汕頭市入海河流水質演變趨勢及污染評價

陳秀洪，羅 歡

(珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣州 510635)

入海河口作為河流的終端和海洋的起點，是陸地和海洋相互作用的重點區(qū)域。一方面，隨著經濟高速發(fā)展，入海河流水質問題突出，受到越來越多學者的關注。殷小琴等[1]研究表明2019年南通市入海河流受有機物和營養(yǎng)物污染；勞齊斌等[2]指出2018年北部灣入海河流營養(yǎng)鹽通量顯著升高；全玉蓮等[3]研究發(fā)現大蒲河、湯河、新開河、洋河、戴河和石河等主要入海河流呈現不同程度的有機污染和富營養(yǎng)狀態(tài)。另一方面，入海河流作為陸源污染向海域輸送的重要途徑，對海洋生態(tài)環(huán)境影響顯著。劉靜等[4]指出我國海洋環(huán)境污染物約有80%以上來自陸源，其中絕大部分通過河流輸入；武暕等[5]指出遼寧省入海河流攜帶的污染物濃度遠高于近岸海域，可能對近岸海域水質安全造成威脅；曹西華等[6]認為秦皇島沿岸褐潮暴發(fā)區(qū)的生源要素變化與入海河流污染物排放存在顯著性相關；李飛等[7]發(fā)現影響海州灣水質的主要污染源為臨洪河口的陸域污染。

近年來，生態(tài)環(huán)境部強調，“十四五”期間海洋保護要突出抓好“美麗海灣”建設，扎實推動海灣生態(tài)環(huán)境質量改善，打造“水清灘凈、岸綠灣美、魚鷗翔集、人海和諧”的美麗海灣?！稄V東省沿海經濟帶綜合發(fā)展規(guī)劃(2017—2030年)》明確，實施陸源污染防治與海洋環(huán)境整治并舉，建立陸海環(huán)境保護長效機制，推進沿海經濟帶生態(tài)文明建設，打造陸海關系、人海關系和諧，生態(tài)環(huán)境優(yōu)良的示范區(qū)；構建“一心兩極雙支點”，東極以汕頭為中心，打造粵港澳大灣區(qū)輻射延伸區(qū)；統(tǒng)籌“六灣區(qū)一半島”，將大汕頭灣區(qū)打造成粵臺海洋產業(yè)合作的橋頭堡、廣東重要的國際港、物流中心和海洋產業(yè)基地。隨著灣區(qū)經濟、美麗海灣、現代化沿海經濟帶等發(fā)展戰(zhàn)略的提出，明確汕頭市主要入海河流水質的主要污染物，分析水質演變趨勢及污染狀況，對近岸海域生態(tài)環(huán)境保護和經濟發(fā)展具有重要指導意義。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

汕頭市(116°14′40″～117°19′35″E，23°02′33″～23°38′50″N)位于中國東南部沿海，地處“大珠三角”經濟圈的重要節(jié)點，是廈漳泉三角區(qū)、珠三角和海峽西岸經濟帶的重要連接點，擁有亞太地緣門戶的獨特區(qū)位優(yōu)勢。全市陸域總面積約為2 245 km2，海岸線約為289 km，天然海灣及良港眾多，如汕頭港、田心灣、海門灣、廣澳灣、北山灣、外海灣、金獅喉灣、萊蕪灣等。

汕頭市地勢北高南低，西高東低，倚山臨海，位于韓江、榕江、練江下游的三角洲河網區(qū)。韓江發(fā)源于河源市紫金七星崠，全長為470 km，集水面積為30 112 km2，上游梅江在大埔三河壩和汀江匯合成韓江，流經潮州分東溪(蓮陽河)、西溪和北溪流入汕頭市境，西溪在汕頭市境內再分梅溪河、新津河、外砂河。榕江發(fā)源于陸豐市百花園，全長為175 km，集水面積為4 408 km2，干流南河在揭陽雙溪咀與支流北河匯合為榕江，流經汕頭市潮陽區(qū)，在關埠注入牛田洋，經汕頭港后流入南海。練江發(fā)源于普寧寒媽徑，河長為71.8 km，集水面積為1 354 km2，流經潮陽，由海門灣出海。

1.2 數據來源

汕頭市入海河流水質監(jiān)測數據來源于廣東省生態(tài)環(huán)境廳公眾網(http://gdee.gd.gov.cn/)公布的2015—2020年入海河流逐月水質監(jiān)測信息，其中，位于汕頭市的監(jiān)測站點共計4個，分別為蓮陽橋閘斷面、外砂斷面、地都斷面、海門灣橋閘斷面，水質監(jiān)測斷面分布見圖1，斷面基本情況見表1。按所屬流域劃分，蓮陽橋閘斷面、外砂斷面均位于韓江流域，分別處于蓮陽河和外砂河，地都斷面位于榕江流域，海門灣橋閘斷面位于練江流域。根據《2019年汕頭市水資源公報》，蓮陽河、外砂河、榕江、練江入海水量分別為83.09億m3、98.05億m3、48.59億m3、14.43億m3，占汕頭市入海水量的72.34%。本研究選取水質指標包括生化需氧量(BOD5)、化學需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)。

圖1 汕頭市入海河流水質監(jiān)測斷面分布示意

表1 水質監(jiān)測斷面基本情況

1.3 研究方法

1.3.1季節(jié)性Kendall檢驗法

汕頭市地處亞熱帶季風氣候區(qū)，河流徑流量季節(jié)特征明顯，污染物濃度值受河流徑流量影響較大，本研究采用季節(jié)性Kendall檢驗法進行水質時間變化趨勢分析。季節(jié)性Kendall檢驗法最早由Rebert等[8]提出，具體計算過程可參考相關文獻[9]。該方法通過比較歷年相同月份的水質資料，避免了由于河流徑流量季節(jié)周期變化對以濃度為單位的水質指標檢測值產生的影響。當序列顯著性水平小于等于0.01時，表明序列變化趨勢為高度顯著，當序列顯著性水平大于0.1時，表明序列變化趨勢不顯著，當序列顯著性水平介于0.01和0.1時，表明序列變化趨勢為顯著。

1.3.2污染指數法

采用單因子污染指數法[10]對汕頭市入海河流水質進行評價，計算公式為：

(1)

式中：

Si——單因子污染指數，當Si>1，表明該水質指標超過了規(guī)定的水質標準限值，Si越大表明相應指標超標越嚴重；

ρi——某一水質指標質量濃度的實測值；

ρs0——某一水質指標質量濃度的標準值。

單因子污染指數僅能反映某一污染物的污染程度，采用內梅羅綜合污染指數對監(jiān)測斷面整體污染狀況進行評價，計算公式為：

(2)

式中：

IP——內梅羅綜合污染指數；

Iimax——所有評價因子中污染指數最大值;

I——所有評價因子的單因子污染指數平均值。

內梅羅綜合污染指數等級分級標準見表2。

表2 內梅羅綜合污染指數分級

2 結果與分析

2.1 水質時空演變趨勢

2.1.1水質時間變化趨勢

統(tǒng)計2015—2020年汕頭市入海河流監(jiān)測斷面逐月水質數據，時間變化趨勢分析結果見表3。汕頭市入海河流水質指標中TP和NH3-N濃度下降趨勢最為顯著，75%監(jiān)測斷面濃度顯著下降，其余斷面變化趨勢不明顯。其次為BOD5和TN，50%監(jiān)測斷面濃度顯著下降，地都斷面BOD5和TN濃度呈現顯著上升趨勢，其余斷面變化趨勢不明顯。海門灣橋閘斷面COD濃度顯著下降，其余斷面變化趨勢不明顯。

表3 監(jiān)測斷面水質時間變化趨勢分析結果

從流域看，練江流域水質好轉效果最為明顯，各項水質指標濃度均顯著下降；韓江流域水質有所好轉，主要體現在氮磷指標濃度顯著下降；榕江流域受BOD5和TN濃度顯著上升的影響，水質濃度有惡化趨勢。

2.1.2水質空間分布特征

統(tǒng)計2015—2020年汕頭市入海河流監(jiān)測斷面逐月水質類別，空間分布特征見圖2。汕頭市入海河流TN指標空間差異小，韓江、榕江和練江流域普遍呈現為Ⅴ類及劣Ⅴ類，其中，蓮陽橋閘斷面、外砂斷面、地都斷面、海門灣橋閘斷面TN指標為Ⅴ類及劣Ⅴ類的發(fā)生比例分別為87.5%、62.5%、100%和100%。其他水質指標(DO、BOD5、COD、NH3-N、TP)空間差異大，練江流域明顯劣于榕江流域和韓江流域，蓮陽橋閘斷面和外砂斷面其它水質指標普遍呈現為Ⅰ～Ⅱ類，發(fā)生比例分別為83.3%～100%和97.2%～100%；地都斷面其它水質指標普通呈現為Ⅰ～Ⅲ類，發(fā)生比例為82.7%～93.3%；海門灣橋閘斷面其它水質指標普遍呈現Ⅴ～劣Ⅴ類，發(fā)生比例為65.3%～79.2%。

2.2 入海河流污染狀況

根據廣東省生態(tài)環(huán)境廳公布的《廣東省水環(huán)境功能區(qū)劃》河流部分的水質控制目標，可知汕頭市各入海河流監(jiān)測斷面的水質控制目標，其中，蓮陽橋閘、外砂斷面為II類，地都斷面為III類，海門灣橋閘為V類。按照《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838—2002)，計算2015—2020年汕頭市4個入海河流水質監(jiān)測斷面BOD5、COD、NH3-N、TN和TP污染指數，對汕頭市入海河流有機污染、氮磷污染情況進行分析。

2.2.1有機污染狀況

統(tǒng)計2015—2020年汕頭市入海河流水質監(jiān)測斷面的COD和BOD5的單因子污染指數(見圖3)，在4個入海河流監(jiān)測斷面中，除海門灣橋閘外，其他斷面的COD和BOD5近6 a污染指數均小于1，符合其水環(huán)境功能區(qū)水質控制標準。海門灣橋閘斷面COD和BOD5的污染指數分別從2015年的2.8、3.0逐年下降至2020年的0.7、0.5，有機污染改善效果突出。

2.2.2氮磷污染狀況

統(tǒng)計2015—2020年汕頭市入海河流水質監(jiān)測斷面的NH3-N、TN和TP的單因子污染指數(如圖4所示),TN超標最為嚴重，2015—2020年污染指數在4個斷面均超標，蓮陽橋閘斷面和海門灣橋閘斷面污染指數呈現下降趨勢，分別從2015年的4.7和5.7下降至2020年的3.4和2.4，外砂斷面和地都斷面TN污染指數呈現波動變化，分別介于2.9～3.9和2.7～3.2。近6 a來，除海門灣橋閘外，其他斷面的NH3-N和TP污染指數基本均小于1，污染情況較輕。海門灣橋閘斷面NH3-N和TP污染指數分別從2015年的4.4、2.5下降至2020年的0.7、0.4，二者污染改善效果突出。

2.2.3綜合污染程度

統(tǒng)計2015—2020年汕頭市入海河流水質監(jiān)測斷面的綜合污染程度(見表4)，考慮4指標(BOD5、COD、NH3-N、TP)情況下，除海門灣橋閘斷面外，其他斷面近6 a水質均為清潔狀態(tài)，海門灣橋閘斷面內梅羅綜合指數從2015年的3.9下降至2020年的0.6，水質污染程度從重度污染提升至清潔水平；考慮5指標(BOD5、COD、NH3-N、TN、TP)情況下，受TN影響，汕頭市入海河流水質均呈現不同程度的污染狀態(tài)。近6 a來，蓮陽橋閘斷面、外砂斷面、地都斷面內梅羅綜合指數介于2～3，以中度污染為主；海門灣橋閘斷面內梅羅綜合指數介于2～5，以重度和中度污染為主。

表4 汕頭市入海河流水質綜合污染程度

3 結語

1) 2015—2020年汕頭市入海河流TP和NH3-N濃度下降趨勢最為明顯，其次為BOD5和TN，COD濃度僅練江流域海門灣橋閘斷面呈現顯著下降，其余斷面變化趨勢不明顯。

2) 汕頭市入海河流TN指標空間差異小，普通呈現為Ⅴ類及劣Ⅴ類；其它水質指標空間差異大，韓江流域蓮陽橋閘斷面和外砂斷面呈現Ⅰ～Ⅱ類，榕江流域地都斷面呈現Ⅰ～Ⅲ類，練江流域海門灣橋閘斷面呈現Ⅴ～劣Ⅴ類。

3) 練江流域水質好轉效果最為明顯，各項水質指標濃度均高度顯著下降；韓江流域水質有所好轉，主要體現在氮磷指標濃度顯著下降；榕江流域受BOD5和TN濃度顯著上升的影響，水質有惡化趨勢。

4) 汕頭市入海河流關鍵污染因子為TN。近6 a練江流域以重度和中度污染為主，韓江流域和榕江流域以中度污染為主。若不考慮TN，練江流域綜合污染程度從2015年的重度污染好轉至2020年的清潔狀態(tài)，韓江流域和榕江流域綜合污染指數均小于1，符合對應水環(huán)境功能區(qū)水質控制標準。