1 引言(Introduction)

随着经济的快速增长，城镇规模的不断扩大，城镇居民及第三产业从业人口逐年增多，人均需水量和总需水量不断增加，城市污水总排放量也随之相应逐渐增加(周启星，2001).其中，包括城市居民在内的城镇生活源产生和排放的污染物量在城镇排污总量中所占比例越来越大(胡爽，2008)，其负荷已超过工业废水污染负荷，成为导致城市环境呈现有水皆污、空气不净、垃圾围城困局的主要影响因素(Christina，2004).目前，水污染控制的重点已经从工业点源为主的控制，逐渐转变到以城市生活污水为主的控制(张凯松等，2003).太湖流域作为长江三角洲的核心区域，是我国人口密度最大、工农业生产发达、国内生产总值和人均收入增长最快的地区之一，同时也是水环境污染最严重的地区之一(赵海霞等，2013).虽然太湖流域不断加大城市生活污水治理力度，城镇污水处理体系基本形成，然而长期以来，由于居民生活及第三产业量大面广，废污水的实际处理率和水平仍较低，是造成当前流域河、湖、水库污染严重的主要原因之一(张忠祥等，1998).同时，针对污染物产生排放规律缺乏系统研究，其污染负荷和现状已成为流域环境管理部门的盲区.因此，城市生活污染减排是城市环境治理的关键，而准确核算城市生活污水排放量是解决城市生活源污染问题的前提.

产排污系数研究最早始于20世纪60年代末的美国，主要针对工业企业，用于估算空气污染物的排放量(段宁等，2009).20世纪80年代后，环境问题日趋严峻，继美国之后，联合国、欧盟等组织机构及其他发达国家也纷纷开展了产排污系数和排放清单的研究，并颁布了很多系统化的产排污系数手册(US EPA，1996;IPCC，2006;European Environment Agency，2007;UNDP，2008;The Global Atmospheric Pollution Forum，2006;国务院第一次全国污染源普查领导小组办室，2008).2007—2009年，我国开展了第一次污染源普查试点工作，较为系统地核算了各地区城市生活污水排放量，并提出不同类型内部不同规模的污染源产排污系数，为准确评估我国城市生活污染源提供了科学依据(国务院第一次全国污染源普查领导小组办室，2008).随后，城市生活污水排放系数、排放量的核算研究有了较大进展.首先，根据不同污染源类型区进行实地监测，估算污水排放系数，核算城镇生活污水排放量，如胡爽(2008) 、李春萍等(2010) 、张振莲(2003) 、杨灿等(2012) 、彭银仙等(2012) 针对居住小区、住宿餐饮、医院等污水排放浓度进行实地监测，估算了各类功能区的排污系数及排放量.其次，谢中伟等(2008) 、刘琼玉等(2010) 、钱骏等(2009) 、姚建平(2009) 、赵颖(2008) 、王钟(2009) 等对城市规模、污染源类型进一步划分等级，根据采样分析，核算不同规模等级的居民小区、医院等生活污水的产排污系数.此外，曹连海等(2009) 、张伟等(2010) 、翟梦恩等(2013) 从城市生活污水排放影响因子出发，研究生活用水系统、生活水平与方式、水资源匮乏程度及时间尺度等因素的影响，并采取回归分析、GM(1，1) 等宏观模型方法预测城镇生活污水的排放量.已有的研究对城市生活污水排放量核算及其影响因素的研究具有较强的指导意义.

然而，由于城市生活污水排放具有功能类型差异大、排放无规律、影响因素多等特点，已有的研究结果或经验数据具有较强的时代和区域特征.特别受居民生活习惯和作息时间因地区、季节和民族习惯而异，家庭生活设施的使用情况与当地经济条件、居民生活水平、年龄结构和消费群体等影响，城镇生活源尤其是居民生活污染产生与排放量受较大影响.因此，需要根据区域特征进行产排污系数的校正与检验.基于此，本文选取太湖流域上游的经济发达城市——常州市为例，综合考虑区域内城镇等级规模及生活污染源类型的差异性，通过问卷调查和实地监测相结合的方法，估算居住小区的生活污水排放系数，并揭示其主导影响因素，以期为正确评价城镇生活源污染及流域污染控制提供科学依据

2 研究区概况(Study area)

常州地处长江下游南岸、太湖流域水网平原，位于江苏省南部、长江三角洲中心地带，位于31°09′~32°04′N、119°08′~120°12′E之间，北接镇江，西临南京、宣城两市，东与苏州、无锡联袂成片.下辖金坛、溧阳两个县级市和武进、新北、天宁、钟楼、戚墅堰5个行政区，面积4385 km²(图 1).境内河流纵横交织，26条主要河流中有8条属太湖入湖河流，对太湖湖体水质影响较大.近年来，该区经济高速发展，地区生产总值由2000年的600亿元增长到2014年的4901亿元，增长8倍，机械业和光伏行业等特色产业支撑良好，是长三角洲地区重要的现代制造业基地.2014年常住人口达469.6万人，其中，城镇人口322.6万人，城镇化率达到68.7%，城区人口密度高达3798人·km^-2，约为太湖流域平均水平的3倍.然而，正是由于全市工业的集中集聚、人口的快速城镇化，城镇生活污染的压力日益加大，2014年废水排放总量为2.81亿t，其中，生活污水排放占比超过工业废水，达68.32%，单位国土面积生活污水排放强度4.38万t·km^-2，远高于全国平均水平0.29万t·km^-2.与此同时，随着近年来污水处理设施的不断建设，城镇生活污染排放削减较多，污水处理率达92%，但由于城镇生活污染类型多，具有分散性，处理难度较大，准确核算城镇生活污染排放显得尤为迫切.

3 研究方法与数据处理(Methods and data processing) 3.1 样本选取及布点采样 3.1.1 样本选取

城镇居民生活污染是指城镇居民在日常生活中所产生的污染物，不包含住宿餐饮业、居民服务和其他服务业、医院等行业产生的污水，因此，居民小区是其污染排放的主要载体，也是研究调查与监测的主要对象.为体现随机性与典型性，同时考虑居住人群收入水平、文化程度、年龄结构、环保意识等方面的差异性，分别在主城区、郊区、集镇共选取5个居民小区进行问卷访谈和采样监测(表 1).

3.1.2 布点采样

综合考虑季节变化、居民生活规律等因素的影响，选择夏、冬季各两个工作日、两个休息日连续采样，采样时段分别为早(7∶00—9∶00) 、中(11∶00—14∶00) 、晚(17∶00—23∶00) ，在每个小区布设3~4个采样点，每个时段内采样一次，等体积混合形成1个时段的混合样.主要监测指标为污水中的化学需氧量(COD)、氨氮(NH₄⁺-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的浓度，样本分析采用国家和环境保护行业监测分析方法标准规定的监测方法(表 2).

3.2 问卷访谈

为确保调查居民的代表性，采用按比例分层抽样法，在每个小区按5%抽取住户，共抽取848户进行调查.同时，为提高问卷的回收率及访谈的准确性，采取面对面的采访方式，共完成问卷848份，排除乱答、漏答的40份，有效问卷808份.问卷内容主要包括家庭成员组成、收入状况、职业类型、月均用水量、环保意识等.

3.3 污染物排放系数的计算

借助问卷访谈与样本监测，在污染物产生系数(式(1) )测算的基础上，计算污染物的排放系数(式(2) ).

(1)

(2)

式中，F_c为污染物的产生系数(g·人^-1·d^-1)，Q为实地调查的人均日生活用水量(L·人^-1·d^-1)，N为污染物平均实测浓度(g·L^-1)，F_p为污染物的排放系数(g·人^-1·d^-1)，W_c为污染物处理率，W_x为污染物处理效率

3.4 数据处理

由于问卷访谈取得的环保意识和文化程度等均为定性描述，通过改进的熵值法将其定量化，并进行综合评价.采用SPSS19.0软件，以808份有效问卷为样本，对相关指标进行描述性统计与相关分析，并进行图件处理.

3.4.1 熵值法

熵是源于热力学的一个物理概念，后由申农(C.E.Shannon)引入信息论，现已广泛运用于社会经济等研究领域.在信息论中，熵是系统无序程度的度量，信息则是系统有序程度的度量，两者绝对值相等，符号相反;若指标值变异程度越大，熵越小，该指标提供的信息量越大，其权重也应越大;反之，指标值变异程度越小，熵越大，该指标提供的信息量越小，其权重也越小.因此，熵值法能够深刻地反映指标信息熵值的效用价值，所给出的指标权重值比层次分析法和专家经验评估法有更高的可信度，其主要步骤为：①构建原始指标数据矩阵：假设有m个样本，n项评价指标，构建原始指标数据矩阵X={x_ij}_m×n0≤i≤m，0≤j≤n，x_ij为第i个样本第j个指标的指标值；②进行数据的标准化处理：y_ij=x_ij－{x_j}/s_j，其中，{x_j}为第j项指标值的均值，s_j第j项指标值的标准差，一般y_ij的范围在-5~5之间，为消除负值，令z_ij=5+y_ij，将坐标平移；③计算评价指标的熵值：e_j=－k∑z_ijlnz_ij，令k=1/lnm，则e_j=－1/lnm∑z_ijlnz_ij；④计算评价指标的差异性系数：g_j=1-e_j；⑤定义评价指标的权重：w_j=;⑥计算样本的评价值：f_ij=w_j×z_ij，其中，w_j为第j项指标权重，z_ij为第i样本第j项评价指标接近度，则第i个样本的评价值为f_i=∑f_ij.

3.4.2 相关关系分析法

由于家庭规模、年龄结构、收入水平、文化程度和环保意识等因素指标的数据类型不同，分析污染物排放系数跟各指标之间的相关关系采用Pearson和Spearman两种分析法.其中，Pearson相关系数用于描述两个定距变量间联系的紧密程度；Spearman相关系数又称秩相关系数，是利用两变量的秩次大小作线性相关分析，用于分析样本不服从正态分布、总体的分布类型未知或变量数据用等级而非数值表示的数据类型

4 结果与分析(Results and analysis) 4.1 污染物的排放系数

经实地采样与实验室监测，常州市城镇居民生活COD、NH₄⁺-N、TP、TN的排放系数平均值分别为10.81、4.86、0.71和7.29 g·人^-1·d^-1，均低于《全国第一次污染源普查》城镇生活源相关系数，但与《太湖流域入湖河流水环境综合整治规划编制技术规范(2008)》相比，TP、NH₄⁺-N、TN的排放系数较高，而COD的排放系数则较低(表 3).然而，研究结果与国内其他城市的研究结论基本一致，如东深流域水质控制研究所研究认为，深圳市、东莞市TN、NH₄⁺-N、TP的排放系数低于国家第一次污染普查结果(国家环境保护总局华南环境科学研究所，2000)；此外，黄英志(2009) 认为大理市的COD、TN、TP和NH₄⁺-N的排放系数也低于国家第一次污染普查结果.因此，收入水平、家庭个体、生活习惯等地域差异性决定了城镇生活污染排放系数具有显著的地域差异性.此外，在空间分布上，TP、NH₄⁺-N、COD和TN污染物的排放系数也具有差异性，集镇居住小区最低，主城区除COD外的排放系数最高，郊区次之.

4.2 污染物排放系数的影响因素

污染物排放系数受家庭居民个体因素的影响较大(许振成等，2010).由于文化程度、收入水平、环保意识、居民用水量、年龄结构等家庭个体因素差异较大，对污染排放系数的影响途径也不同.

4.2.1 家庭用水量

居民用水量是影响污染物排放的主导因素.在排放系数相同的条件下，居民用水量越大，污染物排放量就越多.采用人均日用水量表征，借助Pearson相关关系分析，研究发现，居民用水量与污染物排放系数的相关系数为正，即用水量越大，污染物的排放系数也越高(表 4).然而，家庭用水量又受家庭规模、年龄结构、收入水平、文化程度、环保意识等因素的影响.根据调查，位于郊区的四季新城小区人均日用水量最高，其次是主城区的乾盛兰庭，位于集镇的金城花园最低.由Spearman相关关系分析，收入水平、文化程度与人均日用水量在0.01水平上呈显著正相关，相关系数分别为0.463和0.297，而以老人为主的年龄结构、环保意识和家庭规模则不存在线性相关关系.

4.2.2 年龄结构

不同年龄结构的家庭成员日常消费品的种类与数量不同，导致污染物的产生量也具有显著差异性(许振成等，2010).本文采用家庭老人占比进行表征.总体上，71.59%的家庭拥有老人，且老人占比最高的是主城区的浦北新村和乾盛兰庭，郊区次之，集镇的金城花园最低.与此同时，废水中TN和TP的排放系数也是主城区最高，其次为郊区，集镇最低.此外，根据相关性分析，老人人数与TN排放系数在0.01水平，而与TP、NH₄⁺-N在0.05水平上呈显著正相关(表 4)，因此，年龄结构是影响废水中污染物排放的重要因素.一方面，以老人为主的家庭用餐率高，洗涤剂的使用率高，将不可避免地增加废水中含氮化合物;另一方面，老人在购买洗涤产品时多关注价格，往往忽略产品的环保性能.此外，随着居民年龄的增长，无论是尿氮还是粪氮，排泄量都呈增加趋势.

4.2.3 收入水平

收入水平决定人们的消费结构，一般认为，收入水平越高，人们的消费种类与数量就越多，产生和排放的污染物就越多(蔡美华，2007).采用家庭月收入表征家庭收入状况.根据问卷，5个小区以中等收入家庭为主，占50.57%，其中，浦北新村和金城花园以低收入家庭为主，占比分别为60%和70%;郊区的四季新城及主城区的乾盛兰庭以中高等收入家庭为主，均占40%左右.根据监测结果(表 3)，除NH₄⁺-N外，TN、TP、COD的排放浓度在3个不同收入水平小区间的差异较大，表现为家庭收入越高，污染物的排放系数越高，且高收入家庭排放系数分别为中低收入家庭的1.25、1.95、5.20倍.同时，收入水平与污染物排放系数的相关系数为正(表 4)，说明收入水平的提高促使污染物排放量增加，与理论相符.由于收入越高，水价对用水量的约束减弱，人均用水量越大，产生的生活废水也就越多；高收入人群产生的废水中，厨房用水、洗衣污水和房屋清洁污水所占比重较大，因此，TP、TN的浓度相对较高.此外，高收入家庭的膳食结构明显优于低收入家庭，特别重视高蛋白食物、肉类等的摄取，产生的厨余垃圾中有机物的含量高，因而废水中COD和TN的浓度高.

4.2.4 文化程度

通过影响居民的生活方式与习惯，文化程度间接影响污染物的产生.文化程度高的居民，对优美环境的需求更高，受自我环保意识的约束，选择环境友好型消费品或消费模式，从而降低污染物的产生量.据调查，5个居民小区文化程度总体较高，以大学、大专学历水平为主，高中(中专)以下学历人群占52.77%，四季新城南苑的平均水平高于其他4个小区.但NH₄⁺-N、TP、TN的排放系数为主城区最高，郊区其次，集镇最低(表 3).此外，根据相关分析，文化程度与NH₄⁺-N、TP、TN的排放系数的相关系数为负，与日常用水量的相关系数为正.由于文化程度高的人往往倾向于干净卫生的生活，洗衣、洗澡的次数不仅多，而且时间更长，导致用水量大，但倾向于消费高端环保类洗涤产品，因而废水中TP、TN、NH₄⁺-N的浓度较低.

4.2.5 环保意识

环保意识反映人们对环境保护的认识水平与程度，选取循环用水、环保产品使用率和污水费缴纳意愿表征.根据访谈，5个小区有71.75%的家庭采取冲厕、拖地等循环用水方式，多以老人家庭为主;而且在日常生活中，有59.5%的家庭主动选择环境友好型的洗衣液、透明皂、无磷洗衣粉等洗涤剂，但多以低收入家庭为主;大部分居民虽愿意交纳污水处理费，但多表示是国家强制要求，而且50%以上支付意愿低于0.8元，收入水平高的家庭对此持无所谓态度.总之，居民的环保意识主要体现在对水的循环利用上，而对水质的保护意识并不强.此外，根据相关分析，环保意识与污染物排放系数之间相关性也不显著(表 4).虽然环保意识对污染排放系数的影响没有直接的相关关系，但环保意识是通过年龄结构、收入水平及文化程度等途径间接影响污染物的排放系数

5 结论(Conclusions)

通过实地采样、实验室监测等手段，测算城镇居民生活污染物排放系数，并通过问卷访谈、相关关系分析等方法，探讨污染物排放系数的影响因素，得出以下结论:

1) 受经济条件、生活习惯、家庭个体等因素差异的影响，研究区城镇生活污染物排放系数的实地监测结果与《全国污染源普查》和《太湖流域主要入湖河流水环境综合整治规划编制技术规范(2008)》有所差异，但与目前已有的研究结论基本一致.

2) 城镇生活污染排放系数受多种因素的影响.收入水平、文化程度、年龄结构是主导影响因素.研究认为人均可支配收入与居民食物氮消费量联系密切，收入越高会带来环境氮负荷量的大幅增加；而文化程度高的居民倾向于消费高端环保类洗涤产品，因而氮、磷等污染物排放量少；随着年龄的增长，居民生活方式的转变和自身机体排泄，都使得生活污水中氮化合物增加.然而，当前环保意识对污染排放系数的影响并不显著，主要作用仅表现在用水量的节约，而对水质的保护并不显著.