嫩江干流典型省界緩沖區(qū)水質狀況分析

張靜波,姜厚竹,張繼民,趙　喆,鄭國臣

(1.松遼流域水資源保護局,吉林 長春　130021; 2東北林業(yè)大學林學院,黑龍江 哈爾濱　150040)

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嫩江干流典型省界緩沖區(qū)水質狀況分析

張靜波1,姜厚竹2,張繼民1,趙喆1,鄭國臣1

(1.松遼流域水資源保護局,吉林 長春130021; 2東北林業(yè)大學林學院,黑龍江 哈爾濱150040)

摘要：依據GB3838—2002《地表水環(huán)境質量標準》,采用單因子評價法,評價嫩江干流省界緩沖區(qū)2011—2015年水質,并分析水質監(jiān)測結果及其原因;針對嫩江干流省界緩沖區(qū)監(jiān)管中存在的主要問題,提出嫩江流域省界緩沖區(qū)監(jiān)管對策及建議。

關鍵詞：水質監(jiān)測;氨氮;嫩江;高錳酸鹽指數;省界緩沖區(qū);嫩江干流

根據國務院2011年關于全國重要江河湖泊水功能區(qū)劃(2011—2030年)的批復,流域水資源保護管理工作由水環(huán)境質量標準管理開始轉變?yōu)樗δ軈^(qū)目標管理。省界緩沖區(qū)管理涉及跨省、自治區(qū)、直轄市行政區(qū)域的涉水行政管理工作,需要處理上下游、左右岸水事糾紛問題[1]。流域跨省界水資源保護工作主要由水利部、環(huán)保部和地方政府共同承擔,存在跨區(qū)域、跨部門合作等難題[2]。近年來,松遼流域水資源保護局針對嫩江流域水環(huán)境特征,重點開展松遼流域省界緩沖區(qū)的水質監(jiān)測工作。為深入貫徹落實最嚴格的水資源管理制度,積極推進松遼流域“十二五”水污染防治規(guī)劃和重要水功能區(qū)限制納污制度的有效實施,亟須制定科學、合理、可操作性強的省界緩沖區(qū)水資源保護規(guī)范,加強省界緩沖區(qū)水資源保護監(jiān)督管理工作[3]。

為使嫩江干流省界緩沖區(qū)水資源保護工作全面到位,必須對省界緩沖區(qū)水資源質量監(jiān)測工作進行系統研究,及時總結監(jiān)測工作進展,為水行政主管部門開展水功能區(qū)水質達標評價工作提供科學可行的技術支撐[4]。目前,確定省界緩沖區(qū)水質目標與確定其他水功能區(qū)目標的原則基本一樣,主要考慮兩方面因素:水功能需求和水質現狀[5-6]。省界緩沖區(qū)管理的最終目標是水質目標不影響下游或鄰近省(區(qū)) 的水資源需求,比目前的水質目標要高得多。筆者針對嫩江干流水資源保護需求,評價嫩江干流省界緩沖區(qū)水資源質量現狀,提出嫩江干流省界緩沖區(qū)水質監(jiān)測建議,旨在從技術角度為嫩江干流水資源保護提出參考意見。

1評價標準、方法及項目

評價標準: GB3838—2002《地表水環(huán)境質量標準》。評價方法:單因子評價法。評價項目:pH、溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻(六價) 、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、硫化物、陰離子表面活性劑共 21 項。

2嫩江干流省界緩沖區(qū)水質監(jiān)測情況

2.1　嫩江流域水環(huán)境特征

嫩江河長 4 343.0 km,2013年水質符合或優(yōu)于Ⅲ類標準的河長2 807.9 km,占嫩江河長的64.7%;劣于Ⅲ類標準的河長 1 535.1 km,占嫩江河長的35.3%。其中Ⅳ類水質河長1 511.9 km,占34.8%;劣Ⅴ類水質河長23.2 km,占嫩江河長的0.5%。主要超標項目為高錳酸鹽指數、化學需氧量、氨氮。汛期水質符合或優(yōu)于Ⅲ類標準的河長 1 550.6 km,占嫩江河長的35.7%;劣于Ⅲ類水質河長 2 792.4 km,占嫩江河長的64.3%。其中Ⅳ類水質河長 2 392.4 km,占嫩江河長的55.1%;Ⅴ類水質河長348.2 km,占嫩江河長的8.0%;劣Ⅴ類水質河長 51.8 km,占嫩江河長的1.2%。主要超標項目為高錳酸鹽指數、化學需氧量、氨氮。非汛期水質符合或優(yōu)于Ⅲ類標準的河長 3 723.7 km,占嫩江河長的85.7%;劣于Ⅲ類標準的河長 619.3 km,占嫩江河長的14.3%。其中Ⅳ類水質河長 537.2 km,占嫩江河長的12.4%;Ⅴ類水質河長 58.9 km,占嫩江河長的1.4%;劣Ⅴ類水質河長 23.2 km,占嫩江河長的0.5%。主要超標項目為高錳酸鹽指數、氨氮、化學需氧量。

2.2　嫩江干流省界緩沖區(qū)監(jiān)測斷面情況

2.2.1監(jiān)測斷面的數量變化情況

對2011—2015年嫩江流域省界緩沖區(qū)水質進行分析,符合或優(yōu)于Ⅲ類以上水質比例的總體變化趨勢為逐年增加,主要超標項目為化學需氧量、高錳酸鹽指數、氨氮和總磷。其中,在汛期符合或優(yōu)于Ⅲ類以上水質的斷面數均較非汛期和全年多。2011年和2012年監(jiān)測斷面?zhèn)€數較穩(wěn)定,為8個,2013年監(jiān)測斷面?zhèn)€數增加了2個,2014年和2015年監(jiān)測斷面?zhèn)€數增加至13個。符合或優(yōu)于Ⅲ類以上的監(jiān)測斷面?zhèn)€數整體上呈增加的趨勢,2011年為4個,占總斷面數的50%,主要超標項目為高錳酸鹽指數,2012年符合或優(yōu)于Ⅲ類以上水質的監(jiān)測斷面所占的比例增加至75%,水質改善明顯;2014年隨著監(jiān)測斷面?zhèn)€數的增加,符合或優(yōu)于Ⅲ以上水質斷面的個數增加至 12個,占總監(jiān)測斷面的92%,主要超標項目為高錳酸鹽指數和總磷。

2.2.2嫩江干流典型斷面分析

筆者選取歷年嫩江干流省界緩沖區(qū)均監(jiān)測的斷面,即石灰窯、繁榮新村、鄂溫克族鄉(xiāng)、莫呼渡口、江橋、白沙灘、大安,7個斷面進行分析。

石灰窯地處石灰窯水文站,系嫩江干流第1個控制斷面，其監(jiān)測數據可反映嫩江源頭來水水質。繁榮新村反映尼爾基水庫入庫水質的同時,與嫩江浮橋、柳家屯結合,可區(qū)分嫩江縣城和甘河對嫩江干流的污染情況。根據以上3個斷面數據是否存在異常來確定污染源的位置。如果嫩江浮橋斷面和柳家屯斷面都無異常,可判斷嫩江縣對區(qū)間的污染情況。鄂溫克族鄉(xiāng)與拉哈斷面結合，可判斷紅光糖廠對嫩江干流的污染情況；莫呼渡口與薩馬街、鄂溫克族鄉(xiāng)、興鮮、大河結合，可判別齊齊哈爾市對嫩江的污染情況；江橋與莫呼渡口、綽爾河口、原種場組合，可判別干、支流對嫩江黑蒙緩沖區(qū)3的污染情況；白沙灘與江橋斷面結合，可判別大慶部分地區(qū)及泰來縣對嫩江干流的影響；大安與白沙灘斷面結合，可判別支流洮兒河對嫩江的影響。

2.3　非汛期嫩江干流典型省界緩沖區(qū)水質變化情況

2.3.1氨氮

在2011—2015年的非汛期(1月),就氨氮質量濃度來講,嫩江干流省界緩沖區(qū)符合或優(yōu)于Ⅲ類以上水質標準的比例總的變化趨勢是逐年增加。石灰窯、繁榮新村、鄂溫克族鄉(xiāng)3個斷面的氨氮質量濃度在2011—2015年符合Ⅲ類水質標準。莫呼渡口、江橋、白沙灘3個斷面的氨氮質量濃度除在2011年未達到Ⅲ類水質標準外(圖1), 在2012—2014年,水質均較2011年明顯改善,氨氮質量濃度達到優(yōu)于Ⅲ類水質標準,但在2015年,白沙灘斷面水質有惡化跡象,氨氮質量濃度降為Ⅳ類水質標準。大安斷面的氨氮質量濃度,除2012年處于Ⅳ類水質外,其他年度的非汛期均達到符合或優(yōu)于Ⅲ類水質標準,水質狀況較穩(wěn)定。

圖1　2011—2015年嫩江干流典型省界緩沖區(qū)非汛期的氨氮質量濃度變化情況

2.3.2高錳酸鹽指數

在2011—2015年的非汛期,就高錳酸鹽指數而言,嫩江干流省界緩沖區(qū)優(yōu)于Ⅲ類以上水質比例的總體變化趨勢是逐年增加。石灰窯、莫呼渡口的高錳酸鹽指數質量濃度均為Ⅲ類水質標準 (圖2);2012—2015年,繁榮新村、江橋的高錳酸鹽指數質量濃度明顯降低,水質得到一定程度的改善,水體狀態(tài)為優(yōu)于Ⅲ類水質。鄂溫克族鄉(xiāng)除2014年外(Ⅳ類),其他年度均為優(yōu)于Ⅲ類水質,水質狀態(tài)較好。白沙灘、大安的高錳酸鹽指數質量濃度略有波動,2011年和2014年處于Ⅳ類水質,其他年度基本符合Ⅲ類水質標準。

圖2　2011—2015年嫩江干流典型省界緩沖區(qū)非汛期的高錳酸鹽指數質量濃度變化情況

2.4　汛期嫩江干流省界緩沖區(qū)水質變化情況

2.4.1氨氮

2011—2015年的汛期(7月),嫩江干流省界緩沖區(qū)水質總體變化趨勢明顯優(yōu)于非汛期。石灰窯、繁榮新村、鄂溫克族鄉(xiāng)、莫呼渡口、白沙灘、大安氨氮質量濃度均符合或優(yōu)于Ⅲ類水質標準。2013年,江橋的氨氮質量濃度較高,水質處于Ⅳ類 (圖3),其他年度的汛期水質較好,均為符合或優(yōu)于Ⅲ類水質。從圖4可以看出,2015年省界斷面的氨氮質量濃度普遍偏低,水質狀態(tài)良好。

圖3　2011—2015年嫩江干流典型省界緩沖區(qū)汛期的氨氮質量濃度變化情況

2.4.2高錳酸鹽指數

在2011—2015年的汛期(7月),江橋、大安的高錳酸鹽指數質量濃度變化幅度較小,水體均處于Ⅲ類。2011年,白沙灘斷面的高錳酸鹽指數質量濃度達到Ⅳ類標準,未達到Ⅲ類水質標準。從2012年開始,高錳酸鹽指數質量濃度明顯降低,水質改善明顯,水質雖有小幅度的波動,但均符合Ⅲ類水質標準。2011—2013年,石灰窯的高錳酸鹽指數僅處于Ⅳ類(圖4),其中,2012年和2013年水質問題較為嚴重,2014年和2015年,高錳酸鹽指數質量濃度較2013年降低近一半,水質明顯改善,達到優(yōu)于Ⅲ類水質標準。繁榮新村斷面除2012、2015年外,其他年份高錳酸鹽指數質量濃度達到了優(yōu)于Ⅲ類的水質標準。

圖4　2011—2015年嫩江干流典型省界緩沖區(qū)汛期的高錳酸鹽指數質量濃度變化情況

3嫩江干流省界緩沖區(qū)監(jiān)管中存在的主要問題

a. 管理歷史短。2006年8月初,水利部印發(fā)《關于加強省界緩沖區(qū)水資源保護和管理工作的通知》,明確了流域水資源保護機構在省界緩沖區(qū)水資源保護方面的職責,并對相關工作提出了明確要求。松遼流域水資源保護局對嫩江干流省界緩沖區(qū)監(jiān)督管理目標和任務進一步梳理,并著手開展相關監(jiān)測工作[7]。

b. 管理難度大。嫩江干流省界緩沖區(qū)很多處于偏遠地區(qū),交通不便。省界緩沖區(qū)固有的跨省級邊界的復雜性,加大了管理的難度。

c. 投入不足。嫩江流域地域廣大,受交通條件和采樣條件制約,囿于流域機構現有的人力、物力條件,嫩江流域全部省界斷面直接由流域機構監(jiān)測還十分困難。

d. 亟須構建物聯網設計水環(huán)境自動監(jiān)測系統。松遼流域省界緩沖區(qū)監(jiān)測工作現已全面開展,結合松遼流域開展的自動監(jiān)測工作,根據嫩江流域省界緩沖區(qū)監(jiān)管工作開展的實際需要,亟須構建物聯網設計水環(huán)境自動監(jiān)測系統,以服務于省界緩沖區(qū)監(jiān)督管理工作[3]。

4嫩江流域省界緩沖區(qū)監(jiān)管對策及建議

a. 確定監(jiān)測點位和監(jiān)測因子。盡可能以較少的斷面獲取足夠的水系環(huán)境信息,加強對水環(huán)境的優(yōu)先監(jiān)測分析,從水功能區(qū)的劃分、典型污染種類及數量的動態(tài)變化等幾方面入手,科學合理地選取水質監(jiān)測數據。除對主要超標項目如總磷、化學需氧量、氨氮等進行常規(guī)監(jiān)測外,還應增加一些有機污染監(jiān)測指標,而對一些在標準指標下或者長時間沒有監(jiān)測出問題的項目,可以適當減少監(jiān)測頻次[8]。

b.適當增加嫩江流域省界緩沖區(qū)的水生生物監(jiān)測內容。水生生物是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,它直接反映環(huán)境變化對河湖健康的危害程度。理化指標的監(jiān)測只能在特定條件下檢測水環(huán)境中污染物的類別和含量,而生物監(jiān)測可以反映多種污染物在自然條件下對生物的綜合影響?；谀壳伴_展的水利部“948”項目“水生態(tài)風險監(jiān)控系統技術引進”,已經對嫩江流域中上游水生態(tài)情況有了初步的了解,但相關工作還需要持續(xù)深入研究。

c. 優(yōu)化監(jiān)測方法。在進行水質監(jiān)測的時候,可以將多種監(jiān)測方式進行有機結合,如將污染源監(jiān)控、人工監(jiān)測以及自動監(jiān)測等方法綜合使用。樣品的運輸與保存受季節(jié)溫度、地域等因素的影響造成樣品揮發(fā)、變質等一系列問題,而對實驗結果產生影響。可以根據監(jiān)測項目隨時間的衰減情況對實驗結果進行一定修正。

d. 保證水環(huán)境監(jiān)測質量。為提高嫩江干流水環(huán)境管理水平,規(guī)范水環(huán)境監(jiān)測質量管理,必須保障水質監(jiān)測數據和信息的準確可靠。結合松遼流域水環(huán)境監(jiān)測中心的質量管理經驗,提高水環(huán)境實驗室監(jiān)測信息的質量控制水平,構建嫩江干流典型緩沖區(qū)實驗室質量管理體系。質量保證涉及多個方面,如樣品的采集,在選擇好監(jiān)測斷面的基礎上,要確保實驗操作規(guī)范以提高樣品的代表性;還有數據的分析,可依據當地環(huán)境及水質特點,綜合應用單因子評價法、污染指數法、模糊評價法,灰色評價法、主成分分析法對水質數據進行分析。

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Analysis of water quality in typical boundary buffer of Nenjiang River mainstream

ZHANG Jingbo1, JIANG Houzhu2, ZHANG Jimin1, ZHAO Zhe1, ZHENG Guochen1

(1.SongliaoRiverBasinWaterResourcesProtectionBureau,Changchun130021,China;

2.ForestryCollegeofNortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

Abstract：On the basis of GB 3838—2002StandardofSurfaceWaterEnvironmentquality, using the single factor evaluation method, the water quality of Nenjiang River provincial boundary buffer in 2011-2015 was evaluated, and the water quality monitoring results and the reasons are analyzed. Aimed to the main problems existed in the regulation of the Nenjiang River provincial boundary buffer, Nenjiang River Basin boundary buffer regulation countermeasure and the suggestion are proposed.

Key words：water quality monitoring; ammonia nitrogen; Nenjiang River; permanganate index; provincial boundary buffer; Nenjiang River mainstream

(收稿日期：2015-09-22編輯：彭桃英)

中圖分類號：X502

文獻標志碼：A

文章編號：1004-6933(2016)01-0097-04

作者簡介:張靜波(1962—),男,教授級高級工程師,主要從事水資源保護研究。E-mail:wasaizgc@163.com

基金項目:水利部948項目(201416)

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.01.017