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摘要：综合国内外水环境污染源解析研究与应用的进展,综述了源解析方法的发展趋势及在水环境中的应用加以展望。
关键词：水环境；源解析；污染
中图分类号：X131.1 文献标识码：A 文章编号：
0前言
近年来，我国流域河流污染问题日益突出，河流面临着有机污染物、重金属、农药等污染物所带来的巨大压力。控制和消除河流污染源是防止污染的根本措施。流域河流污染源解析就是识别流域河流污染物及其来源的因果对应关系，以提出减少和控制流域河流污染物输入的途径和措施。
1不同类型污染源解析方法
凡对环境质量可以造成影响的物质和能量输入，统称污染源；输入的物质和能量，称为污染物或污染因子。影响地面水环境质量的污染物按污染性质可以分为持久性污染物、非持久性污染物、水体酸碱度(pH值)和热效应四类。本文重点从以PAHs为代表的持久性有机污染物、以重金属类为代表的持久性无机污染物、以氮磷为主的非持久性污染物为主要对象，分别讨论了不同类型污染物的源解析方法。
1.1持久性有机污染物持久性有机污染物是指人类合成的能持久存在于环境中、通过生物食物链(网)累积、并对人类健康造成有害影响的化学物质。很多持久性有机污染物不仅具有致癌、致畸、致突变性，而且还具有内分泌干扰作用。PAHs是一种重要的致癌有机物，具有低水溶性、高辛醇-水分配系数、高沉积物-水分配系数和较低的蒸汽压，它可以通过大气沉降、城市污水排放以及雨水冲刷作用进入水体，对整个生态系统的健康造成威胁。水体中多环芳烃呈3种状态：吸附于颗粒物、溶解态、乳化态，吸附态占优势并最终归于沉积物。PAHs的理化性质决定了其从源到沉积物(受体)会经历一系列物理化学变化过程，主要是沉积物PAHs向水体释放、光化学反应和生物降解反应。由于PAHs与沉积物颗粒物之间较强的吸附作用，通常第一种反应被忽略。就后2种反应而言，不仅不同PAHs的反应速率不相同，而且同一种PAHs在不同迁移扩散过程中的反应速率也不相同。BaP比BeP易于降解，蒽比菲易于降解；来自石油的PAHs比燃烧生成的PAHs易于降解；菲在2个受体处(BR4和BR6)的半衰期分别为0.26和0.089年，而BaP则分别是O.7和0.25年；PAHs的气态和溶解态比颗粒物吸附态易于降解。针对这种情况，研究者通常有3种做法，一是考虑到源与受体距离越近，忽略PAHs的降解；二是在成分谱中剔除易降解且挥发性大的PAHs如萘；三是在方程中纳入降解因子α。
水环境中的PAHs的源解析多集中于沉积物，应用的方法和模型主要有比值法、CMB模型以及多元统计法等。比值法多用于定性解析，化学质量平衡法(cMB)要求源的成分谱较全面，而多元统计法则要求输入的数据较多。由于缺乏各污染源较完整的PAHs成分谱，且PAHs易发生化学反应，所以CMB法难以广泛推广，而多元统计不对源成分谱要求低，且不需要考虑PAHs的降解，因而具有推广价值。
近年来，国内外科研工作者对PAHs的源解析虽有一些研究，但在水环境PAHs的源解析方面所作的工作还很少，对于地表水，尤其是欧洲和北美的河流、湖泊、海湾等水体中PAHs的来源进行了较为广泛的研究。目前，国内对于PAHs源解析的研究主要集中于大气、土壤和沉积物，对流域水环境中PAHs源解析的研究较少，杨玉霞等曾选用比值法对水环境中PAHs进行定性源解析研究，清华大学对金沙江溶解态PAHs作了来源初步探讨，沈琼等以北京市通州区河流为研究对象，应用比值法定性分析了通州河流队PAHs的来源种类，并且应用多元统计方法半定量地探讨了不同来源PAHs对通州河流PAHs总量的贡献。目前，有关水环境中PAHs源解析的研究，还没有建立各类污染源的完整成分谱。另外，PAHs在沉积物中的分配平衡是一个长期的过程，而以沉积物为介质进行的源解析结果，只能告诉我们历史上前一时段内对受体有主要贡献的污染源。在环境保护和管理过程中对决策有重要影响的恰恰应该是当前对受体有主要贡献的污染源。溶解态和乳化态的PAHs比吸附态PAHs更能及时反应当前污染信息，但水体流动性为建立模型造成一定困难。因此实时源解析方法有待进一步研究。
1.2持久性无机污染物持久性无机污染物主要来自农药、医药、仪表及各类有色金属矿山的废水，如汞、镉、铬、铅、砷等各种重金属离子毒物，它在水中比较稳定，是污染水体的剧毒物质。
重金属污染物进入水体后，有相当一部分被悬浮物吸附，这部分污染物在水流作用下被输送到河口地区时，由于特殊的水动力环境和复杂的化学环境，大量悬浮物在这里絮凝沉降下来，污染物也随之转移到沉积物中。沉积物中重金属含量的高低，一方面与流域的重金属背景值有关，另一方面与工业企业排出的污染物有关。这些污染物在一定条件下重新释放回水中形成二次污染。弄清这些污染物的来源及其贡献率，为河流水环境质量控制提供科学依据，一直是环境界所关注而又未得到很好解决的问题。黄小平将大气环境研究中的IDNN模型移植到水环境的沉积物污染研究中，并分析了伶仃洋沉积物重金属污染元素的来源及其贡献率。
1.3非持久性污染物非持久性污染物主要来自食品工业、化肥、造纸工业、化纤工业排放的废水及生活污水，如氮、磷、碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素、纤维素等。金菊良提出了用基于加速遗传算法的投影寻踪对应分析方法（PP-CFA)，并将该方法应用于流域营养物质(氮、磷)地表径流输入与不同土地利用方式之间的解析和流域河流河水中富营养话盐分组成及其输入特征的解析，结果表明，PP-CFA的操作比较简单、准确度也更易得到保证，在流域非点源污染源解析中具有一定的应用价值。
2流域河流污染物源解析技术路线探讨
2.1受体及污染源的社会调查通过认真细致的社会调查可以初步明确对受体有贡献的污染源及其污染历史。具体的调查内容随水体不同有相应的变化，内容主要有被调查水体的河段概况：如地理位置、气候特征(平均气温、降水量、蒸发量和主要风向)、流域面积、径流量、含沙量、丰(枯、平)水期等；受体地区的排污状况，如周围有哪些主要排污管道直接进入水体、有哪些排放的污染源，以及这些污染源污染防治历史。
2.2确定污染源类型并测量成分谱虽然在理论上任何2个污染源所产生的成分谱都有差异，但是模型及其解析方法决定了我们只能得到某种类型污染源而不是具体的污染源的贡献率。根据社会调查结果以及PAHs的性质，我们可以确定主要污染源的类型并测定其成分谱。
2.3进行源解析在将数据纳入受体模型以前，还要根据实际情况进行上文所述的必要修正，然后通过模型运算得出各类污染源对受体的贡献率。
2.4结果验证一般有2种途径：一是根据社会调查验证解析结果是否基本符合实际情况；二是将解析结果与其他模型的解析结果作对照，看是否有显著性差异。
3结束语
我国在水环境源解析方面的研究工作起步較晚，在某些方面还存在不足。由于对流域河流水污染问题的日益重视，国内外对水环境污染源解析的研究都正在加强，发展新的源解析技术、探讨水环境污染物的来源和对水质影响的机理是当前所面临的新课题。源解析模型解法和程序，各类污染源成分谱等基础性研究有待于进一步加强，同时还应该在原有模型的基础上进一步优化它，使它能更加真切的反映各种不同类型污染的来源，以便为流域河流污染综合整治的措施研究提供科学依据。
参考文献
[1]戴树桂，朱坦，白志鹏．受体模型在大气颗粒物源解析中的应用和进展[J].中国环境科学，1995，15(4)：252．256．
[2]陈明华，陈静森，李德．上海市大气颗粒物高浓度污染物的源解析[J].上海环境科学，1997，16(10)：15-17．
[3]孙韧，朱坦．白志鹏．大气颗粒物上多环芳烃的识别和源解析的进展[J].城市环境和城市生态，1997，10(3)：27．31．
[4]戴树桂，付学起，朱坦，等．天津市工业与民用燃煤烟尘成分特征的研究[J].环境科学，1987，8(4)：18．23．
[5]周材敬，金相灿．河流中重金属迁移的数学模型[J].中国环境科学．1985，5(1)：25-30．
[6]罗孝俊，陈社军．麦碧娴，等．珠江三角洲地区水体表层沉积物中多环芳烃的来源、迁移及生态风险评价[J].生态毒理学报．2006．
关键词：水环境；源解析；污染
中图分类号：X131.1 文献标识码：A 文章编号：
0前言
近年来，我国流域河流污染问题日益突出，河流面临着有机污染物、重金属、农药等污染物所带来的巨大压力。控制和消除河流污染源是防止污染的根本措施。流域河流污染源解析就是识别流域河流污染物及其来源的因果对应关系，以提出减少和控制流域河流污染物输入的途径和措施。
1不同类型污染源解析方法
凡对环境质量可以造成影响的物质和能量输入，统称污染源；输入的物质和能量，称为污染物或污染因子。影响地面水环境质量的污染物按污染性质可以分为持久性污染物、非持久性污染物、水体酸碱度(pH值)和热效应四类。本文重点从以PAHs为代表的持久性有机污染物、以重金属类为代表的持久性无机污染物、以氮磷为主的非持久性污染物为主要对象，分别讨论了不同类型污染物的源解析方法。
1.1持久性有机污染物持久性有机污染物是指人类合成的能持久存在于环境中、通过生物食物链(网)累积、并对人类健康造成有害影响的化学物质。很多持久性有机污染物不仅具有致癌、致畸、致突变性，而且还具有内分泌干扰作用。PAHs是一种重要的致癌有机物，具有低水溶性、高辛醇-水分配系数、高沉积物-水分配系数和较低的蒸汽压，它可以通过大气沉降、城市污水排放以及雨水冲刷作用进入水体，对整个生态系统的健康造成威胁。水体中多环芳烃呈3种状态：吸附于颗粒物、溶解态、乳化态，吸附态占优势并最终归于沉积物。PAHs的理化性质决定了其从源到沉积物(受体)会经历一系列物理化学变化过程，主要是沉积物PAHs向水体释放、光化学反应和生物降解反应。由于PAHs与沉积物颗粒物之间较强的吸附作用，通常第一种反应被忽略。就后2种反应而言，不仅不同PAHs的反应速率不相同，而且同一种PAHs在不同迁移扩散过程中的反应速率也不相同。BaP比BeP易于降解，蒽比菲易于降解；来自石油的PAHs比燃烧生成的PAHs易于降解；菲在2个受体处(BR4和BR6)的半衰期分别为0.26和0.089年，而BaP则分别是O.7和0.25年；PAHs的气态和溶解态比颗粒物吸附态易于降解。针对这种情况，研究者通常有3种做法，一是考虑到源与受体距离越近，忽略PAHs的降解；二是在成分谱中剔除易降解且挥发性大的PAHs如萘；三是在方程中纳入降解因子α。
水环境中的PAHs的源解析多集中于沉积物，应用的方法和模型主要有比值法、CMB模型以及多元统计法等。比值法多用于定性解析，化学质量平衡法(cMB)要求源的成分谱较全面，而多元统计法则要求输入的数据较多。由于缺乏各污染源较完整的PAHs成分谱，且PAHs易发生化学反应，所以CMB法难以广泛推广，而多元统计不对源成分谱要求低，且不需要考虑PAHs的降解，因而具有推广价值。
近年来，国内外科研工作者对PAHs的源解析虽有一些研究，但在水环境PAHs的源解析方面所作的工作还很少，对于地表水，尤其是欧洲和北美的河流、湖泊、海湾等水体中PAHs的来源进行了较为广泛的研究。目前，国内对于PAHs源解析的研究主要集中于大气、土壤和沉积物，对流域水环境中PAHs源解析的研究较少，杨玉霞等曾选用比值法对水环境中PAHs进行定性源解析研究，清华大学对金沙江溶解态PAHs作了来源初步探讨，沈琼等以北京市通州区河流为研究对象，应用比值法定性分析了通州河流队PAHs的来源种类，并且应用多元统计方法半定量地探讨了不同来源PAHs对通州河流PAHs总量的贡献。目前，有关水环境中PAHs源解析的研究，还没有建立各类污染源的完整成分谱。另外，PAHs在沉积物中的分配平衡是一个长期的过程，而以沉积物为介质进行的源解析结果，只能告诉我们历史上前一时段内对受体有主要贡献的污染源。在环境保护和管理过程中对决策有重要影响的恰恰应该是当前对受体有主要贡献的污染源。溶解态和乳化态的PAHs比吸附态PAHs更能及时反应当前污染信息，但水体流动性为建立模型造成一定困难。因此实时源解析方法有待进一步研究。
1.2持久性无机污染物持久性无机污染物主要来自农药、医药、仪表及各类有色金属矿山的废水，如汞、镉、铬、铅、砷等各种重金属离子毒物，它在水中比较稳定，是污染水体的剧毒物质。
重金属污染物进入水体后，有相当一部分被悬浮物吸附，这部分污染物在水流作用下被输送到河口地区时，由于特殊的水动力环境和复杂的化学环境，大量悬浮物在这里絮凝沉降下来，污染物也随之转移到沉积物中。沉积物中重金属含量的高低，一方面与流域的重金属背景值有关，另一方面与工业企业排出的污染物有关。这些污染物在一定条件下重新释放回水中形成二次污染。弄清这些污染物的来源及其贡献率，为河流水环境质量控制提供科学依据，一直是环境界所关注而又未得到很好解决的问题。黄小平将大气环境研究中的IDNN模型移植到水环境的沉积物污染研究中，并分析了伶仃洋沉积物重金属污染元素的来源及其贡献率。
1.3非持久性污染物非持久性污染物主要来自食品工业、化肥、造纸工业、化纤工业排放的废水及生活污水，如氮、磷、碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素、纤维素等。金菊良提出了用基于加速遗传算法的投影寻踪对应分析方法（PP-CFA)，并将该方法应用于流域营养物质(氮、磷)地表径流输入与不同土地利用方式之间的解析和流域河流河水中富营养话盐分组成及其输入特征的解析，结果表明，PP-CFA的操作比较简单、准确度也更易得到保证，在流域非点源污染源解析中具有一定的应用价值。
2流域河流污染物源解析技术路线探讨
2.1受体及污染源的社会调查通过认真细致的社会调查可以初步明确对受体有贡献的污染源及其污染历史。具体的调查内容随水体不同有相应的变化，内容主要有被调查水体的河段概况：如地理位置、气候特征(平均气温、降水量、蒸发量和主要风向)、流域面积、径流量、含沙量、丰(枯、平)水期等；受体地区的排污状况，如周围有哪些主要排污管道直接进入水体、有哪些排放的污染源，以及这些污染源污染防治历史。
2.2确定污染源类型并测量成分谱虽然在理论上任何2个污染源所产生的成分谱都有差异，但是模型及其解析方法决定了我们只能得到某种类型污染源而不是具体的污染源的贡献率。根据社会调查结果以及PAHs的性质，我们可以确定主要污染源的类型并测定其成分谱。
2.3进行源解析在将数据纳入受体模型以前，还要根据实际情况进行上文所述的必要修正，然后通过模型运算得出各类污染源对受体的贡献率。
2.4结果验证一般有2种途径：一是根据社会调查验证解析结果是否基本符合实际情况；二是将解析结果与其他模型的解析结果作对照，看是否有显著性差异。
3结束语
我国在水环境源解析方面的研究工作起步較晚，在某些方面还存在不足。由于对流域河流水污染问题的日益重视，国内外对水环境污染源解析的研究都正在加强，发展新的源解析技术、探讨水环境污染物的来源和对水质影响的机理是当前所面临的新课题。源解析模型解法和程序，各类污染源成分谱等基础性研究有待于进一步加强，同时还应该在原有模型的基础上进一步优化它，使它能更加真切的反映各种不同类型污染的来源，以便为流域河流污染综合整治的措施研究提供科学依据。
参考文献
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[2]陈明华，陈静森，李德．上海市大气颗粒物高浓度污染物的源解析[J].上海环境科学，1997，16(10)：15-17．
[3]孙韧，朱坦．白志鹏．大气颗粒物上多环芳烃的识别和源解析的进展[J].城市环境和城市生态，1997，10(3)：27．31．
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[6]罗孝俊，陈社军．麦碧娴，等．珠江三角洲地区水体表层沉积物中多环芳烃的来源、迁移及生态风险评价[J].生态毒理学报．2006．