圖們江中、下游流域水環(huán)境現(xiàn)狀分析與評價

常瑜格， 孫雪菲， 朱衛(wèi)紅， 金明姬， 樸文華

(延邊大學地理與海洋科學學院，吉林 延吉 133002)

水質(zhì)評價是掌握水環(huán)境狀況，進行水質(zhì)管理的基礎。對河流水質(zhì)進行科學分析與評價，能準確診斷河流水質(zhì)狀況，針對性地制定水環(huán)境管理決策與規(guī)劃[1]。目前，很多學者利用不同的水質(zhì)評價方法對水質(zhì)現(xiàn)狀進行了具體評價。翟坤等[2]利用綜合污染指數(shù)評價法評價了恩施城區(qū)段清江河水質(zhì)狀況；張千等[3]利用熵權的模糊評價法和單因子評價法，對廬江縣自來水水廠水源地水進行了水質(zhì)評價；周全超等[4]利用灰色聚類法,對同里古鎮(zhèn)的水質(zhì)進行了評價；黃淑玲等[5]利用一維水質(zhì)數(shù)學模型對宿州市沱河段的水環(huán)境容量進行了分析。而水質(zhì)評價過程中，將水質(zhì)評價方法與水體富營養(yǎng)化相結(jié)合的研究相對較少。

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該研究以圖們江中、下游流域為研究區(qū)域，應用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法與對數(shù)型冪函數(shù)普適指數(shù)法，對圖們江中、下游水質(zhì)及富營養(yǎng)化程度進行了分析及評價。通過對圖們江中、下游水環(huán)境現(xiàn)狀的評價，擬為圖們江流域水污染治理工作提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

圖們江是中朝、朝俄界河，是1條國際性河流，全長505.4 km，流域面積33 168 km2。圖們江干流以和龍市南坪與琿春市甩灣子為界分上、中、下游河段[6]。圖們江中、下游流域城市集中，人口聚集，對整個圖們江流域水環(huán)境影響較大。

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1.2 樣品采集及分析方法

由圖1可知，中國側(cè)圖們江中、下游流域主要支流有海蘭河、布爾哈通河、嘎呀河及琿春河，本研究在4大支流不同地區(qū)選取S1～S9等9個采樣點進行水質(zhì)分析?？紤]到本地區(qū)的降水特點，樣品的采集選取枯水期5月與豐水期8月進行采樣，采樣從2015—2017年共持續(xù)3年。所有水樣在水面以下10 cm處進行采集，后將采集的水樣裝入1 L聚氯乙烯采樣袋運回實驗室，在4 ℃下保存，并在3 d內(nèi)完成各項水質(zhì)指標的測定。

圖1 采樣點分布圖

分析的水質(zhì)指標有pH值、溶解氧(DO)、化學需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、氟離子(F-)及石油類(Oil)等8項，上述指標均按《水和廢水監(jiān)測分析方法》[7]進行測定。此外，該研究采用Pearson相關性分析及冗余分析(Redundant analysis，RDA)等統(tǒng)計分析方法，分析了不同水質(zhì)指標間的相關性，以及不同土地利用類型對周邊水體中各項水質(zhì)指標的影響。同時，為了解該流域土地利用類型，該研究基于2016年圖們江流域土地利用遙感影像，提取了9個采樣點500 m緩沖區(qū)尺度下的土地利用信息。

1.3 評價方法

1.3.2 對數(shù)型冪函數(shù)普適指數(shù)法

式中，F(xiàn)N為內(nèi)梅羅污染指數(shù)；Fiavr為各項水質(zhì)指標單因子污染指數(shù)的算術平均值；Fimax為各項水質(zhì)指標最大單因子污染指數(shù)。根據(jù)所得FN可將水體劃分5個不同的污染等級，具體如表1[8]。本研究結(jié)合表2各采樣點周邊水體目標水質(zhì)，確定了9個采樣點的目標水質(zhì)，目標水質(zhì)根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標準具體分為5類。

一是堅持國家（政府）和軍隊主導。軍民融合是國家戰(zhàn)略，關乎國家安全和發(fā)展全局。國家采取必要的管控也是軍民融合綜合服務平臺有序、高效運轉(zhuǎn)的基本保障。平臺無論是在建設還是在運營，都要堅持國家主導，既要為軍民融合知識產(chǎn)權轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化平臺服務好，更要管理好、監(jiān)督好，國家要負責制定平臺規(guī)劃建設方案、平臺運行管理制度等相關政策措施，還要對平臺的信息資源做好征集、匯總和審核。此外，在資金扶持、交易運行、保密管理和國防知識產(chǎn)權等方面，要加強監(jiān)督管控，防止過度市場化導致不利因素的發(fā)生。

(1)

式中，EI為富營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)；Wi為指標i的歸一化權重值，本研究中的各項分析指標視為等權重；EIi為指標i的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；xi為指標i的“規(guī)范值”，xi計算具體如下[9]。本研究中選取了與富營養(yǎng)化關系密切的DO、BOD5、NH3-N和TP等4項指標進行了水體富營養(yǎng)狀態(tài)評價。其中，DO“規(guī)范值”的計算如式5，其余3項指標“規(guī)范值”計算如式6。

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(2)

式中，F(xiàn)i為各項水質(zhì)指標的單因子污染指數(shù)；Ci為各項水質(zhì)指標的實測值；Si為各項水質(zhì)指標的水質(zhì)標準。

(3)

內(nèi)梅羅污染指數(shù)法是用簡單的數(shù)值綜合表示環(huán)境污染程度或環(huán)境質(zhì)量等級的方法，具體公式如下。

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表1 內(nèi)梅羅污染等級劃分

表2 各采樣點目標水質(zhì)

1.3.1 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

本研究中采用對數(shù)型冪函數(shù)普適指數(shù)法對河流水體的富營養(yǎng)化程度進行了評價，具體方法如下：

(4)

(5)

(6)

不同土地利用類型對周邊水體中各項水質(zhì)指標的影響不同，故該研究進一步分析了土地利用類型對水環(huán)境的影響。如圖2，9個采樣點土地利用類型主要分為4類，即林地、農(nóng)業(yè)用地、城鄉(xiāng)住宅與公共設施等建設用地，以及濕地及庫塘等水體。采樣點S1中林地占比最大，為97%；而S5中建設用地占比最大，為73%；其余采樣點中農(nóng)業(yè)用地占比最大，而其中S3與S8中農(nóng)業(yè)用地與林地的差異不顯著。

表3 各項水質(zhì)指標的參照值

表4 富營養(yǎng)狀態(tài)等級劃分

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)基本現(xiàn)狀

2015—2017年，9個采樣點各項水質(zhì)指標監(jiān)測結(jié)果如表5所示。枯、豐水期所有采樣點pH值在7.14～7.89，DO均大于7.27，均滿足各采樣點目標水質(zhì)(表2)；所有采樣點COD濃度在8.33～31.00 mg/L，BOD5濃度在0.96～4.43 mg/L，除S5枯水期COD濃度未滿足目標水質(zhì)外，其余采樣點COD與BOD5均滿足各采樣點目標水質(zhì)；所有采樣點NH3-N濃度在0.07～1.03 mg/L，TP濃度在0.02～0.17 mg/L，NH3-N與TP均滿足各采樣點目標水質(zhì)；所有采樣點F-濃度在0.06～0.38 mg/L，Oil濃度在0.01～0.16 mg/L，F(xiàn)-與Oil也均滿足各采樣點目標水質(zhì)。

表5 2015—2017年各項水質(zhì)指標統(tǒng)計值

此外，綜合考慮9個采樣點各項水質(zhì)指標，因采樣點S5位于圖們江流域人口聚集的延吉市下游，受人類活動的干擾，枯、豐水期S5的各項水質(zhì)指標普遍高于其它采樣點。

富營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)枯、豐水期分別為35.14～57.56與38.22～54.75，除枯水期的S1與S8、豐水期的S1為中營養(yǎng)化狀態(tài)外，其它采樣點均為不同程度的富營養(yǎng)化狀態(tài)。9個采樣點中，因S5位于圖們江流域人口聚集的延吉市下游，受人類活動的干擾，其富營養(yǎng)化程度最高；而因S8與S1位于各支流的上游，受人類活動影響較少，其富營養(yǎng)化程度在枯、豐水期均為最低。整體上，豐水期受農(nóng)業(yè)面源污染等的影響，富營養(yǎng)化程度較枯水期高；而各大支流富營養(yǎng)化程度依次為布爾哈通河>嘎呀河>琿春河>海蘭河。

表6 各水質(zhì)指標的Pearson’s相關性

2.2 土地利用類型對水質(zhì)的影響

式中，ci為各項水質(zhì)指標的實測值；ci0為各項水質(zhì)指標的“參照值”，具體如表3。根據(jù)上述EI計算結(jié)果，河流水體富營養(yǎng)狀態(tài)可分為5個等級，具體如表4。

圖2 各采樣點土地利用狀況

冗余分析結(jié)果，影響水質(zhì)的主要土地利用類型有林地、農(nóng)業(yè)用地及建設用地等(圖3)。林地具有涵養(yǎng)水源、凈化污染物質(zhì)、攔截等作用，故林地與DO呈顯著正相關，而與COD及TP等污染指標呈負相關，這與其他研究結(jié)論一致[10-14]。農(nóng)業(yè)用地與pH值呈正相關外，與BOD5與NH3-N等污染指標呈負相關。圖們江流域農(nóng)業(yè)用地以水田為主，而水田類似于人工濕地對污染物具有一定的凈化能力，故與污染物指標呈負相關,這與shen等[15]結(jié)論基本一致。建筑用地為人類的主要活動區(qū)域，故受人類活動的影響，建筑用地與COD及TP等的污染指標均呈顯著正相關，而與DO呈負相關,此結(jié)果與Li等[16]結(jié)論相似。受污染物匯入影響，水體與COD及TP等的污染指標均呈顯著正相關。綜上所述，在圖們江流域人類活動對不同水質(zhì)指標的影響相對顯著。

圖3 土地利用類型與水質(zhì)指標的冗余分析(RDA)結(jié)果

2.3 水質(zhì)評價

該研究利用內(nèi)梅羅污染指數(shù)反應了各采樣點在時間、空間上的污染程度及其變化，并對圖們江流域水質(zhì)狀況進行了整體評價。計算過程中因缺少氣溫、氣壓等基礎數(shù)據(jù)，未考慮DO，利用其余7項水質(zhì)指標進行計算[17]，結(jié)果如圖4，5所示。

圖4 各采樣點梅羅污染指數(shù)

枯、豐水期9個采樣點內(nèi)梅羅污染指數(shù)分別為0.33～0.82與0.37～0.76，內(nèi)梅羅污染指數(shù)最大值枯、豐水期分別出現(xiàn)在S5與S4,其污染程度均為輕污染；枯水期S4內(nèi)梅羅污染指數(shù)僅次于S5，污染程度也為輕污染；但豐水期S5內(nèi)梅羅污染指數(shù)顯著低于枯水期，污染程度為清潔。這2個采樣點所處河段，城市、人口密集，受人類活動影響較大，故其污染程度也相對較高。內(nèi)梅羅污染指數(shù)最小值枯、豐水期均出現(xiàn)在S9,污染程度為清潔。S9雖處于琿春河下游，受人類活動影響顯著，但因其目標水質(zhì)等級高，內(nèi)梅羅污染指數(shù)小，污染程度較低。除上述3個采樣點外，其余采樣點枯、豐水期水質(zhì)污染程度均處于清潔或較清潔，水質(zhì)良好。對比4大支流，水質(zhì)污染程度依次為布爾哈通河>嘎呀河>海蘭河>琿春河。在圖們江流域城市及人口主要聚集于布爾哈通河流域，故受人類活動影響，其水質(zhì)污染程度也最高。

此外，結(jié)合各項水質(zhì)指標內(nèi)梅羅污染指數(shù)可知(圖5)，在圖們江流域所測水質(zhì)指標中COD是最大污染因子。其次，TP污染較為嚴重，但與BOD5、NH3-N等差異不顯著，均為圖們江流域主要污染因子。整體看，圖們江流域水質(zhì)狀況較好，但也存在輕污染狀況，故有必要合理開展水環(huán)境治理工作。

基于上述原因，廣州地鐵5、6號線聯(lián)合我國有經(jīng)驗的企業(yè)，對直線電機氣隙預警子系統(tǒng)進行攻關研究，直線電機氣隙預警子系統(tǒng)孕育而生。

圖5 各項水質(zhì)指標內(nèi)梅羅污染指數(shù)

2.4 富營養(yǎng)化狀態(tài)評價

該研究選取與富營養(yǎng)化關系密切的DO、BOD5、NH3-N和TP等4項指標進行富營養(yǎng)化狀態(tài)評價(圖6)。

圖6 各采樣點富營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)

為獲取各項水質(zhì)指標間的相互影響程度，基于上述監(jiān)測結(jié)果，對各項水質(zhì)指標進行了Pearson’s相關性分析(表6)。COD、BOD5、NH3-N及TP相互之間均呈顯著正相關(P<0.01)，而就相關程度而言，COD與NH3-N、TP，以及NH3-N與TP間相關程度較高，均大于0.65。這說明圖們江流域有機污染與營養(yǎng)鹽類污染相伴發(fā)生。此外，從COD與BOD5的相關程度可知，圖們江流域有機污染主要以可生化降解的污染物為主。

據(jù)報道，氮(N)、磷(P)對藻類的爆發(fā)性生長具有重要意義，可反映水體中藻類生長的總效應[18]。當水體中ρ(N)/ρ(P)<7時，水體表現(xiàn)為氮限制，此時，水體富營養(yǎng)化控制的關鍵在于磷含量；反之ρ(N)/ρ(P)>7為磷限制，需控制氮含量[19-20]。該研究中枯、豐水期ρ(N)/ρ(P)為5.40及6.18，均表現(xiàn)為氮限制，即在圖們江流域磷是水體富營養(yǎng)化控制的關鍵。

3 結(jié)論

該研究調(diào)查了圖們江中、下游水體中8項水質(zhì)指標，并利用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法與對數(shù)型冪函數(shù)普適指數(shù)法評價了水體污染程度和富營養(yǎng)化程度，結(jié)果如下。

1)9個采樣點各項水質(zhì)指標基本滿足目標水質(zhì)，但枯水期普遍高于豐水期；各項水質(zhì)指標中，有機污染與營養(yǎng)鹽類污染相伴發(fā)生，且有機污染主要以可生化降解污染為主；林地、農(nóng)業(yè)用地及建設用地是該流域影響水質(zhì)的主要土地利用類型。

推薦理由:“巨大的災難，一場荒唐，秦嶺什么也沒改變，依然山高水長，蒼蒼莽莽，沒改變的還有情感，無論在山頭或河畔，即便是在石頭縫里和牛糞堆上，愛的花朵仍然在開，不禁慨嘆萬千?！?/p>

在新的發(fā)展形勢下，廣播電視媒體與互聯(lián)網(wǎng)思維的融合是必然趨勢，在二者融合的過程中，要相互汲取對方的優(yōu)勢，兩者都需要進行改革和創(chuàng)新，實現(xiàn)求同存異，相互發(fā)展、相互補充的目的。新媒體形式重視的是信息建設，節(jié)目的方式與廣播電視媒體類似，但也擁有完善的與用戶互動的方法。而廣播電視更加重視在信息方面的傳播。所以，在廣播電視與互聯(lián)網(wǎng)媒體的融合中，就要借助新媒體的互動方法、廣播電視的信息傳播價值，為用戶帶來更好的信息接收體驗和感受。

2)內(nèi)梅羅污染指數(shù)及富營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)評價表明，該流域9個采樣點水質(zhì)均處于清潔和較清潔水平，水質(zhì)狀況良好，8項水質(zhì)指標中COD是該流域最大污染因子；但富營養(yǎng)化程度較高，均為富營養(yǎng)化及中營養(yǎng)化狀態(tài)，豐水期高于枯水期，磷是該流域富營養(yǎng)化控制的關鍵；各支流中布爾哈通河的水質(zhì)污染程度及富營養(yǎng)化程度均最高。