遼寧省典型河流水資源質(zhì)量變化趨勢評價

張 磊

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

遼渾太三河是遼寧省3條最為典型的河流，是遼寧地區(qū)重要的水系組成[1]。河流水資源質(zhì)量對于河流生態(tài)系統(tǒng)功能影響顯著，是河流水生態(tài)功能的重要因子[2]。通過對其河流水資源質(zhì)量變化趨勢進行分析，并對其水質(zhì)變化主要因子進行剖析，有助于河流水生態(tài)修復(fù)和保護的科學(xué)規(guī)劃[3]。近年來，對于遼渾太三河水資源質(zhì)量變化趨勢取得一定研究成果[4-8]，各成果均表明遼渾太三河水資源質(zhì)量變化波動程度較高，受人類活動和氣候變化影響，水資源質(zhì)量在不同時期變化有所差異。但這些成果由于缺少水質(zhì)監(jiān)測資料，分析的水質(zhì)站點較少，不能完全反映遼渾太三河水質(zhì)總體變化。從20世紀90年代開始，遼渾太河加密了水質(zhì)監(jiān)測站點的水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)，基本可覆蓋各河段水質(zhì)變化監(jiān)測的需求，也為科學(xué)評估各河水質(zhì)變化提供了重要的依據(jù)[9]。為對遼渾太三河水質(zhì)變化進行長系列分析，本文結(jié)合各河14個典型水質(zhì)監(jiān)測站歷時觀測數(shù)據(jù)，并采用綜合水質(zhì)類別方法[10-14]，對其水資源質(zhì)量變化趨勢進行評價。研究成果對于遼渾太三河水生態(tài)保護具有參考意義。

1 評價方法及評價指標

1.1 評價方法

按照GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》對典型河流水質(zhì)進行評價，水質(zhì)類別采用單指標評價方法進行綜合確定，對于同一標準水質(zhì)類別，綜合水質(zhì)類別按照最差的單項指標為評估類別進行評價。

1.2 水質(zhì)指標

按照GB 3838—2002要求分別對河流、飲用水源區(qū)的主要水質(zhì)評價指標進行分析，各評價指標見表1。

表1 評價指標的選取

1.3 選取的水質(zhì)站點

綜合考慮河流代表性和歷史資料的完整性，選擇遼渾太3條河流作為重點河流，搜集11個代表水質(zhì)站水質(zhì)監(jiān)測歷史資料、開展評價分析。重點河流包括中北部半濕潤區(qū)的遼河、渾河、太子河，重點河流及水質(zhì)站見表2。

表2 重點河流及水質(zhì)站

2 典型河流水質(zhì)年際變化趨勢分析

對典型河流各水質(zhì)站有實際監(jiān)測資料的各年水質(zhì)類別分別進行全指標和雙指標評價，對各站的水質(zhì)類別和特征污染物濃度進行年際趨勢分析。

2.1 遼河年際水質(zhì)變化趨勢分析

遼河流域自上至下選取通江口、珠爾山、毓寶臺、遼中四個水質(zhì)站，其中通江口、珠爾山的實測系列資料為1981—2020年(除1984、2002年)，毓寶臺、遼中的實測系列資料為1986—2020年。遼河水質(zhì)站水質(zhì)類別及主要污染物濃度年際變化趨勢如圖1所示。

從水質(zhì)類別變化趨勢圖來看，遼河4個水質(zhì)站的變化趨勢大致是20世紀80—90年代水質(zhì)類別變化幅度較大，從2000年以后水質(zhì)總體穩(wěn)定在劣Ⅴ類，2010年以后由于加大水環(huán)境治理力度，水質(zhì)狀況得到逐步改善，珠爾山、毓寶臺、遼中3個水質(zhì)監(jiān)測站在2015年水質(zhì)類別經(jīng)評價可到Ⅳ類水質(zhì)。該評價結(jié)果也表明遼河沿岸在20世紀80—90年代社會經(jīng)濟逐步發(fā)展，2000年以后經(jīng)濟進入快速增長時期，遼河水資源受到不同程度的擠占和影響，21世紀中期由于粗放的經(jīng)濟發(fā)展模式使得水體污染較為嚴重，2010年以后加大水環(huán)境治理力度，遼河水質(zhì)逐步出現(xiàn)改善變化，河流生命力得到一定程度的修復(fù)。

從通江口水質(zhì)站水質(zhì)變化趨勢可看出，其全年水質(zhì)綜合指標類別總體介于Ⅳ-劣Ⅴ之間變幅，水質(zhì)雙指標變化波動特征高于綜合指標的變化波動特征。通江口水質(zhì)站在20世紀80年代水質(zhì)總體穩(wěn)定在Ⅲ-Ⅳ類指標之間，進入20世紀90年代以后水質(zhì)出現(xiàn)一定程度污染影響，綜合水質(zhì)指標和雙因子水質(zhì)指標分別在Ⅳ-Ⅴ類之間及在Ⅳ-Ⅴ類之間變化，其中1999年水質(zhì)類別處于劣Ⅴ類。從2000年以后其水質(zhì)指標總體穩(wěn)定在劣Ⅴ類等級，從2010年以后其水質(zhì)狀況有所改善，通過分析通江口水質(zhì)站水質(zhì)主要影響因子分別為氨氮、揮發(fā)酚以及高錳酸鹽指數(shù)。

從珠爾山水質(zhì)站水質(zhì)變化趨勢可看出，20世紀80年代初珠爾山站水質(zhì)類別總體在Ⅴ-劣Ⅴ類之間變化，水質(zhì)類別在20世紀80年代末到90年代中期總體穩(wěn)定在Ⅲ-Ⅳ類之間變化，水質(zhì)突變點主要出現(xiàn)在20世紀90年代中期。從2010年以后珠爾山水質(zhì)站總體出現(xiàn)改善變化，綜合水質(zhì)類別可達到Ⅳ類水體標準。通過分析珠爾山水質(zhì)站水質(zhì)主要影響的因子分別為5d生化需氧量、氨氮以及高錳酸鹽指數(shù)。

從毓寶臺水質(zhì)站水質(zhì)變化趨勢可看出，其水質(zhì)狀況從20世紀80年代中期到90年代初期逐步下降變化趨勢，水質(zhì)類別從20世紀90年代開始到2012年以前總體出現(xiàn)波動變化，水質(zhì)狀況從2015年以后逐步趨于好轉(zhuǎn)，綜合水質(zhì)類別可達到Ⅳ類水質(zhì)標準。全指標和雙因子綜合指標水質(zhì)評價變化趨勢具有同步性，通過分析毓寶臺水質(zhì)站主要影響的因子分別為5d生化需氧量、氨氮以及高錳酸鹽指數(shù)。

圖1 遼河水質(zhì)站水質(zhì)年際變化趨勢

從遼中水質(zhì)站水質(zhì)變化趨勢可看出，其水質(zhì)類別從20世紀80年代開始逐步好轉(zhuǎn)變化，20世紀90年變化波動幅度較低，水質(zhì)類別從2000—2009年總體穩(wěn)定在劣Ⅴ類等級，從2010年開始其水質(zhì)狀況得到改善，逐步好轉(zhuǎn)，到2020年遼中水質(zhì)站水質(zhì)達到Ⅳ類水體標準。遼中水質(zhì)站全指標和雙因子綜合指標水質(zhì)評價變化趨勢也具有同步性，通過分析毓寶臺水質(zhì)站主要影響的因子分別為五日生化需氧量、氨氮以及高錳酸鹽指數(shù)。

由高錳酸鹽指數(shù)和氨氮濃度變化趨勢知：4個水質(zhì)站的高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的濃度年際變化趨勢基本一致，多數(shù)年份濃度高于Ⅲ類水質(zhì)標準限值。通江口站的氨氮濃度略高于其他水質(zhì)站，主要原因可能是通江口站位于招蘇臺河入遼河河口下游，招蘇臺河接納了上游吉林省四平市的市政污水，而位于通江口站下游的珠爾山站經(jīng)過清河、柴河、汎河等入遼河河流的稀釋，氨氮濃度有所降低。

2.2 渾河年際水質(zhì)變化趨勢分析

渾河流域自上至下選取北雜木、渾河大閘、邢家窩棚、營口水位站4個水質(zhì)站，其中北雜木站的實測系列資料為1982、1985—1987、1997—2020年，渾河大閘站的實測系列資料為1986—2020年，邢家窩棚站實測系列資料為1981—2020年，營口水位站的實測系列資料為1992—2020年。渾河水質(zhì)站水質(zhì)類別及主要污染物濃度年際變化趨勢如圖2所示。

從北雜木水質(zhì)站全指標水質(zhì)類別總體在Ⅱ-Ⅳ類之間變化，個別年份水質(zhì)類別處于Ⅴ類等級，石油類、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮是北雜木水質(zhì)站水質(zhì)主要影響因子，渾河大閘、邢家窩棚、營口水位站水質(zhì)類別大都總體穩(wěn)定在在劣Ⅴ類，部分年份水質(zhì)綜合評價為Ⅴ類水質(zhì)，五日生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)以及氨氮是其主要影響的因子。

4個水質(zhì)站高錳酸鹽指數(shù)濃度變化的趨勢較為相似，基本呈現(xiàn)先遞增而下降的波動變化趨勢，濃度沿程分布逐步加大，北雜木站高錳酸鹽指數(shù)濃度總體在Ⅲ類水質(zhì)以下，其他站點水質(zhì)類別可以達到Ⅲ類水質(zhì)以上標準。邢家窩棚站及渾河大閘氨氮濃度也呈現(xiàn)先遞增后下降的波動變化趨勢，營口水位站年際氨氮濃度變化趨勢較低，但其水質(zhì)綜合評價類別均為Ⅲ類水質(zhì)。渾河各水質(zhì)監(jiān)測站在2002年污染物濃度呈現(xiàn)較為明顯的下降變化趨勢，這也表明渾河流域從2001年以后城市建設(shè)目標從工業(yè)向生態(tài)發(fā)展轉(zhuǎn)變后，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到加速推進和升級，渾河流域生態(tài)修復(fù)及治理效果較為明顯。

圖2 渾河水質(zhì)站水質(zhì)年際變化趨勢

圖3 太子河水質(zhì)站水質(zhì)年際變化趨勢

2.3 太子河年際水質(zhì)變化趨勢分析

太子河流域自上至下選取老官砬子、小林子、小姐廟三個水質(zhì)站，其中老官砬子站的實測系列資料為1983—2020年，小林子站的實測系列資料為1981—2020年，小姐廟站實測系列資料為1985—2020年。太子河水質(zhì)站水質(zhì)類別及主要污染物濃度年際變化趨勢如圖3所示。

老官砬子站綜合指標水質(zhì)類別呈現(xiàn)逐步減低的變化趨勢，20世紀80年代老官砬子站水質(zhì)波動變化特征較為明顯，汞、氨氮、揮發(fā)酚是這一階段主要影響的水質(zhì)類別，水質(zhì)類別在20世紀90年代主要在Ⅲ—Ⅳ類之間變化，汞超標是90年代老官砬子站水質(zhì)影響的主要因子，進入2000年之后老官砬子站水質(zhì)類別總體在Ⅰ—Ⅲ類之間穩(wěn)定變化。

從20世紀80—90年代末小林子站、小姐廟站的水質(zhì)類別呈現(xiàn)較為明顯的波動變化，水質(zhì)類別在進入2000年以后逐步趨于穩(wěn)定變化，水質(zhì)類別總體在劣Ⅴ類穩(wěn)定變化，小林子站、小姐廟站水質(zhì)影響的主要因子為氨氮、五日生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)。

老官砬子站的氨氮和高錳酸鹽指數(shù)濃度變化顯著性較低，總體在Ⅲ類水質(zhì)標準以內(nèi)，從2000年以后小林子、小姐廟站的氨氮和高錳酸鹽指數(shù)濃度逐步降低變化，高錳酸鹽指數(shù)濃度的單因子總體在Ⅲ類水質(zhì)標準以內(nèi)。

3 結(jié)論

(1)遼河通江口站的氨氮濃度略高于其他水質(zhì)站，主因是通江口站位于招蘇臺河入遼河河口下游，招蘇臺河接納了上游吉林省四平市的市政污水，而位于通江口站下游的珠爾山站經(jīng)過清河、柴河、汎河等入遼河河流的稀釋，氨氮濃度有所降低。

(2)渾河各水質(zhì)站從2002年以后各污染物濃度呈現(xiàn)明顯的遞減變化，這也表明渾河流域流經(jīng)的城市從2001年以后建設(shè)目標從工業(yè)向生態(tài)發(fā)展轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到加速推進和升級，渾河流域生態(tài)修復(fù)及治理效果較為明顯。

(3)太子河水質(zhì)類別從2000年以后逐步趨于穩(wěn)定變化，其水質(zhì)影響的主要因子為氨氮、5d生化需氧量以及高錳酸鹽指數(shù)，建議加強對其工業(yè)廢水排放力度的控制。

(2)遼渾太三河水資源質(zhì)量變化的成因較為復(fù)雜，在以后的研究中需要深入探討。