蒲河斷面水質(zhì)影響因子的分析研究

黃喜玲，石永剛，安成彩

(1.甘肅省慶陽環(huán)境生態(tài)監(jiān)測中心，甘肅 慶陽 745000；2.隴東學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 慶陽 745000)

蒲河，古為清水，也稱蒲川河，因河谷發(fā)展兩岸多生蒲草而得名蒲河。起源于甘肅省環(huán)縣，自西北向東南流入涇河,流經(jīng)鎮(zhèn)原縣、西峰區(qū)、涇川縣、寧縣等。全長175km[1-2]，流域面積7189km2，其中慶陽地區(qū)內(nèi)流域面積4605km2。蒲河年徑流量2.337×109m3；年輸沙量4.77×107t，最大含沙量0.981t/m3，為淡水河[3]。據(jù)河口寧縣數(shù)據(jù)，蒲河年徑流總量4.71×106m3，平均流量每秒7.93m3，平均比降1.9%，落差42m，水能天然貯藏量3.090kV，可開發(fā)利用量1200至1800kV，已建電站3處，裝機容量703kV[4]。

主要支流：安家川河、康家河、大黑河、交口河、茹河、后官寨南小河溝、交口河。路徑區(qū)域：姚新莊、巴家咀水庫、馬頭坡、彭陽村、米家川。

1 蒲河斷面監(jiān)測概況

監(jiān)測斷面及點位設(shè)置。蒲河的馬頭坡(國考)斷面；姚新莊、巴家咀(省考)斷面；米家川、彭陽村(市考)斷面。

蒲河每個斷面每月監(jiān)測1次，每次采樣1天，全年共12次。

蒲河斷面監(jiān)測項目為砷、汞、硒、銅、鎘、鉛、鋅、六價鉻、石油類、硫化物、化學(xué)需氧量、揮發(fā)酚、陰離子表面活性劑、氰化物、pH、溶解氧、氨氮、生化需氧量、氟化物、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、水溫、電導(dǎo)率和總氮，共24項監(jiān)測指標(biāo)[5]。

表1 蒲河水質(zhì)監(jiān)測項目及分析方法一覽表

1.1 監(jiān)測方法

各項目監(jiān)測研究方法均以環(huán)保部規(guī)定的各項目監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版增補版)中規(guī)定的監(jiān)測分析方法為準(zhǔn)[6]。監(jiān)測項目及分析方法見表1。

1.2 評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)原甘肅省環(huán)保廳、甘肅省水利廳和甘肅省發(fā)展改革委員會于2013年9月修訂的《甘肅省地表水功能區(qū)劃》(2012-2030年)，蒲河的馬頭坡(國考)斷面執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)中的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；巴家咀、姚新莊(省考)斷面執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)中的Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；米家川、彭陽村(市考)斷面執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)中的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[7]。具體標(biāo)準(zhǔn)限值見表2。

1.3 評價方法

(1)蒲河斷面水質(zhì)評價。河流斷面水質(zhì)類別評價采用單因子評價法，即根據(jù)參與評價期的指標(biāo)中最高的類別來確定。描述斷面的水質(zhì)類別時，使用“符合”或“劣于”等詞語[7]。斷面水質(zhì)類別與水質(zhì)定性分析評價指標(biāo)分級對應(yīng)關(guān)系見表3。

(2)蒲河河流、流域(水系)水質(zhì)評價。當(dāng)河流、流域(水系)斷面總數(shù)大于5個(含5個)時，采用斷面水質(zhì)比例法，即按照各水質(zhì)類別斷面數(shù)占河流、流域(水系)評價斷面總數(shù)的百分比評價河流、流域(水系)水質(zhì)；河流、流域(水系)的斷面總數(shù)在5個(含5個)以上時，不做平均水質(zhì)類別的評價；當(dāng)河流、流域(水系)的斷面總數(shù)少于5個時，計算河流、流域(水系)所有斷面各評價指標(biāo)濃度算術(shù)平均值，然后按照斷面水質(zhì)評價方法評價，并按表3指出每個斷面的水質(zhì)類別和水質(zhì)狀況。

圖1 2019年慶陽市蒲河監(jiān)測斷面水質(zhì)類別構(gòu)成圖

表2 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一覽表(單位：mg/L)

表3 地表水?dāng)嗝嫠|(zhì)定性評價覽表

2 監(jiān)測結(jié)果及現(xiàn)狀評價

從總體水質(zhì)狀況看慶陽市蒲河水質(zhì)狀況為輕度污染，見2019年蒲河各監(jiān)測斷面水質(zhì)類別構(gòu)成圖1。

從各斷面執(zhí)行的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及項目斷面年均值情況來看：姚新莊斷面所參評的21項指標(biāo)年均值除氟化物超標(biāo)0.1倍外，其余指標(biāo)均符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；巴家咀水庫斷面參評的21項指標(biāo)年均值均符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；馬頭坡斷面所參評的21項指標(biāo)年均值均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；彭陽村斷面參評的21項指標(biāo)年均值除BOD5、氨氮分別超標(biāo)0.04倍、0.4倍外，其余指標(biāo)均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；米家川斷面參評的21項指標(biāo)年均值除化學(xué)需氧量、氟化物分別超標(biāo)0.1倍、0.3倍外，其余指標(biāo)均符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

從綜合指數(shù)上看，蒲河所監(jiān)測的5個斷面中，污染程度從輕到重依次為：米家川、巴家咀、姚新莊、馬頭坡、彭陽村。

3 蒲河水質(zhì)的時空分布

按照《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法(試行)》〔2011〕中斷面主要污染物確定辦法的規(guī)定：“斷面水質(zhì)超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)時，先按照不同指標(biāo)對應(yīng)水質(zhì)類別的優(yōu)劣，選擇水質(zhì)類別最差的前三項指標(biāo)作為主要污染指標(biāo)；河流、流域(水系)主要污染指標(biāo)的確定方法為：將水質(zhì)超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)按其斷面超標(biāo)率大小排列，一般取斷面超標(biāo)率最大的前三項為主要污染指標(biāo)，對于斷面數(shù)少于5個的河流、流域(水系)，按斷面主要污染指標(biāo)的確定方法確定”[8]。

3.1 影響蒲河斷面污染指標(biāo)濃度隨時間的變化

(1)氨氮。氨氮在姚新莊和巴家咀水庫斷面各月濃度值均符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);馬頭坡斷面除1月、2月濃度值分別超標(biāo)2.4倍、0.4倍外，其余各月均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；彭陽村斷面除1-4月和10月濃度值分別超標(biāo)4.4倍、3.5倍、0.8倍、1.1倍、0.02倍外，其余各月均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；米家川斷面除3月濃度值超標(biāo)1.3倍外，其余各月均符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表4 2019年蒲河各斷面監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計表

姚新莊與巴家咀水庫斷面變化趨勢相似，均呈先上升后下降的趨勢，5月濃度最高，最高值均為0.35mg/L；馬頭坡斷面呈下降的趨勢，1月濃度最高，最高值為3.44mg/L，12月濃度最低，為0.04mg/L；彭陽村斷面呈先下降后趨于平穩(wěn)，1月濃度最高，為5.38mg/L；米家川斷面3月到4月急劇下降，5月到12月呈波動變化，3月濃度最高，為1.14mg/L[9]。蒲河斷面氨氮濃度月變化趨勢見圖2；其中巴家咀水庫與米家川斷面在二月份河流封凍，未能進行水質(zhì)采樣監(jiān)測。

圖2 2019年蒲河各斷面氨氮濃度月變化曲線

(2)化學(xué)需氧量。化學(xué)需氧量在姚新莊和巴家咀水庫斷面各月濃度值均符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；馬頭坡斷面除4月、6月、7月、10月、11月濃度值分別超標(biāo)0.6倍、0.2倍、0.8倍、0.2倍、0.2倍外，其余各月均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；彭陽村斷面除4月和10月濃度值分別超標(biāo)0.1倍、0.2倍外，其余各月均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；米家川斷面除1月、4月、5月、11月、12月濃度值分別超標(biāo)0.2倍、1.2倍、0.9倍、0.07倍、0.07倍外，其余各月均符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

姚新莊斷面呈鋸齒狀的變化趨勢，4月和10月濃度最高，最高值均為14mg/L；馬頭坡斷面3月-4月呈上升趨勢，4月-7月呈下降的趨勢，7月-9月又上升后逐漸下降；馬頭坡斷面波動幅度較大，7月濃度最高，最高值為36mg/L，8月濃度最低，為9mg/L；彭陽村斷面9月到10月急劇上升后，10月到11月又急劇下降，10月濃度最高，為25mg/L；米家川斷面呈先上升后下降的趨勢，4月濃度最高，為33mg/L[10]。蒲河斷面各斷面化學(xué)需氧量濃度月變化趨勢見圖3；其中巴家咀水庫與米家川斷面在二月份河流封凍，未能進行水質(zhì)采樣監(jiān)測。

圖3 2019年蒲河各斷面化學(xué)需氧量濃度月變化曲線

(3)氟化物。氟化物在姚新莊斷面各月濃度值除5月、8月和12月符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，其余月份均超標(biāo)；巴家咀水庫斷面各月濃度值均符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；馬頭坡斷面各月濃度值除8月和9月分別超標(biāo)0.07倍、0.3倍外，其余各月均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；彭陽村斷面除1月和5月濃度值分別超標(biāo)0.02倍、0.1倍外，其余各月均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；米家川斷面除8月濃度值符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，其余各月均超標(biāo)。

姚新莊、彭陽村和米家川斷面氟化物濃度呈波動狀，最高濃度分別出現(xiàn)在9月、5月、1月，最高值分別為1.36mg/L、1.14mg/L、2.09mg/L；馬頭坡斷面總體上呈上升的趨勢；巴家咀水庫斷面呈先上升后下降的趨勢[11]。蒲河各斷面氟化物濃度月變化趨勢見圖4；其中巴家咀水庫與米家川斷面在二月份河流封凍，未能進行水質(zhì)采樣監(jiān)測。

圖4 2019年蒲河各斷面氟化物濃度月變化曲

3.2 主要污染指標(biāo)濃度空間變化

從各斷面年均濃度統(tǒng)計結(jié)果看，參評的21項指標(biāo)中氨氮、化學(xué)需氧量、氟化物在姚新莊、彭陽村、米家川斷面均有不同的超標(biāo)現(xiàn)象。主要污染指標(biāo)氨氮、化學(xué)需氧量及氟化物年均濃度空間變化見圖5。

圖5 2019年慶陽市蒲河氨氮、化學(xué)需氧量、 氟化物濃度空間變化

氨氮年均濃度在空間分布上，呈先下降后上升的趨勢，濃度由高到低依次為彭陽村>馬頭坡>米家川>姚新莊=巴家咀水庫?；瘜W(xué)需氧量年均濃度在空間分布上濃度由高到低依次為馬頭坡>姚新莊>巴家咀水庫>米家川>彭陽村。氟化物年均濃度在空間分布上呈先下降后上升的趨勢，濃度由高到低依次為米家川>姚新莊>馬頭坡>彭陽村>巴家咀水庫。

3.3 綜合污染指數(shù)空間變化

從綜合污染指數(shù)來看，蒲河各斷面污染程度從高到低依次為彭陽村>米家川>馬頭坡>姚新莊>巴家咀水庫。由此可見，慶陽市蒲河彭陽村斷面污染最重，巴家咀水庫最輕。蒲河各斷面污染程度空間分布見圖6。

圖6 2019年蒲河各斷面綜合污染指數(shù)

4 小結(jié)

2019年慶陽市國考蒲河馬頭坡斷面水質(zhì)達標(biāo)。從全年變化趨勢看，馬頭坡斷面水質(zhì)自8月份后持續(xù)穩(wěn)步向好，與全市水污染防治力度持續(xù)加大密切相關(guān)。省市級考核斷面的姚辛莊、彭陽村、米家川斷面水質(zhì)超標(biāo)，未達到考核目標(biāo)；姚新莊、米家川水質(zhì)污染超標(biāo)的主要研究項目為氟化物，屬地質(zhì)因素，本底值高影響因素所致。