摘要：為了解沱河流域水質特征與污染來源，該研究基于16個監測點位每月水質數據，采用絕對主成分-多元線性回歸(APCS-MLR)模型，解析污染來源及其主要貢獻.結果表明：①COD是年度超標因子，總磷和氟化物在部分月份超標，水質從汛期至11月較差；②城鎮生活與城市徑流是影響沱河水質的主要驅動因子，其方差貢獻率達到24.7%，其次為環境背景值，農村生活源、畜禽養殖業—河道內源和種植業源，其方差貢獻率分別達到19.6%、9.9%、8.8%和7.6%；③從最主要的超標因子COD來看，城鎮生活與城市徑流是主要污染源，貢獻率達到60%，從總氮、總磷和氨氮指標來看，種植業、農村生活與畜禽養殖業為主要污染源，總計貢獻率分別達到56%、54%和57%.研究顯示：加快污水管網的建設完善，控制城鎮污染物的排放、收集和處理是沱河水質達標的當務之急；加強對農田徑流和畜禽養殖污染的管控是沱河水環境質量整體提升的必要條件.

　　關鍵詞：絕對主成分；多元線性回歸；污染源解析；河流

　　近年來隨著各地政府環保考核壓力的不斷增大，各地環保部門積極開展水環境治理和生態保護修復工程，雖然有所成效，但是部分斷面水質仍不達標，引起了環保管理部門和學者們的廣泛關注[1-4].淮河作為我國七大水系之一，在經濟社會發展格局中占有十分重要的地位.淮河同時作為閘壩眾多、糧食主產、產業結構三高(高污染、高能耗、高排放)特征明顯的河流[5]，水污染形勢嚴峻.根據2018年生態環境狀況公報，淮河流域水質優良比例僅為57.2%，距離“水十條”70%以上的目標相差甚遠，污/廢水、化學需氧量和氨氮排放量分別為87.37×108、26.71×104和1.96×104t，均未達到《全國水資源保護規劃(2016—2030年)》中的限制要求[6].該年8月由于安徽上游提閘泄洪，大量劣V類毒污水涌入洪澤湖，暴發了洪澤湖魚蟹死亡事件[7].污染在河里，源頭在岸上，為了改善水質，更好的開展源頭管控，解析污染來源成為環保決策者的首要任務.

　　1數據與方法

　　1.1研究區概況

　　沱河為淮河左岸支流，自西北流向東南匯入淮河，原為豫皖兩省輸水河道，1966年經過截源后，其干流始于宿州市埇橋區境內，止于該市泗縣出境處(見圖1).沱河干流全長103km，水深1.5～2m，排澇能力5～160m3/s，流域內涵閘眾多(共20座)，主要功能是防洪除澇和灌溉.沱河屬季節性河流，河水受大氣降水控制，雨季水位上漲，流量突增，枯水期間流量減小甚至干涸，全年僅7—8月河水處于流動狀態.沱河流域總面積3211km2，其中耕地面積占83%(水田1%、旱地82%)，城鎮和建筑用地、河湖水庫分別占15%和1%，其它占1%.沱河水質常年處于超標狀態，水質類別為IV類，主要超標因子為化學需氧量、總磷和氟化物，未達到水功能要求(III類).自2018年起宿州市政府對流域水環境大力整治，至2019年底已完成所有工業企業入河排污口的截污納管工作，現存入河排污口包括一座縣城生活污水處理廠排污口和9座鄉鎮污水處理廠排污口，縣城污水廠廢水日處理規模5×104t.

　　1.2APCS-MLR源解析模型

　　1.2.1絕對主成分分析

　　APCS-MLR模型的第一步是提取水質指標的主成分，作為污染源判別和量化的依據.提取的主成分得分計算公式如下：

　　1.2.2多元線性回歸

　　以實測水質濃度C為因變量，以APCS為自變量建立多元線性回歸方程，如下：imimiimCaAPCSb????(6)式中，ima表示污染源m對污染因子i的回歸系數.

　　2結果與討論

　　2.1沱河水質年內變化特征

　　由于監測點11位于沱河流域的最下游出口處，匯水區范圍覆蓋全流域，可反映沱河整體的水質特征，因而選該點位解析沱河水質年內變化特征，為后續污染源解析中主成分結果的判定提供依據.如圖2所示，沱河流域汛期(6—8月)水質明顯下降，除氟化物濃度(ρ(F))，ρ(TP)、ρ(COD)和ρ(CODMn)均有顯著升高.7月和8月ρ(COD)分別達到31和36mg/L，7月、8月和9月ρ(CODMn)分別達到11.1、10.4和10.3mg/L，5月、6月和7月ρ(TP)分別達到0.35、0.47和0.36mg/L，均處于地表水V類水平，汛期水質的惡化說明該流域污染來源以面源為主.ρ(F)與ρ(NH3-N)在1—6月處于平穩狀態，從7月開始波動較大.沱河流域受閘壩控制，非汛期閘壩關閉，河流基本處于靜止狀態，因而水質比較穩定；進入汛期后，閘壩開啟，支溝支流的水匯入，導致ρ(F)與ρ(NH3-N)處于波動狀態.

　　2.2主要污染因子識別

　　該研究采用數據標準化的方法，將原始數據進行標準化處理，針對各個變量的相關性進行KMO-Bartlett球形檢驗結果(KMO=0.66，P<0.001)表明各變量之間有較強相關性，適合開展因子分析.基于SPSS24.0軟件開展主成分分析，依據Kaiser特征值>1的標準，共提取5個主成分，累積方差貢獻率達71%(見表2)

　　3結論與建議a)綜合分析沱河水質，城鎮生活與城市徑流是沱河水質的最主要影響因子(貢獻率24.7%)，其次為環境背景值(19.6%)，農村生活、畜禽養殖業—河道內源和種植業分別貢獻了9.9%、8.8%和7.6%.目前從水質整體提升的目標來說，應多措并舉，全面控制城鎮生活點源、農業面源和城市徑流污水，進行流域水環境整治綜合治理.b)從主要超標因子來看，城鎮生活與城市徑流是COD的主要污染源，其貢獻超過一半.從水質達標的目標來說，加快污水管網的建設完善，控制城鎮污染物的排放、收集和處理是當務之急.F超標是當地環境背景高導致的，應考慮采用末端治理的方式降低污染.

　　參考文獻

　　[1]BRYANBA,GAOL,YEY,etal.China＇sresponsetoanationalland-systemsustainabilityemergency[J].Nature.2018,559(7713):193-204.

　　[2]CHENX,STROKALM,VAN-VLIETMTH,etal.Multi-scalemodelingofnutrientpollutionintheriversofChina[J].EnvironmentalScience&Technology.2019,53(16):9614-9625.

　　[3]TONGY,ZHANGW,WANGX,etal.DeclineinChineselakephosphorusconcentrationaccompaniedbyshiftinsourcessince2006[J].NatureGeoscience.2017,10(7):507-511.

　　后希康1,2,張凱1,2,段平洲1,2,王曉1,2,塔拉1,2,郭勇3,夏瑞1,2*