河流水質(zhì)生態(tài)補(bǔ)償考核指標(biāo)的選擇合理性探析

蔣祖斌，陳蘭英，肖 娟

（1.南充市環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 南充 637000； 2.西華師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，四川 南充 637000;3.西華師范大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，四川 南充 637000）

0 引言

近年來，上、下游同級行政區(qū)之間實(shí)行水環(huán)境質(zhì)量生態(tài)補(bǔ)償?shù)恼撸@是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開發(fā)利用轉(zhuǎn)變的重要手段[1-3]。國內(nèi)外盡管已開展對流域生態(tài)補(bǔ)償進(jìn)行實(shí)踐探索，但尚未形成公認(rèn)的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。生態(tài)環(huán)境服務(wù)補(bǔ)償研究案例的實(shí)施范圍大多局限于流域生態(tài)服務(wù)的評價上[4-7]。由于受經(jīng)濟(jì)社會、生態(tài)環(huán)境狀況差異性影響，流域水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)計算方法的適用范圍具有較強(qiáng)的區(qū)域性[8-10]。我國對流域生態(tài)補(bǔ)償研究始于20 世紀(jì)90 年代，主要集中在補(bǔ)償主客體甄別、實(shí)施措施保障等方面，而對生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)研究還處于探索階段[11-12]。生態(tài)補(bǔ)償具體實(shí)踐中，各地所取地表水質(zhì)指標(biāo)（監(jiān)測項目）、監(jiān)測方式、計算方式和計算周期不盡相同，目前全國也沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定，如：在監(jiān)測項目中，武漢市選取的是高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、化學(xué)需氧量（CODCr）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP）4 項指標(biāo)（武漢市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)長江武漢段跨區(qū)斷面水質(zhì)考核獎懲和生態(tài)補(bǔ)償辦法（試行）的通知，武政辦〔2017〕127 號）；合肥市選取的是CODMn，NH3-N 和TP（適用水質(zhì)年度目標(biāo)達(dá)到或者優(yōu)于Ⅲ類的斷面） 和 CODCr，NH3-N 和 TP 指標(biāo)（合肥市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)《合肥市地表水?dāng)嗝嫔鷳B(tài)補(bǔ)償暫行辦法》的通知，合政辦秘[2018]61號）；四川省選取的是 CODMn，NH3-N 和 TP（《四川省“三江”流域水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償辦法（試行）》，四川省人民政府第116 次常委會議審議通過，2016 年6 月1日起實(shí)施）。本文利用西部地區(qū) 2017 年 10 月至2019 年5 月連續(xù)20 個月的開展監(jiān)測的數(shù)據(jù)，對普遍采用的生態(tài)補(bǔ)償因子的合理性進(jìn)行探討。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 監(jiān)測斷面分布及數(shù)據(jù)來源

西部省、市的國考水質(zhì)斷面，監(jiān)測數(shù)據(jù)來源為國家反饋地方的每月1 次的手工監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲得數(shù)據(jù)的河流水質(zhì)斷面分布情況為：四川省75 個，分別位于長江上游干流、一級支流及部分二級支流上；重慶、云南、貴州的長江或其支流斷面15 個（其中2018 年1 月為長江、珠江、西南諸河或其支流及滇池流域斷面169 個）； 陜西和甘肅省2018 年1 月的黃河支流、長江支流及西北諸河斷面為72 個。國考斷面流量有大有小，總體而言流量較大者多，流量很小的小河以及溪、溝很少。西部6 省市國考河流水質(zhì)斷面，由中國環(huán)境監(jiān)測總站組織，與全國它地同期于2017 年10 月開始納入國家采測分離體系，數(shù)據(jù)時段為 2017 年 10 月至 2019 年 5 月連續(xù) 20 個月，含2 個枯水期，共2 217 組測值數(shù)據(jù)。

1.2 監(jiān)測項目

環(huán)辦〔2011〕22 號文《地表水環(huán)境質(zhì)量評價方法（試行）》的評價指標(biāo)為GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》表1 中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21 項指標(biāo)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定項目，河流水質(zhì)評價項目分為必評、選評、參評3 個級別：①必評項目：溶解氧（DO），CODMn，CODCr，NH3-N，揮發(fā)酚和砷 6 項；②選評項目：五日生化需氧量（BOD5）、氟化物、氰化物、汞、銅、鉛、鋅、鎘、六價鉻、TP 和石油類 11 項；③參評項目：pH 值、水溫和總硬度3 項。在進(jìn)行流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)乃|(zhì)監(jiān)測與評價中，可根據(jù)當(dāng)?shù)厣稀⑾掠涡姓^(qū)劃的雙方政府協(xié)議，商定選擇相應(yīng)的水質(zhì)項目。

1.3 水質(zhì)評價方法

目前，生態(tài)補(bǔ)償政策的實(shí)施主要采用單一的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，只要任何一個水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)則判斷所在斷面水質(zhì)超標(biāo)。因此，現(xiàn)行生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)下較多使用監(jiān)測項目單項污染指數(shù)的評價方法進(jìn)行水質(zhì)評價。單項污染指數(shù)：

式中：Ci為某指標(biāo)測值；Ci標(biāo)為某指標(biāo)對應(yīng)某類水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)限值。

當(dāng)Pi＞1 時就超過對應(yīng)類別的標(biāo)準(zhǔn)。如：全部國考斷面測值，先按Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)計算污染指數(shù)Pi，Pi≤1者劃分為Ⅰ類水質(zhì)，Ⅰ類水質(zhì)中每個項目測值最高Pi的因子為決定該組測值水質(zhì)類別的監(jiān)測項目，此監(jiān)測項目為當(dāng)次水質(zhì)的決定因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 國考斷面河流水質(zhì)評價結(jié)果

對2 217 組國考斷面測值數(shù)據(jù)依照水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，統(tǒng)計結(jié)果見圖1。對所有斷面水質(zhì)評價發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)酚、硫化物、氰化物、砷、硒、汞、鉛、鎘、銅、鋅、六價鉻、石油類、陰離子表面活性劑、氟化物均完全達(dá)標(biāo)；DO，BOD5，CODMn，CODCr，NH3-N，TP 這 6 個監(jiān)測項目不僅有檢出，且為常見超標(biāo)項目。國考斷面主要以Ⅱ類水質(zhì)為主，共有993 組測值組數(shù)達(dá)到評價標(biāo)準(zhǔn)，Ⅲ類水質(zhì)571 組，Ⅳ類204 組，Ⅴ類61 組，劣Ⅴ類61 組。

圖1 2 217 組國考斷面測值水質(zhì)類別評價

2.2 國考斷面河流監(jiān)測項目對水質(zhì)類別決定次數(shù)比例

對6 類水質(zhì)類別的決定因子的次數(shù)比例進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果見圖2。BOD5對水質(zhì)類別的超標(biāo)率在常見超標(biāo)監(jiān)測項目（DO，BOD5，CODMn，CODCr，NH3-N，TP）中占比較低。因此，大部分地區(qū)均未將BOD5列為水環(huán)境補(bǔ)償因子。而NH3-N 基本被所有地區(qū)列為水環(huán)境補(bǔ)償因子，它是污染物減排中3 項控制指標(biāo)之一，也是氧、氮、磷3 類指標(biāo)中氮類污染物的代表。

圖2 水質(zhì)類別主要決定因子占比

由圖2 可以看出，NH3-N 對測值組水質(zhì)類別的超標(biāo)比例排第3 位，因此若至少選3 項指標(biāo)作為水生態(tài)補(bǔ)償因子，NH3-N 不可或缺。TP 在全部測值組中的決定占比最高，它也是大部分地區(qū)評價水環(huán)境污染物減排的3 項控制指標(biāo)之一。根據(jù)單項污染指數(shù)決定2 217 組國考斷面水質(zhì)類別，52.6%取決于TP，居第 1 位；18.0%取決于 CODCr，居第 2 位；15.0%取決于NH3-N 居第3 位。這3 個因子合計決定權(quán)85.6%，而CODMn和BOD5這2 個因子合計決定權(quán)不到 15%，根據(jù)GB 3838—2002 中的21 個影響因子中 ，TP，CODCr，NH3-N 這 3 個 因 子 累 計 貢 獻(xiàn) 達(dá) 到85.6%，即可考慮只取此3 個因子作為節(jié)省監(jiān)測工作量情況下的水質(zhì)控制決定因子。

2.3 水質(zhì)類別決定因子主成分分析

采用SPSS 軟件的Factor analysis 功能對影響水質(zhì)的常見超標(biāo)監(jiān)測項目進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表1。由表1 可以看出，抽取前3 個特征值大于1 的因子作為分析對象，旋轉(zhuǎn)后第1 個主成分為NH3-N，其特征值為2.033，它解釋了總變異的40.663%，第2 主成分特征值 TP 為 1.243，解釋了總變異的24.860%，第3 主成分CODCr的特征根為1.130，解釋了總變異的 14.130%，3 個因子的累積貢獻(xiàn)率為79.654%，這表明前 3 個主成分（NH3-N，TP，CODCr）能夠代表常見5 個超標(biāo)監(jiān)測項目對2 217 組測值的水質(zhì)評價。

表1 監(jiān)測項目的特征值、貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率

2.4 水質(zhì)類別評級與常見超標(biāo)單項污染指數(shù)逐步多元回歸模型建立

在2 217 組測值中，Ⅱ類水質(zhì)993 個、占44.8%，為6 類水質(zhì)類別中最高，Ⅱ類水質(zhì)也是眾多斷面的執(zhí)行水質(zhì)或目標(biāo)水質(zhì)類別。將2 217 組測值按Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)重新計算Pi，以水質(zhì)類別評級（L）為因變量，以 DO，BOD5，CODMn，CODCr，NH3-N，TP 的 Pi 值為自變量，在SPSS 上選擇逐步回歸法建模，見表2。

表2 國考斷面水質(zhì)評級類別與單項污染指數(shù)的回歸方程

由表2 可以看出，4 個模型下顯著性P 值均小于0.01，表示均有意義。但模型只選1 個變量TP，測值信息過少模型的信度不高；若僅2 個變量進(jìn)入模型，便是 TP 和 CODCr，說明 CODCr重要性僅次于 TP，但模型的測值信息完整性偏低； 在膨脹因子剛好全部小于 2 條件下，TP，CODCr和 NH3-N 這 3 個變量進(jìn)入模型，既消除了共線性又保留了足夠測值信息；當(dāng)模型只排除BOD5變量時，膨脹因子出現(xiàn)＞2 的現(xiàn)象，變量共線性增加，且CODMn與CODCr共線性，故宜減少變量。從以上的分析可知，TP，CODCr和 NH3-N 這 3個變量模型為最優(yōu)模型；該3 變量模型有CODCr而沒有 CODMn，說明 CODCr重要性高于 CODMn。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

“十三五”規(guī)劃（2016~2020 年）期間，我國河流水質(zhì)仍以Ⅱ類、Ⅲ類和Ⅳ類為主，Ⅴ類以及劣Ⅴ類河流水質(zhì)尚存；小河小溪水質(zhì)普遍比大江大河差，其達(dá)標(biāo)將是“十四五”期間的重大目標(biāo)。在河流水生態(tài)補(bǔ)償和水質(zhì)考核中，以 NH3-N，TP 和 CODCr這 3 項監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)控制更具合理性，而多地普遍以CODMn，NH3-N 和 TP 這 3 項指標(biāo)作為水質(zhì)考核與生態(tài)補(bǔ)償并做扣繳資金的指標(biāo)依據(jù)，可能會人為導(dǎo)致部分水質(zhì)并未達(dá)標(biāo)的河流水質(zhì)斷面假“達(dá)標(biāo)”過關(guān)，考核結(jié)果出現(xiàn)偏差而有失公正。在人力財力充裕條件下，測試 DO，BOD5，CODMn，CODCr，NH3-N，TP 等指標(biāo)乃至《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的全部指標(biāo)能更全面地掌握水質(zhì)狀況。

3.2 建議

（1）流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的驅(qū)動力來源于生態(tài)服務(wù)需求方和供給方間的利益博弈。生態(tài)補(bǔ)償符合生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)規(guī)律，在維護(hù)社會公眾利益方面，生態(tài)補(bǔ)償?shù)目沙掷m(xù)性和公平性高于市場分配。因此建議從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度出發(fā)，構(gòu)建基于市場調(diào)節(jié)、資源共享機(jī)制的流域水生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，提高生態(tài)補(bǔ)償?shù)墓叫院蛯?shí)效性[13]。

（2）采用固定站點(diǎn)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，選取反映流域水質(zhì)變化趨勢數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的制定[14]。

（3）目前河長制層層推進(jìn)與落實(shí)，不僅各省、市、自治區(qū)、縣市、州開展對下級行政區(qū)境內(nèi)河流的水質(zhì)考核和水生態(tài)補(bǔ)償，部分區(qū)、縣已經(jīng)開始在鄉(xiāng)鎮(zhèn)跨界處設(shè)置斷面開展水質(zhì)考核，這樣的結(jié)果要么是監(jiān)測工作量極大，要么是選測部分指標(biāo)而可能出現(xiàn)水質(zhì)評價中的失誤，建議組織技術(shù)力量開展有限量監(jiān)測指標(biāo)條件下的監(jiān)測指標(biāo)的合理性選取論證，以便在有限的人力財力下比較客觀地開展監(jiān)測、獲取公正的監(jiān)測結(jié)果，推動生態(tài)補(bǔ)償和水質(zhì)考核工作的深入開展，讓生態(tài)補(bǔ)償政策發(fā)揮應(yīng)有作用。