葉志祥，洪 松*，何 超，楊 璐，易嘉慧，柯碧欽，田 雅，王 艷

1. 武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079

2. 油氣地球化學(xué)與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430100

3. 長江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430100

環(huán)境要素空間規(guī)律的研究對國家政策制定、人類生產(chǎn)生活等具有重要意義[1-2]，其在大氣和傳染病領(lǐng)域發(fā)展最為迅速[3]，在地表水環(huán)境領(lǐng)域研究相對較少. 為應(yīng)對日趨嚴(yán)峻的地表水污染形勢，原國家環(huán)境保護(hù)總局自1999年9月開始在我國部分主要流域開展地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站建設(shè)的試點(diǎn)工作，建立了10個(gè)水質(zhì)自動監(jiān)測站，后在試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，自2000年9月開始，陸續(xù)在十大流域的重點(diǎn)斷面和浙閩河流、西南諸河、內(nèi)陸諸河、大型湖庫及國界出入境河流增設(shè)地表水水質(zhì)監(jiān)測站[4-5]，截至目前，全國共設(shè)立了3 537個(gè)水質(zhì)監(jiān)測斷面，包括河流斷面3 204個(gè)，湖庫點(diǎn)位333個(gè). 監(jiān)測斷面的設(shè)立在跨界污染糾紛、污染事故預(yù)警、重點(diǎn)工程項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)和保障公共安全用水方面發(fā)揮了重要作用，但也帶來了不可忽視的社會成本. 如何在防控地表水污染的同時(shí)盡量減少社會成本已經(jīng)逐漸引起各方的重視，環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)成本需要統(tǒng)籌考慮，因此，精細(xì)化管理將成為未來污染防治的重要發(fā)展方向[6].

2003年原國家環(huán)境保護(hù)總局印發(fā)《關(guān)于新建和調(diào)整重點(diǎn)流域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)的通知》，新建和重新調(diào)整了國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng). 2009年7月1日，原環(huán)境保護(hù)部正式向社會公開發(fā)布國家地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)[7]，為公眾提供了了解自身所處地表水環(huán)境的窗口. 但是，由于各監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)相互獨(dú)立以及自動監(jiān)測站可能存在的數(shù)據(jù)監(jiān)測異常，數(shù)據(jù)孤島的現(xiàn)象逐漸暴露出來，極大地阻礙了科研工作者對地表水質(zhì)數(shù)據(jù)的綜合分析與利用[8]. 2021年1月，中國環(huán)境監(jiān)測總站發(fā)布國家地表水融合數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)修正了實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)的異常值，為地表水的水質(zhì)空間規(guī)律研究提供了優(yōu)良的數(shù)據(jù)支撐.

目前，國內(nèi)外對于地表水的研究主要集中在地表水污染特征的揭示[9-10]、污染物來源的解析[11-12]、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)[13-15]和地表水水化學(xué)特征的探討[16-18]等方面，對地表水污染區(qū)域的研究相對缺乏[19-22]且存在局限性. 如白璐等[23]研究了黃河流域的水污染排放特征且分析了其污染集聚格局，鄒蘭等[24]研究了烏倫古湖的水質(zhì)空間分布特征，這均局限于小流域而未對其他地表水流域進(jìn)行分析. 地表水管理同樣受制于當(dāng)前地表水污染區(qū)域研究的局限，多停留于離散的分析[25-26]. 如何脫離行政區(qū)域和湖庫界線的限制，連續(xù)、全面地識別我國地表水污染區(qū)域?qū)τ诋?dāng)前的地表水管理和政策的制定具有重要意義[27-28].

該研究以我國七大流域的地表水為對象，基于我國31個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)枯水期(2021年1?2月)地表水監(jiān)測斷面的融合數(shù)據(jù)(不包括港澳臺地區(qū)數(shù)據(jù)，下同)，應(yīng)用空間自相關(guān)分析、空間聚類和熱點(diǎn)分析方法，以高/低聚類和熱點(diǎn)分析中的不顯著區(qū)域?yàn)榻缇€，識別出我國枯水期地表水水質(zhì)污染區(qū)域，為當(dāng)今枯水期地表水管理和治理提出合理的建議，以期為科學(xué)地制定枯水期地表水水質(zhì)管理體系提供理論參考.

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

枯水期在不同地域一般有所差異，如江漢地區(qū)為11月?翌年5月[29]，貴州省為12月?翌年3月[30]，河南省一般為1月、2月附近[31]，新疆維吾爾自治區(qū)為10月?翌年4月[32]. 為保證研究準(zhǔn)確性，選定研究枯水期為2021年1月和2月，采用全部地表水水質(zhì)監(jiān)測斷面的融合數(shù)據(jù)和國控監(jiān)測斷面的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分別來源于中國環(huán)境監(jiān)測總站(http://www.cnemc.cn)和青悅開放環(huán)境數(shù)據(jù)中心(http://data.epmap.org). 其中融合數(shù)據(jù)每月有3 641條記錄，包括3 292個(gè)河流斷面數(shù)據(jù)、201個(gè)湖泊斷面數(shù)據(jù)和148個(gè)水庫斷面數(shù)據(jù)，國控?cái)嗝娼?jīng)緯度數(shù)據(jù)共計(jì)1 903條記錄，包括1 730個(gè)河流斷面、97個(gè)湖泊斷面和76個(gè)水庫斷面，占融合數(shù)據(jù)量的52%.

1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

為獲取研究斷面的地理位置信息，利用Python代碼和MySQL數(shù)據(jù)庫將融合數(shù)據(jù)與斷面經(jīng)緯度數(shù)據(jù)按省份名稱和斷面名稱匹配，剔除國界線以外的監(jiān)測點(diǎn)，篩選出1 375個(gè)(1月)和1 529個(gè)(2月)具有經(jīng)緯度和水質(zhì)指標(biāo)的待研究監(jiān)測斷面(見圖1).

圖1 我國枯水期地表水監(jiān)測斷面分布Fig.1 Distribution of surface water monitoring sections in dry season in China

1.3 研究方法

1.3.1 空間自相關(guān)分析

通過空間自相關(guān)分析確定我國枯水期地表水水質(zhì)在空間統(tǒng)計(jì)中的可行性. 全局空間自相關(guān)用于分析空間事物在總空間范圍內(nèi)的空間依賴程度，常用全局莫蘭指數(shù)(Global Moran′s I)來度量[33]，計(jì)算公式：

式中，zi為監(jiān)測斷面i的水質(zhì)指標(biāo)與總體平均值的偏差(xi?)，zj為監(jiān)測斷面j的水質(zhì)指標(biāo)與總體平均值的偏差(xj?)，ωi,j為監(jiān)測斷面i和j之間的空間權(quán)重，n為監(jiān)測斷面的總個(gè)數(shù)，S0為所有空間權(quán)重的聚合.Global Moran′s I一 般 在?1~1之 間，當(dāng)Global Moran′s I>0時(shí)，表示我國枯水期地表水水質(zhì)在空間上呈正相關(guān)，其值越大，空間相關(guān)性越明顯；當(dāng)Global Moran′s I <0時(shí)，表示我國枯水期地表水水質(zhì)在空間上呈負(fù)相關(guān)，其值越小，空間差異越大；當(dāng)Global Moran′s I=0時(shí)，表示我國枯水期地表水水質(zhì)在空間上的分布表現(xiàn)為隨機(jī)性，不具有空間統(tǒng)計(jì)價(jià)值.

局部莫蘭指數(shù)(Local Moran′s I)是在Global Moran′s I的基礎(chǔ)上計(jì)算各斷面在局部地區(qū)的莫蘭指數(shù)，常用來判定各斷面局部的聚集狀態(tài)，計(jì)算公式：

式中，Local Moran′s Ii為第i個(gè)監(jiān)測斷面的局部莫蘭指數(shù)，yi為第i個(gè)監(jiān)測斷面的水質(zhì)，y為全部監(jiān)測斷面水質(zhì)的總體平均值，S為標(biāo)準(zhǔn)偏差. 當(dāng)Local Moran′sIi>0且zi>0時(shí)，斷面水質(zhì)在附近的局部地區(qū)呈現(xiàn)出高-高的聚類模式；當(dāng)LocalMoran′sIi<0且zi<0時(shí)，斷面水質(zhì)在附近的局部地區(qū)呈現(xiàn)出低-低的聚類模式.

1.3.2 空間聚類和熱點(diǎn)分析

空間聚類中的高/低聚類方法可用來衡量我國枯水期地表水水質(zhì)在空間上的分布特征. 高/低聚類采用General G指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式：

式中，xi為第i個(gè)監(jiān)測斷面的水質(zhì)值，xj為第j個(gè)監(jiān)測斷面的水質(zhì)值. 當(dāng)z得分(計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù))為正且觀測General G指數(shù)大于期望General G指數(shù)時(shí)，表明我國枯水期地表水在重污染區(qū)發(fā)生空間聚類；當(dāng)z得分為負(fù)且期望General G指數(shù)大于觀測General G指數(shù)時(shí)，表明我國枯水期地表水在輕污染區(qū)發(fā)生空間聚類.

熱點(diǎn)分析工具可以探索地理要素的融合程度和空間聚集的微觀分布規(guī)律，廣泛應(yīng)用于空間結(jié)構(gòu)研究中[34]. 熱點(diǎn)分析采用Getis-Ord Gi*統(tǒng)計(jì)算法，計(jì)算公式：

式中，σ為所有監(jiān)測斷面水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差. 通過Getis-Ord Gi*統(tǒng)計(jì)算法，求得各監(jiān)測斷面的z得分和P值(表示所觀測到的空間模式是由某一隨機(jī)過程創(chuàng)建而成的概率)，進(jìn)而確定高值或低值要素在空間上發(fā)生空間聚類的位置，對研究我國水質(zhì)空間分布具有重要意義.

2 結(jié)果與分析

2.1 我國枯水期地表水水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況

我國枯水期地表水監(jiān)測斷面水質(zhì)信息在各省份的分布情況如圖2所示. 在斷面數(shù)上，長江下游附近省份(江蘇省、湖北省、安徽省、浙江省等)>沿海地區(qū)(遼寧省、山東省等)>內(nèi)陸省份(山西省、重慶市、新疆維吾爾自治區(qū)、西藏自治區(qū)等). 從2月數(shù)據(jù)來看，

圖2 我國31個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)枯水期地表水監(jiān)測斷面水質(zhì)的分布情況Fig.2 Water quality distribution of surface water monitoring sections in 31 provinces in dry season in China

江蘇省具有最多的地表水監(jiān)測斷面，為115個(gè)，占總研究斷面數(shù)的7.5%，其次是湖北省，為106個(gè)，占總研究斷面數(shù)的6.9%.

我國枯水期地表水監(jiān)測斷面水質(zhì)信息在空間上的分布情況如圖3所示. 我國處于GB 3838?2002Ⅰ、Ⅱ類優(yōu)質(zhì)水體主要分布在廣西壯族自治區(qū)、四川省、江西省、貴州省等西部和中部地區(qū)，Ⅲ類水體集中分布在江蘇省、山東省等沿海區(qū)域，Ⅳ類及以上重污染水體多分布在河北省、河南省、山西省和遼寧省等京津唐經(jīng)濟(jì)區(qū)附近. 其中，東北三省、京津冀地區(qū)、山西省、山東省和云南省的Ⅳ類及以上重污染水質(zhì)斷面所占的比例明顯高于其他區(qū)域，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注；新疆維吾爾自治區(qū)、四川省、甘肅省、青海省、貴州省和重慶市則具有最高的Ⅲ類及以下的輕污染水質(zhì)斷面占比，比例接近100%，是我國重要的優(yōu)質(zhì)水源，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)保護(hù).

圖3 我國枯水期地表水監(jiān)測斷面水質(zhì)類別的分布及其在各省份的比例Fig.3 Distribution of water quality categories of surface water monitoring sections in dry season and its proportion in each provinces

2.2 我國枯水期地表水水質(zhì)的空間聚類模式

我國枯水期地表水水質(zhì)的空間聚類模式分析結(jié)果如表1所示. 2021年1月和2月我國地表水監(jiān)測斷面水質(zhì)的Global Moran′s I分別為0.047和0.044，均大于0，表明我國枯水期地表水的水質(zhì)在空間上呈現(xiàn)明顯正相關(guān)；z得分分別為50.97和52.88，均大于臨界值(2.58)，說明枯水期水質(zhì)在空間上表現(xiàn)為顯著的聚集分布規(guī)律；Global Moran′s I分析結(jié)果的P值為0，說明隨機(jī)產(chǎn)生這種空間聚類模式的可能性小于1%，表明Global Moran′s I分析結(jié)果可靠.

表1 我國枯水期地表水監(jiān)測斷面水質(zhì)的Global Moran′s I和General G指數(shù)的分析結(jié)果Table 1 Analysis results of Global Moran′s I and General G indexes of water quality of surface water monitoring section in dry season

2021年1月和2月我國地表水監(jiān)測斷面水質(zhì)的General G指數(shù)觀測值均為0.15，大于其期望值(0.14)，z得分分別為6.70和5.37，均大于0，表明我國枯水期地表水的水質(zhì)在高值區(qū)域(重污染區(qū)域)發(fā)生了空間聚類，說明我國枯水期地表水具有集中的污染區(qū)域，這為我國枯水期地表水的污染區(qū)域識別和集中治理提供了理論依據(jù). General G指數(shù)的P值為0，說明隨機(jī)產(chǎn)生此高聚類模式的可能性小于1%，證明了General G指數(shù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性.

2.3 我國枯水期地表水水質(zhì)的空間分布格局

我國枯水期地表水監(jiān)測斷面水質(zhì)高/低聚類和熱點(diǎn)分析結(jié)果如圖4所示. 由圖4可以看出，高-高聚類點(diǎn)和低-低聚類點(diǎn)、熱點(diǎn)和冷點(diǎn)在空間分布上均具有顯著性差異，二者均被不顯著斷面所在的長條狀區(qū)域分割為具有明顯差異的兩部分. 與胡煥庸線的劃分類似[35]，基于空間聚類和熱點(diǎn)分析結(jié)果，將我國枯水期地表水水質(zhì)依據(jù)上述不顯著斷面所在的長條狀區(qū)域(福建省中部?江西省北部?湖北省?陜西省)為界線粗略地分為2個(gè)部分，界線以東有大量水質(zhì)高值(GB 3838?2002 Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類)斷面聚集為重污染區(qū)域，包括黑龍江省、吉林省、遼寧省、河北省、北京市、天津市、山西省、山東省、河南省、江蘇省、安徽省和浙江省等12個(gè)省級行政單元以及內(nèi)蒙古自治區(qū)東部地區(qū)，界線以西有大量水質(zhì)低值(Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類)斷面分布為輕污染區(qū)域，包括新疆維吾爾自治區(qū)、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、青海省、西藏自治區(qū)、四川省、云南省、貴州省、湖南省、重慶市、廣西壯族自治區(qū)、廣東省和海南省等13個(gè)省級行政單元以及內(nèi)蒙古自治區(qū)西部地區(qū). 福建省、江西省、湖北省和陜西省屬于兩大區(qū)域之間的過渡區(qū)域.

圖4 我國枯水期地表水監(jiān)測斷面空間聚類和熱點(diǎn)分析結(jié)果Fig.4 Spatial clustering and hot spot analysis results of surface water monitoring sections in dry season

空間聚類結(jié)果顯示，高-高聚類點(diǎn)(紅色點(diǎn))在江蘇省、山東省、河南省和遼寧省等地區(qū)最為集中，表明其枯水期地表水水體污染重于其他地區(qū)；低-低聚類點(diǎn)(深藍(lán)色)在甘肅省、貴州省、廣西壯族自治區(qū)等地區(qū)最為集中，表明其枯水期具有良好的地表水水體. 熱點(diǎn)分析結(jié)果顯示，我國枯水期地表水的高熱區(qū)域出現(xiàn)在界線以東地區(qū)，高冷區(qū)域出現(xiàn)在界線以西地區(qū)，揭示出我國枯水期地表水水體污染東西分布的非對稱特點(diǎn)，界線以東地區(qū)是我國枯水期主要的地表水水體污染區(qū)，界線以西地區(qū)則是我國重要的優(yōu)良水質(zhì)來源.

3 討論

3.1 各省級斷面水質(zhì)優(yōu)Ⅲ比率分析

我國枯水期地表水監(jiān)測斷面水質(zhì)優(yōu)Ⅲ比率在省份的分布結(jié)果如圖5所示. 除云南省外，界線以西的省份斷面水質(zhì)優(yōu)Ⅲ比率均高于0.8，為優(yōu)良水體；除浙江省外，界線以東省份的斷面水質(zhì)優(yōu)Ⅲ比率均低于0.8. 這是由于云南省礦產(chǎn)資源的大量開發(fā)造成了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞，而喀斯特地貌的存在，使生態(tài)恢復(fù)治理難度加大[36]. 浙江省的優(yōu)良水體則主要得益于政府對水環(huán)境保護(hù)的重視[37-38]和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演進(jìn)[39].以水質(zhì)優(yōu)Ⅲ比率0.9為標(biāo)準(zhǔn)，各省份斷面水質(zhì)優(yōu)Ⅲ比率的分布具有明顯的分界線，且分界線位置與污染區(qū)域劃分界線基本一致，證明了我國枯水期地表水污染區(qū)域識別結(jié)果的準(zhǔn)確性.

圖5 我國枯水期各省份的水質(zhì)優(yōu)Ⅲ比率(1月和2月的平均值)Fig.5 Water quality excellent Ⅲ ratio in dry season in provinces (average of January and February)

3.2 我國枯水期監(jiān)測斷面水質(zhì)與地表水資源分布的關(guān)系

利用國家統(tǒng)計(jì)局(http://www.stats.gov.cn)發(fā)布的2020年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》，獲取了我國各省份的地表水資源量和廢水中污染物排放量，粗略計(jì)算了各省級地表水的單位水資源量納污量(見表2). 對比枯水期斷面水質(zhì)，地表水資源量排名前五的省份均位于輕污染區(qū)域，除廣東省外，其余4個(gè)省份的斷面水質(zhì)優(yōu)Ⅲ比率均高于0.9；除寧夏回族自治區(qū)外，地表水資源量排名后五位的省份均位于重污染區(qū)域，天津市地表水?dāng)嗝娴乃|(zhì)優(yōu)Ⅲ比率在2月甚至低于0.7. 這主要是由枯水期水資源的東西分配和利用差異所導(dǎo)致，在下游地區(qū)干旱時(shí)期，大量水資源向農(nóng)田輸送也進(jìn)一步加重了河流水量缺乏和水環(huán)境污染[40]. 有研究表明，鄱陽湖在豐水期和枯水期的月水量差異為4～7倍[41]，湖泊水量和鹽度的變化會影響浮游植物的種類、豐度以及水生生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)行[42].

3.3 污染區(qū)域與單位水資源量納污量分析

以各省份的單位水資源量納污量來表征各省份排污的影響程度[43]. 由表2可見，單位水資源量納污量與污染區(qū)域劃分關(guān)系密切，表現(xiàn)為重污染區(qū)內(nèi)的12個(gè)省份中有10個(gè)為單位水資源量納污量排名前50%的省份，占重污染區(qū)省份數(shù)的83%，其平均單位水資源量納污量為1.19×104t/(108m3)；輕污染區(qū)內(nèi)的13個(gè)省份中有10個(gè)為單位水資源量納污量排名后50%的省份，占輕污染區(qū)省份數(shù)的77%，其平均單位水資源量納污量為0.053×104t/(108m3). 這表明重污染區(qū)和輕污染區(qū)存在明顯的廢水排污差異，重污染區(qū)域的單位水資源量納污量顯著高于輕污染區(qū)，受污染斷面基本位于重污染區(qū)，而無污染斷面大多位于輕污染區(qū).

表2 我國地表水資源量和單位水資源量納污量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 The surface water resources and pollution capacity per unit of water resources in each provinces

3.4 我國枯水期地表水水質(zhì)區(qū)域識別的合理性分析

劃分后我國枯水期兩個(gè)地表水污染區(qū)域的水質(zhì)顯著不同(見圖6)，東部重污染區(qū)主要水質(zhì)類別為GB 3838?2002 Ⅲ類，1月和2月的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.10和1.08，西部輕污染區(qū)主要水質(zhì)類別為Ⅱ類，1月和2月的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.94和0.96. 對數(shù)據(jù)進(jìn)行雙樣本T檢驗(yàn)，得出我國枯水期兩個(gè)地表水污染區(qū)域的水質(zhì)類別存在顯著不同，重污染區(qū)域的水質(zhì)類別顯著高于輕污染區(qū)域(P<0.05). 以2月地表水水質(zhì)數(shù)據(jù)為例，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)不同污染區(qū)域的斷面水質(zhì)，結(jié)果顯示：輕污染區(qū)域中劣于Ⅲ類水質(zhì)的斷面為61個(gè)，占其全部斷面的9.8%，重污染區(qū)域中劣于Ⅲ類水質(zhì)的斷面為172個(gè)，占其全部斷面的24%，占比是輕污染區(qū)的2.4倍；輕污染區(qū)域中劣于Ⅳ類水質(zhì)的斷面為14個(gè)，占其全部斷面的2.2%，重污染區(qū)域中劣于Ⅳ類水質(zhì)的斷面為50個(gè)，占其全部斷面的7.1%，占比是輕污染區(qū)的3倍. 可見，越是嚴(yán)重的水質(zhì)污染，發(fā)生在重污染區(qū)域內(nèi)的概率越大，因此重污染區(qū)域是我國枯水期地表水水體污染治理需要重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域. 該研究識別的我國枯水期地表水水質(zhì)污染區(qū)域間污染程度顯著不同，這為劃定跨行政區(qū)的水質(zhì)管理區(qū)提供了理論和實(shí)證依據(jù).

進(jìn)一步計(jì)算各監(jiān)測斷面間水質(zhì)類別的相關(guān)系數(shù)(見圖6)，結(jié)果顯示，相同污染區(qū)監(jiān)測斷面間的相關(guān)系數(shù)較高，不同污染區(qū)監(jiān)測斷面間的相關(guān)系數(shù)較低. 以2月地表水水質(zhì)數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行斷面間水質(zhì)類別的相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，輕污染區(qū)域內(nèi)相關(guān)系數(shù)的平均值為0.83，重污染區(qū)域內(nèi)相關(guān)系數(shù)的平均值為0.47，輕污染區(qū)域和重污染區(qū)域間相關(guān)系數(shù)的平均值僅為0.45，表明空間聚類和熱點(diǎn)分析方法能夠?qū)⒕哂邢嗨扑|(zhì)類別的監(jiān)測斷面聚集在一起，而將相似度較低的監(jiān)測斷面區(qū)別開來. 另外，部分監(jiān)測斷面之間即使屬于不同區(qū)域，也具有較強(qiáng)的相關(guān)性，而部分監(jiān)測斷面之間即使屬于相同區(qū)域，相關(guān)性也較弱. 這說明我國枯水期地表水污染具有顯著的跨行政區(qū)劃特征，區(qū)域協(xié)同治理對于區(qū)域地表水水質(zhì)的改善非常必要，區(qū)域協(xié)同治理中區(qū)域的定義應(yīng)當(dāng)以水質(zhì)污染特征進(jìn)行劃分，而不應(yīng)僅局限于城市行政區(qū)劃[44].

圖6 不同區(qū)域水質(zhì)類別占比曲線和監(jiān)測斷面水質(zhì)相關(guān)性熱力圖Fig.6 Proportion curve of water quality categories in different regions and water quality correlation thermodynamic diagram of monitoring section

3.5 政策建議

我國枯水期地表水水質(zhì)呈現(xiàn)東部污染重于西部、污染區(qū)域較為集中的特點(diǎn). 可將我國枯水期地表水治理按區(qū)域粗略劃分等級，東部重污染區(qū)域列為優(yōu)先治理區(qū)，在地表水水體恢復(fù)項(xiàng)目申報(bào)、水體治理資金撥款等政策上適當(dāng)調(diào)高優(yōu)先級. 另外，可將東部重污染區(qū)域列為重點(diǎn)地表水水質(zhì)觀察和考量對象. 對于西部輕污染區(qū)域，應(yīng)持續(xù)監(jiān)管當(dāng)?shù)仄髽I(yè)排污，防止優(yōu)良水體被污染，走上先污染后治理的道路. 此外，在重污染區(qū)域和輕污染區(qū)域兩區(qū)域間，保持?jǐn)?shù)據(jù)共通，防止上游污染被大量帶入下游而加重重污染區(qū)域的地表水水體污染程度，給下游地表水的治理帶來困難.

4 結(jié)論

a) 我國枯水期地表水水質(zhì)空間分布呈現(xiàn)明顯的非對稱性特征，中部和西部地區(qū)以GB 3838?2002Ⅰ、Ⅱ類水質(zhì)斷面為主，東部和東北地區(qū)以Ⅲ、Ⅳ類水質(zhì)斷面為主，西部地區(qū)水體斷面的水質(zhì)優(yōu)Ⅲ比率顯著高于東部地區(qū).

b) 空間自相關(guān)分析結(jié)果表明，我國枯水期地表水水質(zhì)具有正向高聚集格局，說明我國具有集中的水污染區(qū)域；空間聚類和熱點(diǎn)分析結(jié)果表明，以不顯著斷面所在區(qū)域，即福建省中部?江西省北部?湖北省?陜西省的長條狀區(qū)域?yàn)榻缇€，可以粗略地將我國枯水期地表水水體劃分為東部重污染區(qū)和西部輕污染區(qū)兩大區(qū)域. 此空間格局與我國地表水資源量和水體納污能力的差異有關(guān).

c) 重污染區(qū)域的水質(zhì)污染程度在統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著(雙樣本T檢驗(yàn)中P<0.05)高于輕污染區(qū)域，重污染區(qū)域內(nèi)和輕污染區(qū)域內(nèi)斷面水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性(分別為0.47、0.83)明顯高于兩大區(qū)域間斷面水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性(0.45)，證明了空間格局識別結(jié)果的準(zhǔn)確性.

d) 對我國枯水期地表水資源環(huán)境管理的建議為，東部重污染區(qū)以水污染治理為主，西部輕污染區(qū)以水質(zhì)長效改善保持為主.