汀江支流黃潭河水質(zhì)狀況及變化趨勢(shì)分析

陳月華

摘 要：以黃潭河流域4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面為研究對(duì)象，選取pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮及總磷作為評(píng)價(jià)因子，采用單因子評(píng)價(jià)法，結(jié)合綜合污染指數(shù)法和Spearman秩相關(guān)系數(shù)法，分別對(duì)水質(zhì)狀況和污染物變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。結(jié)果表明：評(píng)價(jià)期間，城頭坪斷面的總磷、石銘渠道斷面的氨氮和總磷呈顯著下降趨勢(shì)，石銘渠道斷面和藍(lán)溪大橋斷面水質(zhì)狀況有所好轉(zhuǎn)，2019年和2020年4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面均能達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明近年采取的流域水質(zhì)提升工程有效可行。但仍存在一些不穩(wěn)定因素，如城頭坪斷面水質(zhì)在2019年上升為較好狀況后，2020年又下降為輕度污染狀況，石銘渠道斷面近兩年的總磷濃度值已臨近Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值，應(yīng)引起高度重視。此外，氨氮和總磷是影響黃潭河水質(zhì)的主要因素，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格管控。

關(guān)鍵詞：黃潭河;單因子評(píng)價(jià)法;綜合污染指數(shù)法;Spearman秩相關(guān)系數(shù)法;變化趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：X824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）26-0134-03

Analysis on Water Quality Status and Changing Trend of Huangtan

River，a Tributary of Ting River

CHEN Yuehua

（Shanghang County Environmental Monitoring Station in Longyan，Longyan Fujian 364200）

Abstract： Taking four monitoring sections in Huangtan River basin as the research object， pH， dissolved oxygen， permanganate index， biochemical oxygen demand， ammonia nitrogen and total phosphorus were selected as evaluation factors， the water quality status and pollutant change trend were analyzed by single factor evaluation method combined with comprehensive pollution index method and Spearman rank correlation coefficient method. The results showed that the total phosphorus， ammonia nitrogen and total phosphorus in the chengtouping section and the Shiming Canal section decreased significantly during the evaluation period， and the water quality of the Shiming Canal section and the Lanxi Bridge section improved， in 2019 and in 2020， all the four monitoring sections can meet the Class III water quality standard， which shows that the water quality improvement projects adopted in recent years are effective and feasible. However， there are still some unstable factors， if the water quality of chengtouping section rises to a good condition in 2019 and then drops to light pollution in 2020， the concentration of total phosphorus of Shiming Canal section in the past two years has reached the critical value of Class Ⅲ water quality standard. NH3-N and TP are the main factors affecting the water quality of Huangtan River， which should be strictly controlled.

Keywords： Huangtan River;single factor evaluation method;comprehensive pollution index method;Spearman rank correlation coefficient method;change trend

汀江是閩西最大的河流，是粵東大江——韓江重要的上游支流。汀江干流（干流長(zhǎng)112 km）及其支流舊縣河（境內(nèi)流長(zhǎng)45.9 km）、黃潭河（境內(nèi)流長(zhǎng)98.1 km）為上杭縣內(nèi)三大河流，常稱為“一江兩河”。其中，黃潭河發(fā)源于上杭縣古田鎮(zhèn)和蛟洋鎮(zhèn)，流經(jīng)新羅區(qū)大池鎮(zhèn)、上杭縣溪口鎮(zhèn)、太拔鎮(zhèn)、藍(lán)溪鎮(zhèn)、稔田鎮(zhèn)，最后在永定區(qū)境內(nèi)匯入汀江，為汀江的一級(jí)支流。黃潭河流域水質(zhì)問(wèn)題關(guān)系到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，因此分析評(píng)價(jià)其水質(zhì)有助于全面科學(xué)地了解水質(zhì)現(xiàn)狀及變化狀況。本文運(yùn)用2016—2020年黃潭河流域4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用單因子評(píng)價(jià)法，結(jié)合綜合污染指數(shù)法和Spearman秩相關(guān)系數(shù)法，分別對(duì)水質(zhì)狀況和污染物變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，以期為環(huán)境管理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展決策提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

黃潭河流域從上游往下游共布設(shè)4個(gè)斷面，分別為城頭坪、石銘渠道、藍(lán)溪大橋和九曲里監(jiān)測(cè)斷面，分別位于福建省龍巖市上杭縣古田鎮(zhèn)、溪口鎮(zhèn)、藍(lán)溪鎮(zhèn)和稔田鎮(zhèn)。本次評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來(lái)源于2016—2020年龍巖市上杭環(huán)境監(jiān)測(cè)站對(duì)4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。綜合考慮水質(zhì)污染類型、數(shù)據(jù)的完整性和代表性，選取酸堿度（pH）、溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數(shù)（COD）、五日生化需氧量（BOD）、氨氮（NH-N）以及總磷（TP）6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析。

1.2 評(píng)價(jià)方法

單因子評(píng)價(jià)法是目前常用的水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)方法，根據(jù)評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)該斷面參評(píng)的指標(biāo)中類別最高的一項(xiàng)來(lái)確定。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值進(jìn)行評(píng)價(jià)[1]。該方法的缺點(diǎn)是“單項(xiàng)否決權(quán)”思想不利于全面反映水質(zhì)的整體狀況[2]，因此本文采用綜合污染指數(shù)法來(lái)評(píng)價(jià)水體綜合污染程度，公式如下：

式（1）（2）中：P為綜合污染指數(shù)，為n 項(xiàng)指標(biāo)的單因子污染指數(shù)算術(shù)平均值，能反映水質(zhì)污染程度[3];P為單因子污染指數(shù);C為第i項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際濃度測(cè)量值;C為第i項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值。

水質(zhì)變化趨勢(shì)分析采用《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法（試行）》（2011年）中的Spearman秩相關(guān)系數(shù)法，公式如下：

式（3）（4）中：d為變量X與變量[Yi]的差值;X為周期I到周期N按濃度值從小到大排列的序號(hào);Y為按時(shí)間排列的序號(hào)。

將秩相關(guān)系數(shù)r的絕對(duì)值同Spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表中的臨界值W進(jìn)行比較，從而定量分析變化趨勢(shì)。

2 評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1 水質(zhì)狀況

黃潭河流域?qū)儆诘乇硭h(huán)境功能Ⅲ類區(qū)，水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。采用單因子評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況，結(jié)果見(jiàn)表1。城頭坪斷面和藍(lán)溪大橋斷面均在2016年出現(xiàn)超標(biāo)情況，水質(zhì)類別均為Ⅳ類;石銘渠道斷面2016—2018連續(xù)3年出現(xiàn)超標(biāo)情況，水質(zhì)類別分別為劣Ⅴ類、Ⅴ類和Ⅳ類;九曲里斷面在整個(gè)評(píng)價(jià)期內(nèi)水質(zhì)均達(dá)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。2019年和2020年4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面均達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但石銘渠道斷面近兩年的TP濃度（2019年為0.19 mg/m、2020年為0.18 mg/m）已臨近Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值（0.2 mg/m）。

通過(guò)計(jì)算單因子污染指數(shù)可以直觀地看出超標(biāo)因子和超標(biāo)倍數(shù)，2016—2020年各斷面綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。由表2可知：城頭坪斷面和藍(lán)溪大橋斷面2016年的超標(biāo)因子分別為TP（0.05）和TP（0.1）;石銘渠道斷面2016年的超標(biāo)因子為NH-N（0.98）、TP（1.65），石銘渠道斷面2017年的超標(biāo)因子為NH-N（0.24）、TP（0.6），2018年的超標(biāo)因子為TP（0.25）。由此可見(jiàn)，NH-N和TP是影響黃潭河流域水質(zhì)的主要因素。此外，NH-N和TP的超標(biāo)倍數(shù)逐年下降，說(shuō)明水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)。

導(dǎo)致NH-N和TP超標(biāo)的原因很多，主要分為外源污染和內(nèi)源污染[4]。黃潭河流域的外源污染主要為工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源和生活源。城頭坪斷面上游的蛟洋工業(yè)區(qū)（化工園區(qū)）磷化工及含氨污染源、石銘渠道斷面上游的大池鎮(zhèn)生豬養(yǎng)殖廢水、含磷洗滌廢水以及餐廚廢水等生活污染源，都是NH-N和TP超標(biāo)的重要原因。

將綜合污染指數(shù)按污染程度進(jìn)行劃分，結(jié)果見(jiàn)表3。石銘渠道斷面和藍(lán)溪大橋斷面在評(píng)價(jià)期間內(nèi)水質(zhì)狀況均有所好轉(zhuǎn);石銘渠道斷面2020年水質(zhì)仍為輕度污染;九曲里斷面在整個(gè)評(píng)價(jià)期水質(zhì)均處于較好狀態(tài);2016—2019年，城頭坪斷面水質(zhì)由輕度污染轉(zhuǎn)為較好狀況，但在2020年又下降為輕度污染，應(yīng)引起足夠重視。

2.2 變化趨勢(shì)

Spearman秩相關(guān)系數(shù)法用于評(píng)價(jià)污染物隨時(shí)間變化的規(guī)律，可對(duì)污染物變化趨勢(shì)進(jìn)行定量分析[5]。使用這種方法要求具備足夠的數(shù)據(jù)，一般至少應(yīng)采用4個(gè)期間的數(shù)據(jù)，即5個(gè)時(shí)間序列的數(shù)據(jù)[1]。本次評(píng)價(jià)采用5年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

當(dāng)N為5時(shí)，在顯著水平為0.05時(shí)臨界值W=0.900，將秩相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值與臨界值進(jìn)行比較，得到以下分析：2016—2020年，城頭坪斷面的TP呈顯著下降趨勢(shì)，pH、DO、COD、BOD和NH-N在評(píng)價(jià)期間內(nèi)沒(méi)有顯著變化;石銘渠道斷面的NH-N和TP呈顯著下降趨勢(shì)，pH、DO、COD和BOD在評(píng)價(jià)期間內(nèi)沒(méi)有顯著變化;藍(lán)溪大橋斷面和九曲里斷面的所有評(píng)價(jià)指標(biāo)均沒(méi)有顯著變化，表明在評(píng)價(jià)期間變化穩(wěn)定或平穩(wěn)。

污染物的顯著減少、水質(zhì)狀況的好轉(zhuǎn)，主要是因?yàn)楫?dāng)?shù)卣?016年起實(shí)施了流域水質(zhì)提升工程，具體包括開(kāi)展生豬養(yǎng)殖業(yè)污染整治，完善鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)施及村鎮(zhèn)生活垃圾處理體系，重抓工業(yè)污染，強(qiáng)化蛟洋工業(yè)區(qū)污染監(jiān)管、完善制度，實(shí)施河長(zhǎng)制，加強(qiáng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)水質(zhì)交接斷面考核等。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)2016—2020年黃潭河流域水質(zhì)狀況及變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：城頭坪斷面的TP、石銘渠道斷面的NH-N和TP呈顯著下降趨勢(shì);石銘渠道斷面和藍(lán)溪大橋斷面水質(zhì)狀況均有所好轉(zhuǎn);2019年和2020年4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)均能達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明近年采取的流域水質(zhì)提升工程有效可行，可供其他地區(qū)流域整治借鑒。雖然水質(zhì)狀況總體有所好轉(zhuǎn)，但仍存在不穩(wěn)定因素，如城頭坪斷面水質(zhì)在2019年上升為較好狀況后又于2020年下降為輕度污染，而石銘渠道斷面近兩年的TP濃度已臨近Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值，應(yīng)引起高度重視。

NH-N和TP是影響黃潭河水質(zhì)的主要因素，而工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源和生活源是導(dǎo)致NH-N、TP超標(biāo)的主要原因，尤其要重點(diǎn)關(guān)注城頭坪斷面上游的蛟洋工業(yè)園區(qū)外排廢水和石銘渠道斷面上游的大池鎮(zhèn)養(yǎng)殖業(yè)廢水排放。建議在繼續(xù)鞏固水環(huán)境治理成果的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制黃潭河流域新增排放NH-N、TP的污染項(xiàng)目，即重點(diǎn)控制TP污染源。

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