遼河流域河流斷面水環(huán)境質(zhì)量預(yù)警方法探討

王璐

（遼寧省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧沈陽 110161）

1 引言

水資源是我國現(xiàn)代化發(fā)展重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，一旦受到污染、破壞，不但影響人民飲水安全，更會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，引起一系列生態(tài)問題［1］。因此對水質(zhì)污染進行響應(yīng)預(yù)警，無論從環(huán)境方面還是從資源方面都有著重要的意義。本研究形成適用于遼河流域河流斷面的水質(zhì)預(yù)警方法，以便監(jiān)測人員及時通過在線監(jiān)測數(shù)據(jù)了解河流的水環(huán)境安全狀況，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時預(yù)警，有利于決策人員對水質(zhì)狀況實現(xiàn)動態(tài)管理，為水環(huán)境管理由事故發(fā)生后的處理向事故發(fā)生前的風(fēng)險管理轉(zhuǎn)變提供技術(shù)支撐［2］。

2 選取研究對象及研究方法

選取沈陽鳥島水質(zhì)自動監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)，以頻次分析法進行研究分析，探究遼河流域河流斷面水環(huán)境質(zhì)量預(yù)警方法。

3 確定評價指標(biāo)及預(yù)警分級

根據(jù)水質(zhì)自動監(jiān)測指標(biāo)，以氨氮和高錳酸鹽指數(shù)為評價指標(biāo)［3-4］。將預(yù)警級別劃分為以下4 種狀態(tài)：

正常狀態(tài)：接近理想狀態(tài)下的水質(zhì)濃度范圍，無造成事故的風(fēng)險；

一般狀態(tài)：水質(zhì)濃度高于正常狀態(tài)，但可以通過加強監(jiān)控或調(diào)節(jié)上游水量來控制潛在風(fēng)險；

不正常狀態(tài)：水質(zhì)濃度超過一般狀態(tài)，接近斷面所處水環(huán)境功能分區(qū)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，若不采取應(yīng)急措施，可能導(dǎo)致水質(zhì)超標(biāo)；

極不正常狀態(tài)：最嚴(yán)重區(qū)級，斷面水質(zhì)接近或超過斷面所處水環(huán)境功能分區(qū)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，存在水環(huán)境安全事故風(fēng)險。

4 鳥島水質(zhì)自動監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果

對鳥島水質(zhì)自動監(jiān)測站全年1 805 個數(shù)據(jù)進行研究，結(jié)果表明，氨氮超標(biāo)數(shù)據(jù)為688 個，占全年數(shù)據(jù)的38.12%；而高錳酸鹽超標(biāo)數(shù)據(jù)為162 個，占全年數(shù)據(jù)的8.98%。從全年的氨氮監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，有42.66%的 數(shù) 據(jù) 分 布 于0～0.5 mg/L 之 間，20%和7.31%的數(shù)據(jù)分布為0.5～1.0 mg/L 和1.0～1.5 mg/L之間。

氨氮濃度超標(biāo)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，其最低平均值出現(xiàn)在16：00（1.87 mg/L），從16：00 開始濃度逐漸增加，至夜間24：00 達到最高值（1.92 mg/L），隨后逐漸降低。高錳酸鹽指數(shù)年平均值都低于標(biāo)準(zhǔn)值，其中在12：00 達到最大值（5.34 mg/L），然后隨著時間推移而逐漸降低。

從全年的數(shù)據(jù)來看，氨氮的濃度變化具有明顯的季節(jié)變化特征，各個時刻的氨氮濃度在春季（1—4月）和冬季（10—12 月）含量較高，而在夏季含量較低。高錳酸鹽指數(shù)全年的監(jiān)測數(shù)據(jù)除部分?jǐn)?shù)值高于標(biāo)準(zhǔn)值外，大多數(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)都低于標(biāo)準(zhǔn)值。同氨氮的日變化規(guī)律相似，高錳酸鹽指數(shù)在春季出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，可能是春季積雪融水所帶入的大量污染物和河流的流量季節(jié)變化造成的。

5 各時段頻次濃度值計算

表1 斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)逐時頻次 mg/L

從表1 中可以看出，氨氮的監(jiān)測數(shù)據(jù)中，各時段低于30%的數(shù)據(jù)都超標(biāo)；而高錳酸鹽指數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)中，各時段只有5%的數(shù)據(jù)超標(biāo)。

6 警閾值的確定

將各頻次的濃度與排放標(biāo)準(zhǔn)、年平均值以及剔除超標(biāo)值后的平均值進行比較，確定不同警情的警限，見表2。

表2 警情分級

表2 中，Ci0為i 時刻警級為正常狀態(tài)時的頻次對應(yīng)的濃度；Cij為i 時刻警級為一般狀態(tài)時的頻次對應(yīng)的濃度值；Cij＋1為i 時刻警級為不正常狀態(tài)時的頻次對應(yīng)的濃度值。

根據(jù)表2 閾值確定原則，剔除超標(biāo)數(shù)值后各時刻氨氮年均濃度線在50%與60%頻次之間，高錳酸鹽指數(shù)年均濃度線在20%與30%頻次之間，因此，分別將氨氮的60%頻次和高錳酸鹽的30%頻次對應(yīng)的濃度定為正常狀態(tài)的警限。

由于氨氮的40%頻次和高錳酸鹽的10%頻次所對應(yīng)的濃度接近斷面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此，將這2 個頻次對應(yīng)的濃度值分別定為不正常警級的閾值。根據(jù)以上計算結(jié)果，得到不同警情下的閾值范圍，見表3。

表3 斷面水質(zhì)預(yù)警閾值范圍 mg/L

7 結(jié)論

確定出斷面不同警情下的閾值范圍，構(gòu)建河流斷面水質(zhì)預(yù)警方法，可對斷面水質(zhì)進行提前預(yù)警預(yù)報，實現(xiàn)水質(zhì)預(yù)警與應(yīng)急監(jiān)測聯(lián)動，為管理部門提供及時有效的信息，為快速采取治理行動發(fā)揮重要作用。