 本溪市渾江流域和太子河流域老官砬子以上區(qū)域的地表水水質(zhì)較好，基本上達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。 而老官砬子以下，由于大峪溝、溪湖溝、千金溝、本鋼建材廠、福金溝、鄭家河溝等排污口的污水匯入， 太子河水質(zhì)惡化至劣Ⅴ類。 細(xì)河流域下馬塘以上，由于沒有大量的排污，水質(zhì)較好達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)；下馬塘以下，由于南芬區(qū)大量生活污水和各廠礦的污水排放， 細(xì)河流經(jīng)北臺廠區(qū)后水質(zhì)急劇下降為劣Ⅴ類，最終匯入太子河。

從本溪水質(zhì)面源污染方面分析， 根據(jù)2018年數(shù)據(jù)，全市污廢水排放總量為9495萬t，主要污染物中，工業(yè)化學(xué)需氧量產(chǎn)生量4.21萬t，去除率98.41%；工業(yè)氨氮產(chǎn)生量0.39萬t，去除率94.11%。水體中的主要超標(biāo)污染物是氨氮及高錳酸鹽指數(shù)。 其中氨氮污染物的來源主要是農(nóng)業(yè)化肥的使用。 農(nóng)村生活污水直接排放沒有經(jīng)過處理，城鎮(zhèn)雖經(jīng)過處理，但由于污水處理廠處理能力低，處理不及時、不徹底同樣會對水體產(chǎn)生污染。 故選取萬元單位GDP廢水排放量、城鎮(zhèn)污水處理率及單位農(nóng)田面積氮磷肥施用量作為生態(tài)環(huán)境狀況的評價指標(biāo)。

2 本溪太子河流域污染物排放

2.1 廢水排放及處理情況

根據(jù)本溪市2010—2018年的污水排放量及處理率，如表1。

表1 城市污水排放量 單位：萬t

根據(jù)表1可以看出本溪市的生活污水排放量雖然有一定波動，但在相對穩(wěn)定范圍內(nèi)變化。 每年的工業(yè)廢水排放量變化很大，整體呈先增加后減少的趨勢，近3年穩(wěn)定在較低的一個水平。 城鎮(zhèn)污水包括生活和工業(yè)污水排放量，一直維持在1億t以內(nèi)，且生活污水所占比例明顯增加。 城市污水處理率繼續(xù)提高，從2010年的84.53%提高到2018年的99.55%。 為了定量分析污水排放量的變化趨勢， 利用MK趨勢分析方法計算各年污水排放量的Z值， 結(jié)果如表1。由計算結(jié)果可知，2010—2018年間本溪市生活污水排放量呈不顯著的增加趨勢，由此可知，本溪市的廢水排放的增加主要是生活污水排放的增加引起的。 與此對應(yīng)的是，城市污水處理率則呈極其顯著的增加趨勢［1］。

2.2 工業(yè)主要排放物及處理情況

本溪地區(qū)工業(yè)主要排放物以化學(xué)需氧量排放及氨氮排放量為典型指標(biāo)進(jìn)行分析。根據(jù)《本溪統(tǒng)計年鑒》 中工業(yè)COD的排放與產(chǎn)生以及工業(yè)NH3-N排放數(shù)據(jù)如表2。 利用Mann-Kendall趨勢檢驗分析2010—2018年間上述4項指標(biāo)變化趨勢。

由表2可看出，本溪市的工業(yè)COD產(chǎn)生量呈現(xiàn)先增長后減少的趨勢， 這與該地經(jīng)濟發(fā)展及工業(yè)產(chǎn)值有極強的相關(guān)性。 而工業(yè)NH3-N量除2018年外都比較穩(wěn)定。 對于排放量，工業(yè)COD和NH3-N的排放量呈現(xiàn)持續(xù)減少趨勢， 這與污水處理率不斷提高直接相關(guān)。

表2 工業(yè)主要污染物產(chǎn)生及排放量 單位：萬t

分析各污染物產(chǎn)生量及排放量的變化趨勢可看出，2010—2018年年間本溪市主要污染物的產(chǎn)生量來看，工業(yè)COD的產(chǎn)生呈不顯著的減少趨勢，而工業(yè)氨氮產(chǎn)生量為不顯著的增加趨勢。 對于排放量，COD達(dá)到了極其顯著的減少水平， 工業(yè)NH3-N則達(dá)到了顯著的減少水平?？傊?，本溪市污染物的產(chǎn)生量雖有增有減，但排放量已顯示出顯著下降。

3 化肥施用量分析

考慮到水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)值TN、TP及NH3-N的含量較高， 因此對可能導(dǎo)致這些指標(biāo)較高的化肥施用量進(jìn)行相應(yīng)分析。 整理《本溪市統(tǒng)計年鑒》中氮肥、鉀肥、磷肥施用量數(shù)據(jù)如表3。

表3 農(nóng)田化肥施用量

由表3可看出，本溪市2010—2018年間氮肥施用量最多，均用量都在420kg/hm2左右。 氮、磷、鉀3項合計達(dá)600kg/hm2，高于我國平均化肥用量328.5kg/hm2，同樣大幅高于世界平均化肥施用量120kg/hm2。 本溪市化肥量接近世界平均水平4倍，遠(yuǎn)高于我國和世界平均水平。因此研究區(qū)化肥的過量使用問題嚴(yán)重，對水質(zhì)影響程度較高。

MK趨勢分析的Z值結(jié)果表明2010—2018年間本溪市氮肥和磷肥施用量表現(xiàn)為顯著減少趨勢， 鉀肥為不顯著的減少趨勢。 對于均量，氮肥呈現(xiàn)1.5水平的減少趨勢，鉀肥呈現(xiàn)不顯著的減少趨勢，磷肥為沒有增加也沒有減少趨勢。

綜上所述，研究區(qū)化肥施用量有一定減少趨勢，但不論同國內(nèi)還是世界的平均水平相比， 化肥施用總量和均量仍維持在非常高的水平， 太子河流域水體中TN、TP和NH3-N濃度較高與化肥長期大量施用有很大關(guān)系。

4 各污染指標(biāo)累計貢獻(xiàn)率分析

4.1 水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)及污染物排放量的相關(guān)性

以觀音閣水庫為例， 利用Pearson相關(guān)系數(shù)判斷各水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)和污染物排放量之間的相關(guān)性，利用雙尾檢驗判斷相關(guān)性結(jié)果的顯著性［2］，結(jié)果如表4。

表4 各水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)與污染物排放指標(biāo)的Pearson相關(guān)系數(shù)及其顯著性分析結(jié)果

結(jié)果表明，BOD指標(biāo)與生活污水排放量呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系， 說明BOD指標(biāo)的升高與生活污水的排放有直接關(guān)系，且與氮肥施用量關(guān)系較大，COD指標(biāo)與各指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系皆達(dá)不到顯著程度， 但與生活污水排放及工業(yè)COD的排放呈正相關(guān)關(guān)系，說明COD指標(biāo)的升高與上述兩指標(biāo)的排放密切相關(guān)。NH3-N與生活污水排放量呈顯著正相關(guān)關(guān)系， 但也與生活污水的排放密切相關(guān)。 TN雖與各指標(biāo)的相關(guān)性都達(dá)不到顯著程度，但與生活污水排放量、磷肥施用量和鉀肥施用量的相關(guān)性相對較高。 TP與TN相同，與各指標(biāo)間的相關(guān)性都達(dá)不到顯著程度，但與磷肥施用量之間達(dá)到了最大的正相關(guān)關(guān)系［3-4］，與工業(yè)COD、NH3-N的產(chǎn)生量及氮肥施用量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

綜上所述， 除TP外各指標(biāo)濃度的增加均與生活污水排放量有直接或間接的關(guān)系［5-6］，說明減少生活污水的排放或生活污水處理后再排放， 將對水體的治理有很大幫助，且4個指標(biāo)濃度的增加均與化肥施用量息息相關(guān)。

4.2 各污染物指標(biāo)間貢獻(xiàn)率分析

進(jìn)一步分析各污染物排放量對指標(biāo)的貢獻(xiàn)程度，利用SPSS軟件進(jìn)行各指標(biāo)間的貢獻(xiàn)率分析［7-9］，進(jìn)一步探討對污染物指標(biāo)影響最大因素。

根據(jù)貢獻(xiàn)率分析的結(jié)果， 對除NH3-N外各指標(biāo)影響最大因素為生活污水排放量， 其中對BOD影響占56.75，COD占51.72%，TN占49.97，TP占53.12%。 且對于NH3-N 影響最大的因素為鉀肥施用量為52.49%，生活污水排放有很大影響，為34.42%。 由此可見， 生活污水的排放及化肥的施用是導(dǎo)致水體污染的主要因素［10］，與上述研究結(jié)論相符。

5 結(jié)語

（1）研究區(qū)的廢水排放及處理情況雖然有一定波動， 但整體上還呈現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)好趨勢。 根據(jù)主成分分析及貢獻(xiàn)率分析結(jié)果，生活污水排放量對水質(zhì)影響非常大，生活污水減排或處理后再排放將對改善水體質(zhì)量有很大幫助。

（2）研究區(qū)的化肥施用量有一定減少趨勢，但不論同國內(nèi)還是世界平均水平相比，化肥施用總量和均量仍維持在非常高的水平，太子河流域水體中TN、TP和NH3-N濃度較高與化肥長期大量施用有很大關(guān)系， 具體的相關(guān)程度和作用過程仍有待進(jìn)一步研究。