2020年度蘇州望虞河水質(zhì)變化趨勢(shì)分析*

江蘇省蘇州環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 鄒士倩，蘇明玉

一、前言

作為長(zhǎng)江三角洲核心區(qū)域之一，太湖流域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密度大，水環(huán)境承載能力面臨較大挑戰(zhàn)，水環(huán)境污染、水資源短缺、水生態(tài)受損等問題日益凸顯。承擔(dān)著“納污”和“供水”雙重壓力，太湖水質(zhì)形勢(shì)嚴(yán)峻。近年來(lái)，通過(guò)“引江濟(jì)太”等手段將長(zhǎng)江水引入太湖，直接補(bǔ)充水資源的不足，激發(fā)自凈能力，達(dá)到改善水質(zhì)的目的[1]。在長(zhǎng)江流域的眾多口門中，望虞河工程引水能力較強(qiáng)，直接與太湖聯(lián)通，從而成了“引江濟(jì)太”的重要通道。望虞河全長(zhǎng)62.3km，其中河道段60.3km、入湖段0.9km、入江段1.1km[2]。截至2020年9月累計(jì)引排水615億立方米，為保障太湖“防洪、供水”雙安全發(fā)揮了重要作用。因此，望虞河的水質(zhì)情況對(duì)長(zhǎng)江和太湖都有影響。本文通過(guò)2020年1月至10月水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法、內(nèi)梅羅法以及變異系數(shù)對(duì)水質(zhì)的變化特征進(jìn)行分析。根據(jù)江蘇省水利廳等官方公開信息，2019年10月至2020年1月，常熟水利樞紐實(shí)行跨年度引水，2020年5月21日開始第二輪引水，日引水量達(dá)1200萬(wàn)立方米。

二、監(jiān)測(cè)要求

按照《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T91-2002），《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）等相關(guān)要求進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)。根據(jù)望虞河的基本情況，兼顧代表性和經(jīng)濟(jì)性原則，均勻選取了望虞河上五個(gè)水質(zhì)斷面，從西向東依次是D1、D2、D3、D4、D5，其中，D1靠近太湖，D5靠近長(zhǎng)江。在監(jiān)測(cè)期間，每月進(jìn)行一次水質(zhì)采樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室分析獲得結(jié)果，監(jiān)測(cè)指標(biāo)為氨氮、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、總磷。

三、水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

（一）綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法

綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法是通過(guò)對(duì)選定的各個(gè)污染指標(biāo)的相對(duì)污染系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出水體的平均污染程度。其計(jì)算公式[3]為：

其中，Ci為第i項(xiàng)污染物的濃度值，CS為斷面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，參照GB3838-2002表1中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，P為Pi的算術(shù)平均值。當(dāng)P≤0.40時(shí)，水質(zhì)類別為好；P在0.41與0.70之間時(shí)，水質(zhì)類別為輕度污染；P在0.71-1.00時(shí)，水質(zhì)類別為中度污染；P在1.01-2.00時(shí)，水質(zhì)類別為重污染；當(dāng)P≥2.00時(shí)，提示水質(zhì)受到了嚴(yán)重污染。

以綜合污染指數(shù)法P值分析望虞河各斷面的水質(zhì)變化情況。從圖1可知，7月份在D4點(diǎn)位監(jiān)測(cè)到最大P值為0.82，3月份在D5點(diǎn)位監(jiān)測(cè)到最小值0.27，其中有36%的P值≤0.40，水質(zhì)類別為好，62%的P值介于0.41和0.70之間，為輕度污染，只有7月份在D4點(diǎn)位的P值大于0.70，為中度污染。總體而言，2020年望虞河的水質(zhì)絕大多數(shù)都處于“好”和“輕度污染”等級(jí)。在所有點(diǎn)位中，D4點(diǎn)位1-10月P值的均值最高，為0.51，其他四個(gè)點(diǎn)位P值在0.41-0.45之間，說(shuō)明D4點(diǎn)位水質(zhì)污染程度略高于其他四個(gè)點(diǎn)位。依據(jù)張又等人[4]的研究，這可能與望虞河西岸支流，特別是錫北運(yùn)河的污染情況相關(guān)，具體有待進(jìn)一步研究。

圖1 望虞河水質(zhì)變化情況

（二）內(nèi)梅羅指數(shù)法

在綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法的基礎(chǔ)上，內(nèi)梅羅指數(shù)法賦予污染最嚴(yán)重的指標(biāo)更大的權(quán)重，其公式如下：

其中，Ci是第i個(gè)指標(biāo)的濃度，Ci,s是第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，n是參與評(píng)價(jià)的因子數(shù)。當(dāng)P內(nèi)≤1時(shí)，水體清潔，當(dāng)1＜P內(nèi)≤2時(shí)，水體輕度污染，當(dāng)2＜P內(nèi)≤3時(shí)，水體中度污染，當(dāng)P內(nèi)＞3時(shí)，水體重度污染[5]。

以內(nèi)梅羅指數(shù)法分析各點(diǎn)位的水質(zhì)情況，在所有監(jiān)測(cè)斷面中，P內(nèi)均小于1，提示水體清潔，且P內(nèi)的最大值與綜合指數(shù)法的P的最大值都出現(xiàn)在7月份的D4點(diǎn)位。以P內(nèi)/P來(lái)分析，D1點(diǎn)在1.3-1.5之間，D2點(diǎn)在1.2-1.7之間，D3點(diǎn)在1.1-1.7之間，D4點(diǎn)在1.1-1.5之間，D5點(diǎn)在1.1-1.5之間，由此可知，P內(nèi)的變化趨勢(shì)與綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法的P值變化趨勢(shì)基本一致，各斷面中不存在特別突出的污染指標(biāo)。

（三）水質(zhì)時(shí)空變化特征

1.不同時(shí)間水質(zhì)變化規(guī)律

變異系數(shù)（CV）是一個(gè)反應(yīng)數(shù)據(jù)相對(duì)離散程度的指標(biāo)，其公式是：CV=標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值，CV≤0.1為弱變異性，離散程度小，0.1＜CV＜1為中等變異性，CV≥1為強(qiáng)變異性，離散程度較高。

如圖2所示，按照綜合指數(shù)法和內(nèi)梅羅法所得的P值進(jìn)行變異系數(shù)的計(jì)算，其結(jié)果與變化趨勢(shì)基本相同。其中，8月份、10月份CV小于0.1，說(shuō)明斷面間水質(zhì)變化較小，均質(zhì)程度較高，而其他月份的值均介于0.1與1之間，呈中等變異性，其中2月與7月各斷面間變異程度最大，值在0.30附近。不同月份各斷面水質(zhì)變異系數(shù)呈現(xiàn)不同規(guī)律，主要與季節(jié)因素、引水因素等有關(guān)。一般而言，春夏季節(jié)隨著氣溫升高、生物氧化能力增強(qiáng)，豐水期的水流較大，水質(zhì)均勻程度較好，所以2月至8月間各斷面間的CV值逐漸變小，但是在5月底，常熟水利樞紐開始引水，大量匯入的長(zhǎng)江水使得6月、7月的CV值有了顯著提升，水質(zhì)均質(zhì)程度突然變差。

圖2 不同月份時(shí)，各斷面間CV值的變異情況

2.不同斷面水質(zhì)變化規(guī)律

以綜合指數(shù)法的P值計(jì)算得到各點(diǎn)的CV值分別是：D1為0.13、D2為0.18、D3為0.10、D4為0.29、D5為0.30。五個(gè)點(diǎn)位的CV值均低于0.30，說(shuō)明望虞河各點(diǎn)位在不同季節(jié)的水質(zhì)情況相對(duì)比較穩(wěn)定，其中，靠近長(zhǎng)江的D4、D5水質(zhì)變化程度大于另外三個(gè)點(diǎn)位，這可能與長(zhǎng)江水質(zhì)隨季節(jié)變化較大，且靠近長(zhǎng)江的點(diǎn)位受引水的沖擊較大有關(guān)，同時(shí)也可能受到其他支流匯入的影響。

四、結(jié)論

根據(jù)綜合系數(shù)法分析，2020年望虞河的水質(zhì)總體處于“好”和“輕度污染”等級(jí)，其中，D4點(diǎn)位水質(zhì)略差于其他點(diǎn)位。綜合系數(shù)法與內(nèi)梅羅法的分析評(píng)價(jià)結(jié)果和變化趨勢(shì)基本一致，說(shuō)明望虞河不存在特別突出的首要污染因素。

不同斷面間和不同月份的水質(zhì)均質(zhì)性較好，其均質(zhì)性波動(dòng)主要與氣溫變化、引水沖擊、支流匯入等因素有關(guān)。