盧文治

（成都市污染源監(jiān)測中心錦江監(jiān)測站，四川 成都 610000）

目前，水污染驅(qū)動因素特征揭示以區(qū)域內(nèi)生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市活動，養(yǎng)殖等指標(biāo)為主。有學(xué)者以養(yǎng)殖水產(chǎn)排污水足跡為基礎(chǔ)視角，探討?zhàn)B殖產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值等方面與水環(huán)境經(jīng)濟(jì)脫鉤關(guān)系，以分析養(yǎng)殖業(yè)內(nèi)活動驅(qū)動因素[1]；也有學(xué)者們通過農(nóng)業(yè)環(huán)境效率和水環(huán)境可持續(xù)性評估測試區(qū)域水污染狀況，實(shí)現(xiàn)了水環(huán)境開發(fā)利用、產(chǎn)出、污染治理的整體過程[2-3]。為進(jìn)一步掌握區(qū)域水污染驅(qū)動因素特征，本文選取典型區(qū)域—成都市水環(huán)境狀態(tài)為研究對象，通過水污染因子全局模型、MLDI分解模型以及差分變量學(xué)習(xí)方法描述驅(qū)動因素變化趨勢及時空分布特征，以構(gòu)建水污染防治措施體系。

1 區(qū)域水環(huán)境污染現(xiàn)狀分析

1.1 區(qū)域基本現(xiàn)狀概述

成都市區(qū)域（平原-丘陵-高山）年均氣溫約16 ℃，年均降雨量約1 100 mm，區(qū)域地貌呈西北隆升，東南沉降式傾斜。同時，根據(jù)近年來流域國控數(shù)據(jù)顯示，無機(jī)氮濃度年均值為0.304 mg/L，活性磷酸鹽濃度年均值為0.011 mg/L，較上一年度各項(xiàng)指標(biāo)均明顯降低，表明區(qū)域水質(zhì)受污染物質(zhì)影響較為嚴(yán)重，需及時制定合理保護(hù)措施。

1.2 區(qū)域水污染來源分析

為科學(xué)、全面地探明成都市復(fù)雜地貌內(nèi)水污染因素主體及來源，本文針對點(diǎn)源污染、面源污染和內(nèi)源污染進(jìn)行相關(guān)研究，結(jié)果見圖1[4]。近年來，面源污染方面，區(qū)域內(nèi)水體質(zhì)量隨著集約化、規(guī)?；粩嗌?，使養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中面源排污水量持續(xù)增加；點(diǎn)源污染和內(nèi)源污染方面，區(qū)域生活污水多經(jīng)地下管道排放至地表水河道，侵入河道或地下水體后，經(jīng)化學(xué)富集營養(yǎng)化，導(dǎo)致溶解氧（DO）指標(biāo)消耗，進(jìn)而使水體生物鏈斷裂，造成平原區(qū)域內(nèi)水質(zhì)污染。

1.3 危害性分析

綜上，該區(qū)域水污染以農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)為主，其污水中污染物以有機(jī)物質(zhì)、無機(jī)鹽等為主要元素組成[5]，排放至水體區(qū)域中不僅造成水體富營養(yǎng)化加劇，致使水體中生物鏈斷裂，而且易使區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會環(huán)保生態(tài)鏈過度損失。點(diǎn)源污染多以工業(yè)用水和生活污水為主，污染性水質(zhì)中多含有懸浮顆粒物質(zhì)等，且具備傳播速度快、范圍廣、處理難以及不可逆等特點(diǎn)。

2 水污染監(jiān)測研究方法

2.1 水污染監(jiān)測因子指標(biāo)評價分析

為科學(xué)地分析研判成都市平原區(qū)域地帶水污染主體驅(qū)動因子，本文對污染等級評價指標(biāo)進(jìn)行因子相關(guān)性分析，結(jié)果表明，成都市平原區(qū)域農(nóng)業(yè)面源排污水以化肥氧化元素、危害物質(zhì)產(chǎn)生量為主；生活排污水則以管道懸浮物、化學(xué)需氧量（COD）為主。在此基礎(chǔ)上，為準(zhǔn)確評價污水來源、種類及元素，將污水監(jiān)測指標(biāo)因子進(jìn)行特征值分類，通過全局模型、MLDI分解模型定級污染等級。

2.2 水污染全局指數(shù)模型分析

為更進(jìn)一步評估平原區(qū)域內(nèi)水污染等級現(xiàn)狀和區(qū)域污染時空分布特征[6]，本文采用全局Moran’s I指數(shù)分析水污染因子與區(qū)域水污染變化特征相關(guān)程度，結(jié)果見表1。

表1 水污染全局指數(shù)模型分析階段流程

由表2可知，I值總體分為三部分，當(dāng)I＞0時，表明研究水質(zhì)區(qū)域內(nèi)多指數(shù)因子易聚集，水體易富營養(yǎng)化，安全系數(shù)較低；而當(dāng)I＜0時，表明區(qū)域水質(zhì)因素不易堆積，水質(zhì)污染驅(qū)動因素較少，則污染概率小且易于生態(tài)環(huán)境安全保護(hù)。

表2 I值取值含義表述

2.3 LMDI分解模型

為實(shí)現(xiàn)定量分析不同污染指標(biāo)因子對平原區(qū)域水質(zhì)、水量影響和驅(qū)動因素變化特征，本文采用對數(shù)平均迪氏指數(shù)（LMDI）分解模型判定驅(qū)動因素影響程度，見式（1）：

式（1）中：總量指標(biāo)EFwp表示平原區(qū)域的水污染總生態(tài)足跡；EF wpt表示在第i各子區(qū)域范圍內(nèi)第t年的平原區(qū)域水污染生態(tài)足跡；T表示平原區(qū)域的總生產(chǎn)值；P表示平原區(qū)域的總?cè)丝跀?shù)因素；Si則表示第i地區(qū)第t年水污染生態(tài)足跡占總水污染生態(tài)足跡的比重；指數(shù)L表示平原區(qū)域技術(shù)水平因素，即表示單位平原區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)總值的水污染生態(tài)足跡；G代表經(jīng)濟(jì)驅(qū)動因素，表示區(qū)域人均平原區(qū)域的生產(chǎn)總值。

在LMDI分解模型基礎(chǔ)上，本文分別分析能源消耗和總能源強(qiáng)度指標(biāo)，其中若產(chǎn)生能源消耗則通過式（2）、（3）分析、若產(chǎn)生總能源強(qiáng)度通過式（4）進(jìn)行分步計算：

通過LMDI分解模型及能源消耗和總能源強(qiáng)度模型分析，成都市平原區(qū)域內(nèi)水污染產(chǎn)生的主體驅(qū)動因子為石油類、活性磷酸鹽等，當(dāng)該類驅(qū)動因子特征值降低時，區(qū)域水污染總生態(tài)足跡降低，水質(zhì)中物質(zhì)含量降低，能有效提升區(qū)域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量安全。

2.4 差分變量分析方法

在探明平原區(qū)域驅(qū)動因子和時空分布特征時，本文以差分變量分析各水污染驅(qū)動因子和時空差異特征，以合理制定預(yù)防方案。其中，中間變量St和各驅(qū)動效應(yīng)值（?PG、?PY等）公式如下（5-7）所示：

中間量特征計算公式（5）：

差分變量計算公式（6）：

水污染效應(yīng)計算公式（7）

當(dāng) ?P各指標(biāo)特征值總量超過最大閾值（符合GB）時，則評價該區(qū)域內(nèi)水質(zhì)受到生態(tài)污染，即分析各生態(tài)影響因素指標(biāo)權(quán)重，合理評價各水質(zhì)污染驅(qū)動因素重要性。

3 水污染驅(qū)動因素及時空分布特征分析

3.1 自然、人為驅(qū)動因素分析

本文通過全局Moran’s I指數(shù)模型、LMDI分解模型、差分變量分析法評估區(qū)域內(nèi)水污染驅(qū)動因素后，其結(jié)果表明，在成都市平原-丘陵-高山區(qū)域中，點(diǎn)源生活排污水以人為驅(qū)動因素為主，自然因素為輔，其產(chǎn)生過程是未處理污水或污水中富含大量有機(jī)類化學(xué)物質(zhì)未規(guī)范性排出，造成區(qū)域內(nèi)水體易富營養(yǎng)化，破壞區(qū)域生態(tài)環(huán)境鏈；工業(yè)排污水則以自然驅(qū)動因素和人為驅(qū)動因素協(xié)同為主，人為化學(xué)有機(jī)物質(zhì)過度使用，后經(jīng)降雨、地形等自然驅(qū)動因素共同作用，以地表為受納排污水體主體，造成區(qū)域性生態(tài)水、土環(huán)境污染。

3.2 水污染時空分布特征分析

結(jié)合平原區(qū)域驅(qū)動因素及綜合模型分析得出，成都市內(nèi)污水的產(chǎn)生以面源養(yǎng)殖、產(chǎn)排污污水為次生污染為主，為此，該區(qū)域時空分布受人為因素（管理技術(shù)、不規(guī)范性）、自然驅(qū)動因素（地形等）影響，養(yǎng)殖生產(chǎn)規(guī)?；?、集約化對水生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，呈現(xiàn)東南多于西北、平原多于高山和丘陵的特征區(qū)域集中狀，其余區(qū)域零星分布的時空特征。

4 區(qū)域水污染防治措施

4.1 基于工業(yè)排污防治措施

在成都市區(qū)域內(nèi)，工業(yè)排污水是污染主體之一，為此，污水處理中需通過強(qiáng)化工業(yè)排水管理和規(guī)范化建設(shè)兩個時空維度進(jìn)行防治措施的制定。首先，在工業(yè)企業(yè)排水管理中，要持續(xù)加強(qiáng)對生產(chǎn)企業(yè)的執(zhí)法監(jiān)管工作，壓實(shí)生產(chǎn)企業(yè)自覺守法、合法排污的主體責(zé)任，接受公眾的監(jiān)督，如2016年至2019年期間，排污政策合理制定，工業(yè)源廢水由175.7噸下降至59.2噸，下降率為66.3%。同時，工業(yè)源廢水中揮發(fā)酚由2016年的12.0千克上升至2019年的65.8千克，表明其污水治理效果顯著[7]。

4.2 基于生活排污防治措施

生活排污水中，驅(qū)動因素主要包括廢水中DO、COD、懸浮顆粒物質(zhì)，且集中分布于市政排污管道和地表河道等區(qū)域。為此，本文在城區(qū)污水管網(wǎng)全面排查和修復(fù)工程中，首先提出市政管網(wǎng)需及時保養(yǎng)，踐行雨污分離政策，如在2016年至2019年成都市區(qū)域生活污水防治中，化學(xué)需氧量排放量分別由2016年的7 053.9噸、181.2噸下降至2019年的3 926.9噸、57.6噸，下降率分別為44.3%和68.2%，表明水污染自然、人為驅(qū)動因素經(jīng)科學(xué)、合理防治管理有助于水質(zhì)環(huán)境的提升；其次，城市新區(qū)建設(shè)實(shí)行雨污分流，降低雨季污染物入河、入湖量，同時全面推進(jìn)城中村、老舊城區(qū)和城鄉(xiāng)結(jié)合部的生活污水收集處理工作，進(jìn)而達(dá)到了排污水高效處理的目標(biāo)。

4.3 基于面源養(yǎng)殖生產(chǎn)污水的防治措施

由于面源養(yǎng)殖污染驅(qū)動因素具有不可根治且危害性大等特征，為此，要加強(qiáng)養(yǎng)殖企業(yè)的備案，強(qiáng)化周邊水質(zhì)監(jiān)測工作，持續(xù)提升污水口排查和整治能力，督促企業(yè)落實(shí)各項(xiàng)整治措施，確保合法達(dá)標(biāo)排污。近年來，經(jīng)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明[7]，2016年至2019年，養(yǎng)殖污水中氨氮由2016年的6 903.1噸下降至2019年的6 652.6噸，下降了3.6%，制約效果顯著；其次，強(qiáng)化禁止養(yǎng)殖區(qū)、限制養(yǎng)殖區(qū)和生態(tài)紅線區(qū)的管控要求，依法規(guī)范地對非法和不符合分區(qū)管控要求的面源養(yǎng)殖生產(chǎn)進(jìn)行整治，均有效地降低了面源污水的排放程度和危害性。

5 結(jié)論

本文通過分析平原區(qū)域水污染現(xiàn)狀、來源及危害性特征，以構(gòu)建三種分析方法對水污染驅(qū)動因素進(jìn)行探索，進(jìn)而依據(jù)成都市平原區(qū)域水污染驅(qū)動因素成因及時空特征分布制定相關(guān)污染防范措施，結(jié)論如下：

（1）平原區(qū)域水污染受到人為驅(qū)動因素、自然驅(qū)動因素影響，使水污染時空分布特征呈現(xiàn)面源養(yǎng)殖區(qū)、出?？诘葏^(qū)域水污染嚴(yán)重，平原區(qū)域相對穩(wěn)定的趨勢。

（2）根據(jù)水污染驅(qū)動因素特征，強(qiáng)化生產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)排水管理，踐行雨污分流，降低雨季污染物入河、入湖量，能有效降低水體污染排放，提高污染水體治理防范能力。