貴陽市小車河水質(zhì)現(xiàn)狀及變化趨勢分析

何 麗

(貴陽市南明區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，貴陽 550005)

小車河發(fā)源于貴陽市花溪區(qū)麥坪鄉(xiāng)的紅巖，全長26.8 km，與金鐘河在阿哈水庫匯合后，流經(jīng)南郊公園，最后從太慈橋匯入南明河，是南明河上游的一條主要支流。小車河在貴陽市南明區(qū)境內(nèi)河段10 km，是南明區(qū)典型地表水河流之一。2011年開始，隨著小車河環(huán)境保護(hù)和污染治理的開展，以及2012年小車河城市濕地公園生態(tài)示范工程的建設(shè)完成，使小車河成為了在全國省會(huì)城市中少數(shù)仍然保持原生態(tài)的城市河流之一[1]。通過對(duì)貴陽市南明區(qū)環(huán)境監(jiān)測站2013—2020年例行監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，了解小車河水質(zhì)現(xiàn)狀及變化趨勢，為小車河環(huán)境保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)和支撐。

1 監(jiān)測情況

1.1 監(jiān)測斷面

監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置于小車河匯入南明河前50 m處的太慈橋斷面(東經(jīng)106.6864°，北緯26.5586°)。

1.2 監(jiān)測頻次和指標(biāo)

2013年1月至5月監(jiān)測頻次為每月1次，2013年6月至2016年為每兩月1次，2017年至2020年為每月1次；監(jiān)測指標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838-2002表1中基本24項(xiàng)。按照《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》HJ 91-2002進(jìn)行水樣采集和運(yùn)輸保存，實(shí)驗(yàn)分析方法符合相應(yīng)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)

小車河水質(zhì)控制類別為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)中Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2 水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

2.1 斷面水質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1.1 評(píng)價(jià)方法

按照《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法(試行)》(環(huán)辦[2011]22號(hào))中單因子評(píng)價(jià)法對(duì)小車河太慈橋斷面水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)指標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)表1中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21項(xiàng)指標(biāo)。

2.1.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)2013-2020年監(jiān)測數(shù)據(jù)(年平均值)，2013年小車河太慈橋斷面水質(zhì)類別為Ⅲ類，未達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)，主要超標(biāo)污染物為化學(xué)需氧量(COD)和五日生化需氧量(BOD5)；2014—2020年水質(zhì)類別均為Ⅱ類，達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。與2013年相比，2014年水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)；2014—2020年水質(zhì)無明顯變化。詳見表1。

2.2 綜合污染指數(shù)

2.2.1 參與計(jì)算的指標(biāo)

水溫、總氮、糞大腸菌群、pH值和年均值低于檢出限的監(jiān)測項(xiàng)目不參加綜合污染指數(shù)計(jì)算，選擇溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、化學(xué)需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮、總磷和氟化物共7個(gè)指標(biāo)作為典型污染物指標(biāo)，參與計(jì)算綜合污染指數(shù)和污染分擔(dān)率(7個(gè)指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果見表2)。按照年度污染分擔(dān)率從高到低順序列出各年度前3位，作為主要污染物[2-3]。列入各年度主要污染物次數(shù)最多的3個(gè)指標(biāo)作為影響水質(zhì)狀況的主要指標(biāo)。

2.2.2 計(jì)算方法

按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838-2002中Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算綜合污染指數(shù)。2015年COD平均值低于方法檢出限，以檢出限一半值(5mg/L)代入計(jì)算。

(1)一般指標(biāo)的單項(xiàng)污染指數(shù)(隨濃度增加而水質(zhì)變差的指標(biāo))：

Pij= Cij/Csi

式中：Pij——j斷面i項(xiàng)污染物的污染指數(shù)；

Cij——j斷面i項(xiàng)污染物的年平均值(mg/L)；

Csi——i項(xiàng)污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值(mg/L)。

(2)溶解氧的單項(xiàng)污染指數(shù)：

DOf=468/(31.6+T)

式中：PDOj——j斷面的溶解氧單項(xiàng)污染指數(shù)；

DOf—— 飽和溶解氧濃度(mg/L)；

DOj——j斷面的溶解氧監(jiān)測濃度(mg/L)；

DOs—— 溶解氧地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)；

T ——水溫。

(3)綜合污染指數(shù)：

式中：Pj——j斷面的水污染綜合指數(shù)；

n——參與評(píng)價(jià)的污染物項(xiàng)數(shù)。

(4)污染分擔(dān)率：

式中：Ki—i項(xiàng)污染物在該斷面中的污染分擔(dān)率。

2.2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

從綜合污染指數(shù)來看，小車河太慈橋斷面除2013年化學(xué)需氧量和五日生化需氧量單項(xiàng)污染指數(shù)大于1，未達(dá)到相應(yīng)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)外，2014至2020年各監(jiān)測指標(biāo)單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1，達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。綜合污染指數(shù)2013年最高，2020年最低。與2013年相比，2020年綜合污染指數(shù)下降43.4%。詳見表3和圖1。

表3 綜合污染指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

從污染分擔(dān)率來看，2013—2020年，COD、總磷和氨氮多次列入各年度主要污染物，是影響小車河水質(zhì)情況的主要指標(biāo)。其中：COD污染分擔(dān)率有7年列入前三位，5年為第一位；總磷污染分擔(dān)率有7年列入前三位，1年為第一位；氨氮污染分擔(dān)率有4年列入前三位，1年為第一位；DO污染分擔(dān)率有4年列入前三位； BOD5污染分擔(dān)率有2年列入前三位；CODMn和氟化物污染分擔(dān)率在各年度排序靠后(詳見表4)。以2020年為例，各污染物分擔(dān)率見圖2。

表4 污染分擔(dān)率統(tǒng)計(jì)表

圖2 2020年污染物分擔(dān)率示意圖

3 變化趨勢分析

3.1 單因子濃度比較

由圖3和圖4可看出，小車河2013—2020年DO年均濃度值呈上升趨勢，與2013年相比，年均濃度上升了6.41%；其余5個(gè)指標(biāo)(CODMn、COD、BOD5、氨氮和總磷)整體呈下降趨勢，與2013年相比年均濃度分別下降了37.0%、45.7%、64.7%、34.1%、44.4%；氟化物變化較平穩(wěn)，整體呈下降趨勢。

圖3 COD、DO、CODMn、BOD5濃度年度變化趨勢圖

圖4 氟化物、氨氮、總磷濃度年度變化趨勢圖

其中，DO年均濃度值在2013年至2017年略有下降，2018年至2020年逐漸上升，整體呈上升趨勢。CODMn年均濃度值整體呈下降趨勢。COD年均濃度值在2013年最高，急劇下降至2015年的低于檢出限(2015年平均值低于方法檢出限，以檢出限一半值繪圖)，2016年開始出現(xiàn)波動(dòng)性的變化特征，整體呈下降趨勢。BOD5年均濃度值在2013年最高，急劇下降至2016年，2017年開始基本保持穩(wěn)定，整體呈下降趨勢。氨氮和總磷年均濃度值出現(xiàn)波動(dòng)性的變化特征，整體呈下降趨勢。

COD、CODMn、BOD5和氨氮濃度降低，說明2013—2020年小車河水體中污染物尤其是還原性有機(jī)物以及可生化降解有機(jī)物的量逐漸減少，水質(zhì)狀況得到改善。水質(zhì)狀況的變化也表現(xiàn)在水體自凈能力的重要指標(biāo)——DO的濃度上升趨勢上，進(jìn)一步表明小車河太慈橋斷面水質(zhì)狀況逐漸好轉(zhuǎn)。

3.2 秩相關(guān)系數(shù)分析

用秩相關(guān)系數(shù)法對(duì)小車河太慈橋斷面2013—2020年水質(zhì)變化趨勢進(jìn)行定量分析[4]。將各年度污染物年均濃度值從小到大排列，得到序號(hào)Xi；將監(jiān)測年度(2013—2020年)從小到大排列，得到序號(hào)Yi。按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：rs——秩相關(guān)系數(shù)；

N——時(shí)間周期(2013至2020年)。

將秩相關(guān)系數(shù)rs的絕對(duì)值同臨界值Wp進(jìn)行比較：當(dāng)∣rs∣>Wp，則表明變化趨勢有顯著意義；若rs<0，表明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)有關(guān)指標(biāo)呈下降趨勢；若rs>0，表明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)有關(guān)指標(biāo)呈上升趨勢。當(dāng)∣rs∣≤Wp，則表明變化趨勢沒有顯著意義，說明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)水質(zhì)變化穩(wěn)定。

取顯著性水平0.05，當(dāng)N=8時(shí)，臨界值Wp=0.643。結(jié)果顯示，小車河太慈橋斷面2013—2020年水質(zhì)中COD、總磷和氟化物呈不顯著下降趨勢；CODMn、BOD5和氨氮呈顯著下降趨勢，DO呈不顯著上升趨勢。詳見表5。

表5 秩相關(guān)系數(shù)法分析統(tǒng)計(jì)表

CODMn、BOD5和氨氮呈顯著下降趨勢，說明2013—2020年小車河水體中污染物尤其是還原性有機(jī)物以及可生化降解有機(jī)物的量顯著減少，結(jié)合圖3和圖4中各污染物濃度變化趨勢，可看出水質(zhì)狀況以2017年為界，2013—2017年水體中好氧污染物消耗溶解氧的速率高于水體產(chǎn)生溶解氧的速率，水體中DO濃度呈下降趨勢；隨著水質(zhì)的不斷改善，水體自凈能力提升，2018年起，水體中耗氧污染物的濃度逐漸減少，水體中污染物消耗溶解氧的速率低于水體產(chǎn)生溶解氧的速率，使溶解氧呈上升趨勢。DO濃度變化趨勢先降后升，整體上升趨勢不顯著。

4 結(jié)論

依據(jù)貴陽市南明區(qū)環(huán)境監(jiān)測站2013—2020年例行水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，小車河水質(zhì)狀況由2013年超標(biāo)(Ⅲ類)，到2014—2020年持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)(Ⅱ類)；污染物單項(xiàng)污染指數(shù)及綜合污染指數(shù)整體呈下降趨勢；且其中DO呈上升趨勢，其余指標(biāo)呈下降趨勢，表明隨著貴陽市生態(tài)建設(shè)及環(huán)境綜合整治力度的加強(qiáng)，小車河水質(zhì)和生態(tài)狀況得到不斷改善。同時(shí)，監(jiān)測結(jié)果顯示影響水質(zhì)狀況的主要指標(biāo)為COD、總磷和氨氮，可以將COD、總磷和氨氮作為下一步小車河環(huán)境管理中水質(zhì)狀況的主要考核指標(biāo)，重點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控。