□高 靜

一、Theil指數(shù)在水污染調(diào)查和評價中的應用現(xiàn)狀

我國工業(yè)經(jīng)濟的不斷發(fā)展同時也加速了環(huán)境污染，由于人均收入的上升，污染物排放強度也在不斷加劇。國內(nèi)外學者調(diào)查了污染物的排放強度并發(fā)現(xiàn)，有明顯下降的趨勢。ZAIM、HETTIGE等[1～2]根據(jù)污染物的排放強度來進行探究，用全球工業(yè)水污染數(shù)來取代傳統(tǒng)的污染物排放總量，并將其視作評價經(jīng)濟生產(chǎn)活動環(huán)境效率的指標，還利用數(shù)據(jù)包絡方法(也即是DEA)來對美國四十個州的眾多污染排放強度進行評析。由于俄羅斯調(diào)整了工業(yè)產(chǎn)業(yè)結構，在20世紀90年代CHERP等評價給大氣污染物的排放強度帶來了影響。我國的一些學者也利用多種探究方法分析了污染物的排放強度。魏光輝、張洛晨、姜振盈等[3～4]采用統(tǒng)計分析方法評析我國四種工業(yè)污染物的排放強度和工業(yè)結構變化的關聯(lián)；并針對我國46個主要城市1993～2006年人均GDP與七種工業(yè)污染強度指標，采用冪函數(shù)模型做了相應的曲線擬合，并強調(diào)“效率彈性系數(shù)”可以很好地衡量工業(yè)污染的排放控制程度和城市經(jīng)濟的關系。鄧銘江、周海鷹、徐海量[5]利用綜合評價方法對我國某區(qū)域內(nèi)的每個工業(yè)部門排放污染物的強度進行計算，并且將每個部門的GDP貢獻率緊密結合起來，采取K-means算法把工業(yè)部門劃分成四種類型。雷雨[6]不僅探究了遼河流域節(jié)約用水、減少排放的生產(chǎn)能力，還探究了其主要行業(yè)產(chǎn)生污染的強度。不同地方排放污染物的強度不同，針對這種情況，熊宇斐等[7]既著眼于經(jīng)濟發(fā)展情況，也著眼于工業(yè)污染物的排放強度上，對我國東部、中部和西部這三個地區(qū)的不同做了對比分析，并發(fā)現(xiàn)于空間上的東至西而言，工業(yè)污染的排放強度不斷地上升。王福勇等[8]采取均方差賦權法評價了以下重要污染物的排放強度，并且還評析了每個地方的污染物排放強度是否有下降的能力以及中塔里木鄉(xiāng)與蓋孜庫木鄉(xiāng)這兩個地方的不同。冷靜超等[9]利用省級面板數(shù)據(jù)對工業(yè)污染物排放強度在中、東地區(qū)的不同做了分析，探究顯示：由于教育水平、經(jīng)濟發(fā)展的提高，所以工業(yè)污染物的排放強度也在不斷降低，但是如果經(jīng)濟發(fā)展到相應的程度，想要確保排污強度降低必須要憑借良好的分工協(xié)作關系。王遠見，焦偉等人[10～13]將中國的沿海地帶視作探究對象，利用多種方法分析了經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)情況，這些方法包括曲線擬合法、綜合評價法等，探究了哪些因素會給水污染的排放水平和地區(qū)差異帶來影響。

綜上而言，根據(jù)污染物排放強度的探究，當前中國和外國選擇的變量基本上都是單一的或者是眾多污染物排放的總的數(shù)量，環(huán)境指標基本上都是眾多污染物的綜合指標，并且大多都是探究工業(yè)污染強度，利用的探究方法也不單一，有曲線擬合法、綜合評價法等，然而就Theil指數(shù)的水污染排放強度的不同而言，這方面的探究還不系統(tǒng)。最近幾年，我國逐漸重視水污染減排情況，在2015年頒布了歷史上最為嚴重的《水污染防治行動計劃》，并規(guī)定至2020年全中國的水環(huán)境質(zhì)量將得到很好的改善，并提出當?shù)卣畱撝匾暛h(huán)境的治理，將任務進行很好地分解，各政府應該簽署水污染防治目標責任書，每年進行定期的考核，考核要分海域、分區(qū)域和分流域來具體實施。此探究不斷改善了Theil指數(shù)，至于各個地區(qū)應該響應《水污染防治行動計劃》、有針對性地制定有效的方案。

二、數(shù)據(jù)來源和研究方法

(一)對塔里木干流上游地區(qū)排污口的基礎調(diào)查。肖夾克到英巴扎的上游地區(qū)，此處是塔里木河干流的河水污染源，從排干的年污水排放量來看，這些地方均超過一千萬t，具體包括以下地區(qū)：塔南干排、庫新沙總干排、塔北截洪排、塔北二截排、老多浪排渠、十四公里退水渠、阿瓦提總排干。從表1能夠知道，排水量最大的是庫新沙總干排和阿瓦提總排，它們都可以達到3.624億m3，從總排入污水量來看，它們占其57.8%。

數(shù)據(jù)來源：公開整理

(二)排污特性。

1.排污類型。因為塔里木河上游的污染性工業(yè)不大，其水質(zhì)污染基本上完全是農(nóng)田排水所導致的[5]，對結果進行分析能夠知道，氟化物、可溶性總固體、總硬度等是污染河水的主要物質(zhì)。

2.排污方式。從塔里木河兩岸的農(nóng)田排水來看，完全是通過排水渠匯集至干排里，然后再直接進入塔里木河干流，當前沒有進行何種有效的處理。

3.排污規(guī)律。對塔里木河干流農(nóng)田排水量進行分析并從中知道，20世紀90年代以來，由于不斷開墾新的荒地，并且這些土地基本上都是重鹽或者均是重堿地帶，所以在農(nóng)田里也會出現(xiàn)眾多的鹽水，并且這種情況在不斷的增加。

與此同時，對每年里不同時間的排放量進行觀察并具體了解到，通常排放量最大的季節(jié)是在秋季，春季會面臨枯水季節(jié)，此季節(jié)到七月份洪水到來之前的這段時間，排放的污水都不多。比如庫新沙總排干，對每年中不同時段的污水排放量進行分析可以知道(如表2所示)，排放量最大的是八月份，其次是三月份和九月份，再次是十、十一月份，體現(xiàn)出顯著的變化規(guī)則。

表2 庫新沙總排干排水量年平均分配統(tǒng)計表

數(shù)據(jù)來源：公開整理

(三)排污口污水污染物分析。本文參考了《全國水資源保護規(guī)劃大綱》，其排放標準參考了《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)、《地面水環(huán)境質(zhì)量標準KGB3838-88)、《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》(GB5084-92)和《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-58)等。根據(jù)中華人民共和國污水綜合排放標準指定方法可以知道，針對農(nóng)田排水，選擇十八種指標做了測試。

表3 塔里木干流上游排污口水質(zhì)測定統(tǒng)計

數(shù)據(jù)來源：公開整理

從表3結果中能夠看出，塔里木河上游農(nóng)田排水里有害物質(zhì)的含量有許多，例如總磷、總氮、六價鉻、揮發(fā)酚和氰化物等，但整體污染物質(zhì)都沒有高出國家污水綜合排放標準，目前最高僅占國家標準的1/10，個別污染物質(zhì)低于標準的1%，尚不足影響塔里木河沿岸工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，對生活飲水不會產(chǎn)生直接影響，為此，以上污染物排放物質(zhì)暫并不將其視作評價參數(shù)，其它的具體污染物含量測定結果如表3所示。因為污染物排放強度縮小了人口規(guī)模和地區(qū)經(jīng)濟的不同，和排放污染物的總量進行比較，其更好地體現(xiàn)某個地方社會發(fā)展的具體情況，并且便于各個地方的比較。Theil指數(shù)最開始用來權衡每個地方經(jīng)濟發(fā)展水平的不同，其好處是能夠從各種尺度來分解區(qū)域的不同，并且融合眾多的空間尺度，以此同時測度每組的貢獻度。

三、基于Theil指數(shù)的水污染物排放強度區(qū)域差異

(一)COD排放強度區(qū)域差異。從圖1可知，塔里木河上游地區(qū)COD的排放強度有顯著不同，在2015～2018年，TP由0.0611降低至0.0462，降低的幅度是24%，TBR由0.0346降至0.0199，降低的幅度是42%，說明不管是COD排放強度的區(qū)域、還是總體差異均在不斷降低。然而TWR由0.265降至0.0263，降低的幅度是0.94%，沒有很大的變化幅度，顯示COD區(qū)域里的不同有所降低，但是降低的幅度很小。由此可知，COD的TP和TBR的變化趨勢一樣，說明區(qū)域間不同的降低會導致COD總體差異降低。2015～2016年，TWR低于TBR，然而在2011年之后TBR低于TWR，這是因為2015年統(tǒng)計數(shù)據(jù)里有農(nóng)業(yè)污染源，會給區(qū)域間的不同帶來影響。

圖1 阿拉爾市與沙雅縣COD排放總體趨勢對比

相同區(qū)域里農(nóng)業(yè)污染源COD排放強度有很大的不同，因為沙雅縣經(jīng)濟落后于阿拉爾市，然而沙雅縣的主要經(jīng)濟是第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，其中還有農(nóng)業(yè)源會使沙雅縣和阿拉爾市出現(xiàn)區(qū)域的不同。

(二)氨氮排放強度區(qū)域差異。圖2和圖3體現(xiàn)出氨氮排放強度TBR、TWR和Tp的變化情況。就2015～2018年而言，TBR、TWR及和Tp的波動不大，但總的來看是下降的。Tp由0.0508降至0.0272，降低的幅度是46%；TBR由0.0306降至0.0149，降低的幅度是51%；TWR變化幅度小，由0.0201降至0.0123，降低的幅度是39%。

圖2 氨氮排放強度Theil指數(shù)不同年份變化趨勢

由此可以看出，氨氮排放強度的區(qū)域內(nèi)不同低于區(qū)域間不同，氨氮區(qū)域間的不同和總體的不同規(guī)則一樣，并且就總體差異而言，區(qū)域間的差異占據(jù)主導的地位。

從圖1能夠知道，針對區(qū)域里差異貢獻率，阿拉爾市大于沙雅縣。從2015～2018年來看，阿拉爾市的貢獻率不斷增加，由51.79%增至67.83%，說明阿拉爾市內(nèi)部的差別在不斷增加，并且就區(qū)域內(nèi)差異而言它有著主要的地位；沙雅縣的貢獻率變化幅度不大，大致在13%～17%，顯示沙雅縣內(nèi)部差異不大。

四、結果與分析

(一)排污口污水污染物評價。按照我國污水綜合排放標準(GB8978—1996)分析和評價了塔里木河干流農(nóng)田排污口的具體排污現(xiàn)狀，例如污水所含污染物的濃度和它的種類、所排污水量等。進而掌握超過標準的污染因子、具體的污染物質(zhì)。

此外，西周燕國考古發(fā)掘中，出土了許多鑄銅所用的陶范[8]38。1995年在琉璃河居址在F10和F11區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了陶范，其中有青銅容器范。標本F10T1324⑨:14夾細砂，紅色，刻有卷云紋，殘高4、殘寬3.7厘米、厚2.5厘米[9]12-15。這說明古城址中有規(guī)模不小的鑄銅作坊存在，極可能為王室所有。在北京的鎮(zhèn)江營與塔照遺址，也發(fā)現(xiàn)1件殘?zhí)辗?，殘長8厘米、殘寬4.6厘米[10]364。說明此地亦有鑄銅作坊存在過。眾多的鑄銅作坊，勢必需要充足的礦源，亦從側面說明燕國境內(nèi)擁有豐富的礦產(chǎn)資源。正因西周燕國境內(nèi)，銅、鉛、錫等礦產(chǎn)資源豐富，才使得燕國青銅鑄造業(yè)迅速發(fā)展。

1.評價參數(shù)的選擇。因為農(nóng)田排水是造成塔里木河的主要污染原因，所以選取多種評價參數(shù)，例如氨氮、化學耗氧量、pH值、礦化度等。

2.評價標準及方法。

(1)評價標準。就國家的標準而言，污水綜合排放未提及農(nóng)田污水排放標準，所以在對排放超標情況進行評價的過程中能夠參照中華人民共和國污水排放標準里的一些指標，同時還要結合具體情況來進行，例如農(nóng)田灌溉的國家標準、漁業(yè)的國家標準。

(2)評價方法。把每一個排污口的污染物濃度與有關水質(zhì)標準、我國排放污水的標準做詳細的比較，這便是具體的評價方法。

3.評價結果分析。在農(nóng)田排水里氯離子是最為重要的污染物，再就是化學耗氧量、硫酸根。對比了所含氟的量和地面的水質(zhì)標準。表4結果顯示：庫新沙總排干的氯離子、硫酸根和化學耗氧量均超過標準，前兩者分別超過標準1.42和0.38倍，后者不符合一級排放標準；阿瓦提總排干的氯離子和化學耗氧量超過標準，前者超過標準0.7倍，后者不符合二級排放標準，超過0.71倍，同時氟的含量太多，不符合地面水質(zhì)的三級標準；塔南干排的氯離子和硫酸根分別超標1.11倍和0.09倍；塔北二截排氯離子也不符合標準，超過了0.68倍，氟所含的量也太多，不符合地面五級水質(zhì)標準；老多浪排渠和塔北截洪排的氯離子分別超標0.12倍和1.22倍。

表4 主要排污口的年排污總量(單位：萬噸)年

因為塔里木河干流未匯入別的支流，所以將每個排污口排出的污染物的數(shù)量加起來便是塔里木河干流所能夠承擔的污染物的數(shù)量。

從表4能夠知道，塔里木河干流每一年能夠接納大致824.68萬溶解性總固體，大約有197.98萬鎂、鈣等陽離子，159.34萬硫酸根。從總排放量的大小能夠了解到，庫新沙總排干位居第一，每一年的總排放量達到265.2萬；位居第二的是阿瓦提總排干，每一年的總排放量達到230.9萬；位居第三的是塔北截洪排干，每一年的總排放量是182.1萬；位居第四的塔南排干，每一年的總排放量是85.3萬；其它三個排污口每年的排污量都不是很大，加起來才有71萬多點。將位居前三的排污口加起來，其總的排污量是678.2萬，它們也是塔里木河干流最為重要的排污源頭。

(二)水污染物排放強度與其差異指數(shù)的相關性分析。為了讓COD、氨氮排放強度和差異指數(shù)等項目得到有效探索，需要將二者通過散點圖的形式體現(xiàn)(如圖3所示)。COD、氨氮強度和相對應的Tp成正比例關系，由此表明，當塔里木河上游地區(qū)以及氨氮排放強度減小時，總體的差異也在隨之減小。伴隨經(jīng)濟大發(fā)展，國家對環(huán)保的支持力度加大，產(chǎn)業(yè)結構也得到優(yōu)化和升級，水污染減排效果也得到大力推進，對于塔里木河地區(qū)，上游的COD也在逐步變化，而且排放強度也在逐漸下降，甚至伴隨經(jīng)濟的發(fā)展變化，區(qū)域和區(qū)域之間的差異也會縮小。這種情況也是環(huán)保污染減排必然要達到的。

圖3 COD排放強度及TP散點圖

從上述分析可知，塔里木河干流的上游是重要的污染源，其重要的污染源毫無疑問是農(nóng)田排水，有硫酸根和氯離子等主要的污染物；從排水渠來看，排污量稍大的是阿瓦提總排干和庫新沙總排干，并且超標最多的是后者中的氯離子，接下來有阿瓦提總排干，還有塔北截洪排干，對于這些情況應該迅速找到相應的治理措施，避免過多地污染塔里木河干流。

(三)水污染物排放強度區(qū)域差異成因分析。通過分析Theil指數(shù)，水污染的排放在塔里木河區(qū)域差異性非常大，根據(jù)新疆區(qū)域內(nèi)實際情況來看，總結出了影響塔里木河上游地區(qū)水污染減排產(chǎn)生差異的因素。

1.國家水污染物總量控制力度加強。由于我國城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟的發(fā)展，導致水污染排放量總體上升，國家也在加大力度控制。其中，水污染程度是否得到控制的一個重要指標就是水污染處理設施設備的運營情況。國務院在2007年頒發(fā)了《全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設“十一五”規(guī)劃》，增加了3,320億元的投資，于是在全國各地，很多大型的污水處理投資項目都得到了建設投資；在“十一五”期間，污水處理行業(yè)處于一個發(fā)展高峰階段，達到了500.4座的平均建設速率。接著，國務院又在2011年以后發(fā)布了《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》和《“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃》等文件，各種建設的投資達到了4,300億元。到2015年時，在全國污水處理建設項目投資就達到了4,136座的資金，污水處理能力總量達到了1.2X108m3/d。特別是2015年頒布實施了《水污染防治行動計劃》之后，污水治理進入了新常態(tài)。這些情況都是導致塔里木河上游地帶COD和氨氮總排放量差異縮小的因素所在。

2.污染排放程度會受到產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級的影響。從產(chǎn)業(yè)結構來分析，SOR在沙雅縣和阿拉爾市處于上升趨勢，對于產(chǎn)業(yè)結果的優(yōu)化程度，沙雅縣小于阿拉爾市。產(chǎn)業(yè)結構的升級方面，SUR在阿拉爾市呈現(xiàn)整體升高趨勢，對于沙雅縣的SUR變化情況是先降低后升高，由此可知，對于它們的產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級都沒有阿拉爾市良好，阿拉爾市的優(yōu)化升級導致了它本身的耗能高、排放量大和產(chǎn)業(yè)污染大等情況，對于沙雅縣和塔里木鄉(xiāng)以及蓋孜庫木鄉(xiāng)的變化情況，污染排放的變化情況受到了產(chǎn)業(yè)結構的快速調(diào)整的影響。

3.區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不平衡。在經(jīng)濟發(fā)展方面，新疆地區(qū)區(qū)域性表現(xiàn)明顯，在上游地帶，水污染的排放和經(jīng)濟情況的變化關系不同。通過觀看2015～2018年水污染排放的情況，將其與中下游地區(qū)的國際生產(chǎn)總值相比，把不同區(qū)域的COD氨氮排放情況和經(jīng)濟變化情況大體分為4類，這四種類型分別是低排放低增長、高排放高增長、高排放低增長、低排放高增長。對于COD排放強度和經(jīng)濟增長，由于阿拉爾地區(qū)經(jīng)濟增長模式比較分散，所以有四種模式，但主要體現(xiàn)低排放低增長和高增長兩種模式；沙雅縣主要體現(xiàn)高增長。對于氨氮排放和經(jīng)濟增長來說，阿拉爾市有三種模式，其中主要體現(xiàn)低排放低增長和低排放高增長；其中沙雅縣大多數(shù)是高排放和高增長。

4.區(qū)域間協(xié)調(diào)機制不完善。對于污染減排方面，塔里木河區(qū)域交流機制和平臺不多，讓區(qū)域污染減排的效率差距得到了加劇。這樣一來，讓經(jīng)濟體制在技術和資源方面的優(yōu)勢得到發(fā)揮，阿拉爾市與沙雅縣在區(qū)域合作方面，依靠技術援助、環(huán)保資金和排污權交易得到了很大促進，這樣就達到了區(qū)域間水污染減排的雙贏作用，也讓相互之間得到了互補，讓區(qū)域間差距大大減小。

五、結論

(一)氨氮的整體排放和塔里木河上游地區(qū)COD出現(xiàn)了整體下滑，可是這兩者在空間上排放不均勻。對于排放強度方面，沙雅縣遠遠低于阿拉爾市，關于COD的排放強度方面，阿拉爾市要大于沙雅縣，關于氨氮強度排放方面沙雅縣小于阿拉爾市。

(二)2015～2018年，就COD排放強度總體差異與區(qū)域間差異而言，它們在不斷地縮小，區(qū)域內(nèi)差異也沒有很大的變化。就總體差異而言，區(qū)域間差異是主導地位。從區(qū)域內(nèi)差異的貢獻率來看，不同區(qū)域里的COD排放強度有極大的差別，2015～2016年體現(xiàn)在阿拉爾市小于沙雅縣；由于增加了農(nóng)業(yè)源統(tǒng)計，2016～2018年間貢獻率體現(xiàn)出沙雅縣小于阿拉爾市。

(三)2015～2018年，總體而言氨氮排放強度的區(qū)域內(nèi)差異、區(qū)域間差異和總體差異在不斷降低。在總體差異里區(qū)域間的差異有著主要的地位。氨氮排放強度差異在不同的區(qū)域內(nèi)部有不同的表現(xiàn)，沙雅縣小于阿拉爾市，就區(qū)域內(nèi)差異而言阿拉爾市有重要的地位。

(四)COD、氨氮的排放強度和它們所對應的Tp有正相關。塔里木河上游地區(qū)氨氮與COD的排放強度不斷地降低，與此同時各個地方的差異也在不斷縮小。

(五)導致各個地方水污染物排放強度不同的具體原因。我國重視控制水污染物的總量；污染物排放強度格局受到產(chǎn)業(yè)結構的影響；各個地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展差異；缺乏完善的區(qū)域協(xié)調(diào)機制。