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河北省子牙河流域水质变化趋势及影响因子分析

2016-05-20韩雪河北省环境监测中心站河北石家庄050037

河北环境工程学院学报 2016年2期
关键词:水质污染对策

韩雪(河北省环境监测中心站,河北石家庄050037)



河北省子牙河流域水质变化趋势及影响因子分析

韩雪
(河北省环境监测中心站,河北石家庄050037)

摘要:对子牙河流域近年来的水质变化趋势及影响因子进行了分析,结果表明:自实施跨界断面生态补偿机制以来,该流域水质明显好转,河流污染正在从有机污染为主向多因子共同影响的混合型污染过渡。子牙河流域污染的主要原因有水资源量少、产业结构偏重、城镇污水管网建设滞后等。进一步提出了提升环境监管能力、促进产业结构调整、强化污水处理厂升级改造、开展河道综合整治、优化跨界断面生态补偿机制等改善水质的对策。

关键词:子牙河流域;水质;污染;对策

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.02.20

子牙河流域位于海河流域中南部,流域面积46 868 km2,流域内人口约2 000万,耕地230万hm2[1]。流域由滹沱河和滏阳河两大河系组成,流域长度470 km,多年平均径流量为42亿m3,占河北省各河总径流量的17.5%。该流域上游建有水库,水质较好,随着人类活动加剧和工农业取水量增加,河道相继出现断流;下游河流基本无自然径流,接纳邻近城市污水,水环境严重恶化。基于上述状况,自2008年4月起,在流域内5个市率先实施了生态补偿机制,推行跨界断面目标考核和生态补偿金扣缴制度。王军锋等[2]对子牙河流域生态补偿机制进行了研究,发现子牙河流域生态补偿机制是将生态补偿基金扣缴制度、改良的政绩考核制度、生态补偿基金使用监督管理制度等组成有机整体的运行体系,属于典型的政府主导模式,取得了一定成效。张斯程[3]在总结河北省流域生态补偿发展状况的基础上,指出了其中的问题,并提出了改进的建议。

对子牙河水质进行评价的方法较多,王伟等[4]通过优先控制单元对河北省海河流域的水质进行了定性比较,分析得出子牙河平原和黑龙港及运东平原两个控制单元是水环境质量现状较差的地区。程琳琳等[5]采用水质标识指数法,评价了河北省七大水系2005—2010年的水质状况,并运用主成分分析法与相关分析方法探讨了典型的人类活动因素对水质的影响。

1 评价方法

1.1点位设置

子牙河流域设有生态补偿跨界断面83个,笔者重点对19个省考核断面的水质进行了分析;水质常规监测断面36个,具体点位设置情况见图1。

图1 点位设置情况

1.2评价方法

生态补偿跨界断面的评价依据河北省人民政府办公厅《关于进一步加强跨界断面水质目标责任考核的通知》(办字〔2012〕62号)中的考核目标进行评价,采用2011—2015年的监测数据进行水质变化趋势分析。

常规监测数据采用单因子评价法评价水质类别,按照达到或好于Ⅲ类的水质和劣Ⅴ类水质所占比例的变化评价水质变化趋势,运用因子分析法分析主要影响因子。

因子分析法是把一些具有错综复杂关系的变量归结为少数几个综合因子的一种多变量统计分析方法,是主成分分析法的推广和深化[6]。与主成分分析法相比,由于因子分析可以使用旋转技术帮助解释因子,在解释方面更加具有优势。

其主要过程是[6-7]:

设有p个监测点,每个测点有n个变量,由此构成原始数据矩阵。

将原始数据标准化,再由n个变量两两之间的相关系数构成一个n阶方阵。

称为相关系数矩阵,显然它是对称矩阵,再用雅可比法求出R阵的特征值和特征向量,特征值为λi(i=1,2,…,n),特征向量为ai(i=1,2,…,n),由线性代数可知R的特征矩阵为:

其对角元就是相关系数矩阵的特征值,将全部特征值λi(i=1,2,…,n)按大小排列λ1>λ2>λ3…> 0。一般取大于1的特征值个数来确定m值。

然后求m个公共因子的荷载矩阵A,A=[aij]n×m。在实际分析时,为了对公共因子变量的含义有比较清楚的认识,往往对荷载矩阵进行极大化旋转,使得每个公共因子上的最高荷载变量的数目最少[8]。

式中,aij是主轴ai的第j个分量,所以主成分Fi是原变量X1,X2,…,Xp的线性组合,组合系数恰好为aij,从这个角度,又可以说Fi是一个新的综合变量。

则变量X可由Fi线性表示出,即:

式中,F为公共因子矩阵,ε为单一因子,A为因子荷载矩阵,F就称为新综合指标的向量集合,据此就可以进行相关分析,计算每一个监测点的m个公共因子得分,得到每一个监测点的主要污染因子。

2 评价结果与分析

2.1生态补偿跨界断面评价结果

自2008年4月份开展流域生态补偿监测以来,子牙河流域COD浓度年均值总体呈下降趋势,2015年年均值比2008年下降了48.36%,具体变化情况见图2。

图2 子牙河流域COD浓度年均值变化情况

2012年7月,河北省政府发布《关于进一步加强跨界断面水质目标责任考核的通知》(办字〔2012〕62号),增加了考核指标——氨氮,由于氨氮是从2012年年中开始监测的,所以2012年氨氮浓度均值相对偏低,自2013年开始,氨氮浓度呈逐年下降趋势,具体变化情况见图3。

图3 子牙河流域氨氮浓度年均值变化情况

2.2常规监测断面水质变化趋势

以“十二五”期间子牙河流域的常规监测数据为研究对象,计算各断面的水质类别所占比例变化(见图4)。2015年,达到或好于Ⅲ类的断面比例比2011年上升了24.7个百分点,劣Ⅴ类断面比例比2011年下降了3.8个百分点,水质明显好转。

图4 子牙河流域水质类别所占比例年际变化

2.3各断面主要污染因子变化规律

根据常规监测结果,选取溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量、生化需氧量、总磷、挥发酚、石油类、氟化物和阴离子表面活性剂10个主要污染因子,运用因子分析法对2011—2015年子牙河流域的常规监测数据进行分析,发现污染因子年际变化很大,2012年主成分增加了挥发酚,2015年主成分增加了氟化物,水质污染逐渐从有机污染为主向多因子共同影响的混合型污染过渡,分析结果见表1。

支气管哮喘是一种以嗜酸性粒细胞及肥大细胞反应为主的气道变应性炎症,简称哮喘。近年来哮喘发病的严重程度及死亡率均有所升高。我国哮喘发病率接近1%,半数在12岁以下起病,成人男女发病率大致相同,约20%的病人有家族史[1-3]。现抽选我院收治的36例支气管哮喘患者为研究对象,探究支气管哮喘的临床护理干预效果。报告如下。

由于河北省子牙河流域覆盖5个设区市,12条河流,其中重污染河流6条,因此,以2015年常规监测数据为基础,分地区和河流对污染影响因子进行了分析(仍然选取上述10个因子),由于因子分析对数据量有一定的要求,因此断面数量较少的区域或河流无法进行分析,4个设区市及4条河流的因子分析结果见表2和表3。从表可见,子牙河流域的污染因子类别既与地区分布相关,又与河流分布相关。石家庄市的污染因子主成分1中均为有机污染物,主成分2~4分别为石油类、总磷和氨氮,说明该地区以生活污水和工业废水为主要污染来源;邯郸市的主要污染因子均集中在主成分1中,说明各个因子的贡献率比较集中,主要原因是该地区城镇污水管网建设滞后,大量的污水只能直接或间接进入河流,造成河流严重污染[4];邢台市的影响因子较少,主要是有机污染物和氨氮、总磷,说明工业污染占的比重较大;沧州市的影响因子既包含有机污染物又包含无机阴离子,除了人为污染因素,还受地质因素影响。

表1 2011—2015年度因子分析结果

表2 2015年子牙河流域污染影响因子分析结果(分地区)

表3 2015年子牙河流域污染影响因子分析结果(分河流)

从表3可见,滏阳河和洨河污染物种类最多,既包含有机污染物、营养盐,又包含无机阴离子,污染来源比较广泛;滹沱河的污染因子主要是有机污染物和总磷,工业污染和生活污染并存;子牙新河位于沧州境内,污染因子与沧州市基本吻合。

2.4污染原因分析

根据以上分析结果,结合河北省子牙河流域污染现状,总结出子牙河流域水质污染的原因如下:

(1)河北省子牙河流域水资源量少,域内多为人工调控河流,多数河流枯水期基本上无水或断流,平水期流量小,有些河道基本干涸[9]。

(2)由于子牙河流域位于河北省中南部,该地区产业结构偏重,造纸、制药、采矿等行业污染物排放量大,河流自净能力极弱,环境容量几乎为零,多数河流成为城市污水和工业废水的纳污河,河流几乎失去生态功能,河流污染严重。

(3)城镇污水管网建设滞后,大量污水未进入城市污水处理系统就直接或间接排入河流,造成河流严重污染。

(4)政府职能部门之间缺乏有效的沟通和协调,上下游城市缺少统一联动,部门利益、局部利益为重,影响了子牙河流域水质的改善效果。

3 结论与建议

自开展跨界断面生态补偿机制以来,子牙河流域水质得到了明显改善,但距离《河北省水污染防治工作方案》中要求的消除劣Ⅴ类水质的目标还相差很远,亟需尽快采取有效措施,大力改善子牙河流域水质。根据流域特点,提出以下几点建议:

3.1加强能力建设,提升环境监管能力[10]

加大监测与监管协调机制,充分利用监测数据作为技术支撑,对排污单位采取针对性措施,做到源头严防、过程严管、后果严惩[11]。

3.2大力促进产业结构调整,严格环境准入

石家庄地区应加强制药、化工等高污染行业的深度治理;邢台地区应严格控制造纸、玻璃等行业的污染物排放;邯郸地区应有序淘汰落后产能,严控新增产能,优化存量产能;沧州和衡水地区应加大重点行业减排力度。各地区均应通过严格环境准入、提高企业清洁生产能力等措施,推进水污染重点行业的减排。

3.3强化污水处理厂的升级改造和管理

一要加快污水管网的建设速度,提高污水收集率;二要加速污水处理厂的升级改造,提高脱磷、脱氮效率,保证稳定达标排放[12];三要精细化管理,保证污水处理效果。

3.4借鉴石家庄市滹沱河、洨河整治的经验,大力开展河道综合整治工作

滏阳河、子牙新河等城市纳污河应借鉴石家庄市滹沱河、洨河整治的经验,大力开展河道综合整治工作,通过管网改造、生态恢复、清淤治污等措施还河道的本来面目,在提升城市景观的同时,改善水环境质量[4];滹沱河、洨河经过整治后,虽然水质明显改善,但要达到消除劣Ⅴ类的目标,还需以整治违法排污行为为重点,确保污水稳定达标排放。

3.5优化生态补偿机制,建立联防联控机制

以全流域为整体,充分考虑上下游关系,适当增加监测因子,继续优化跨界断面生态补偿机制,并且以京津冀协同发展为契机,建立起各区域、各部门联防联控机制,环保、财政、水利等各部门分工协作、各负其责,将扣缴的资金有效利用在改善水质的措施上来,有效改善子牙河流域水质。

参考文献

[1]河北省水利厅.河北河湖名览[M].北京:中国水利水电出版社,2009,10:43.

[2]王军锋,侯超波,闫勇.政府主导型流域生态补偿机制研究——对子牙河流域生态补偿机制的思考[J].中国人口·资源与环境,2011,21(7):101-106.

[3]张斯程.河北省流域生态补偿现状及问题剖析[J].现代商业,2015(8):91-92.

[4]王伟,冯海波,臧志雪,等.河北省海河流域污染防治优先控制单元研究[J].南水北调与水利科技,2011,9(5):59-62.

[5]程琳琳,杨开宇,杜鹃,等.河北省河流水质时空变化特征及受人类活动的影响分析[J].水资源与水工程学报,2015,26(1):1-7.

[6]伊燕平,卢文喜,辛欣,等.因子分析法在金泉工业园区地下水水质评价中的应用[J].中国环境监测,2012,28(1):10-12.

[7]陈东景,马安青,徐中民,等.因子分析法在水质评价中的应用[J].水文,2002,22(3):29-31.

[8]倪云龙.水环境监测点位优化数学模型探讨[J].江苏环境科技,2007,20(2):58-60.

[9]河北省环境监测中心站.“十一五”河北环境质量变化趋势研究[M].石家庄:河北科学技术出版社,2012.

[10]嵇晓燕,刘廷良,刘京,等.兴凯湖中国区域水质及污染现状调查研究[J].中国环境监测,2013,29(6):79-84.

[11]王路光,宋玉,张国兴,等.河北省生态环境状况及“十三五”面临的挑战和机遇[J].中国环境管理干部学院学报,2015,25 (3):8-12.

[12]荆红卫,郭婧.北京市地表水环境面临的主要问题及防治对策[J].中国环境监测,2006,22(6):81-85.

(编辑:程俊)

Water Quality Change Trend and Influencing Factors of Ziya River Basin in Hebei Province

Han Xue

(Hebei Provincial Environmental Monitoring Center, Shijiazhuang Hebei 050037, China)

Abstract:The water quality change trend and influencing factors of Ziya River basin in Hebei province were analyzed. The results showed that the water quality has been significantly improved since the implementation of the ecological compensation mechanism. The river pollution is translating from organic pollution mainly to composite pollution. The causes of Ziya River pollution are mainly the less of water resources, the heavy industrial structure, the lag of urban sewage pipe network construction and so on. The countermeasures such as enhancing environmental regulatory capacity, promoting industrial restructuring, strengthening the upgrading of sewage treatment plants, carrying out comprehensive improvement of river regulation, and optimizing the ecological compensation mechanism were proposed.

Key words:Ziya River basin, water quality, pollution, countermeasures

作者简介:韩雪(1981-),女,河北石家庄市人,毕业于河北大学应用化学专业,硕士研究生,工程师,主要从事环境监测管理工作。

收稿日期:2016-03-17

中图分类号:X824

文献标识码:A

文章编号:1008-813X(2016)02-0077-05

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