綜合污染指數(shù)法在太子河流域水質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用

孫忠明

（遼寧省朝陽水文局，遼寧 朝陽 122000）

1 水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)變化規(guī)律

1.1 水質(zhì)年際變化規(guī)律

利用單指標(biāo)法和綜合指標(biāo)法分析水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)的年際水質(zhì)情況［1］，再用MK趨勢分析方法分析其變化趨勢。水質(zhì)評定的單指標(biāo)法是根據(jù)污染物實(shí)測濃度與相應(yīng)類別的標(biāo)準(zhǔn)值比值作為評價(jià)依據(jù)［2］，該方法使用操作簡單、結(jié)果安全可靠。 單項(xiàng)污染指數(shù)公式如下：

式中 Ci為污染物實(shí)測濃度；Si為相應(yīng)類別的標(biāo)準(zhǔn)值；Pi為某污染物的分指數(shù)。

利用COD、BOD、TN、TP和NH3-N將5個(gè)監(jiān)測指標(biāo)的監(jiān)測值與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較， 判斷水體是否達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，利用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值標(biāo)準(zhǔn)，對2012—2018年間各監(jiān)測站的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析。5個(gè)監(jiān)測指標(biāo)中，COD、BOD 2個(gè)指標(biāo)由于檢出較低，在各監(jiān)測時(shí)間點(diǎn)均達(dá)到了I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而TN的檢出較高，基本都在2mg/L以上，最高達(dá)到了6mg/L以上，各監(jiān)測點(diǎn)TN指標(biāo)的監(jiān)測值均達(dá)到或超出V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)分析可知，NH3-N在大部分時(shí)間都達(dá)到了I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)， 小部分時(shí)間段為II、III類水質(zhì)；TP檢出也較高，且不同站點(diǎn)和時(shí)段的差異比較大。 NH3-N在觀音閣水庫和南甸兩站的濃度較低，都在I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)； 興隆水庫站的NH3-N指標(biāo)大部分時(shí)段都在I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，2016和2018年污染濃度一度達(dá)到了V類標(biāo)準(zhǔn)水平；泉水站的NH3-N大部分時(shí)段都在II類標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，個(gè)別時(shí)段。其中觀音閣水庫的TP大部分時(shí)段都在II類水質(zhì)以上，但2018年的濃度較高。 南甸站的TP含量從2012年的V類一直下降，2014—2017年的大部分時(shí)段都保持在I類水平， 但2018年TP含量有所增加。這可能與連續(xù)幾年的降雨偏少有關(guān)。

從分析結(jié)果可知， 在2012—2018年間，2014—2017年各監(jiān)測站水質(zhì)均較好，2018年由于降雨連續(xù)偏少的原因水質(zhì)較差。 5個(gè)監(jiān)測指標(biāo)中，影響水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的是總氮（TN）、總磷（TP），使太子河流域的水質(zhì)達(dá)到了V類甚至劣V類水平。

1.2 綜合指標(biāo)法

考慮到本溪市水體污染的特點(diǎn)， 選用COD、BOD、TN、TP和NH3-N 5個(gè)指標(biāo)來計(jì)算。 綜合污染指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中 P為水質(zhì)綜合污染指數(shù)；n為評價(jià)指標(biāo)的項(xiàng)目數(shù)。

根據(jù)綜合污染指數(shù)法，分別計(jì)算觀音閣水庫站、南甸站、興隆水庫站、泉水站4個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)的綜合污染指數(shù)來反映2012—2018年期間的各月的水質(zhì)污染狀況。

經(jīng)分析可知，2012—2018年間觀音閣水庫各月的綜合污染指數(shù)結(jié)果以輕污染為主， 小部分的評價(jià)結(jié)果為中污染， 僅2012年9月出現(xiàn)了一次重污染狀況。南甸站2012—2014年間污染評價(jià)結(jié)果為清潔，但2015—2018年間的水質(zhì)狀況有所下降， 大部分為中污染，小部分為重污染。興隆水庫綜站2012—2015年間污染評價(jià)結(jié)果為清潔或尚清潔，2016—2018年間的評價(jià)結(jié)果中重污染與中污染占比基本相同， 水質(zhì)有明顯變差趨勢。 泉水站2012—2015年間水質(zhì)評價(jià)結(jié)果為清潔或尚清潔，2016—2018年間的評價(jià)結(jié)果大部分為重污染，小部分為嚴(yán)重污染。

從4個(gè)站點(diǎn)的分析結(jié)果可知，各監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)在2015年之前都在清潔水平，2018年及其之后的3年，各站的水質(zhì)都表現(xiàn)為重污染甚至嚴(yán)重污染， 水質(zhì)有明顯變差趨勢， 且主要是因?yàn)橛蒚N的監(jiān)測指標(biāo)較高引起。

利用數(shù)據(jù)樣表中各監(jiān)測站2012—2018年間水質(zhì)中BOD、COD、NH3-N、TN、TP含監(jiān)測數(shù)據(jù)， 分析各指標(biāo)濃度的變化趨勢，由于COD指標(biāo)大部分未檢出，故不在此進(jìn)行分析。

經(jīng)過分析可知，BOD濃度雖然檢出較低， 但4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)中有3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)呈現(xiàn)非常顯著的增加趨勢；NH3-N指標(biāo)各個(gè)站點(diǎn)的差異比較大， 觀音閣水庫站呈顯著增加趨勢，泉水站呈明顯下降趨勢，其他兩個(gè)站上升趨勢不明顯；對于TN，觀音閣水庫站呈顯著嫌少趨勢， 其他3個(gè)站則呈現(xiàn)顯著以上水平的增加趨勢；TP的在各個(gè)站的變化趨勢與TN基本一致。

總體來看， 各監(jiān)測站不同指標(biāo)的濃度整體呈現(xiàn)顯著的增加趨勢， 而河段對應(yīng)的水質(zhì)則呈現(xiàn)明顯的下降趨勢［3］。

1.3 各指標(biāo)變化規(guī)律分析

1.3.1 水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)年內(nèi)變化趨勢

針對本溪市多年降水量進(jìn)行分析， 在2012—2018年內(nèi)選擇降水較多的2014年作為豐水年、 較少的2017年作為枯水年，2016年為平水年。 將3個(gè)水平的年份作為典型年， 分別繪制各典型年BOD、NH3-N、TN和TP 4個(gè)指標(biāo)的折線圖（如圖1～圖4），分析水質(zhì)年內(nèi)變化規(guī)律。

圖1 2014、2016、2017年BOD濃度

圖2 2014、2016、2017年內(nèi)NH3-N指標(biāo)

圖3 2014、2016、2017年內(nèi)TN指標(biāo)

圖4 2014、2016、2017年內(nèi)TP指標(biāo)

（1）3個(gè)典型年間BOD濃度在汛后期都有明顯升高。3個(gè)典型年間呈現(xiàn)一定程度的增加趨勢。3個(gè)典型年中，豐水年由于水的稀釋作用，污染物濃度較低；枯水年由于水量較少，污染物濃度較高。

（2）2014年NH3-N的濃度維持在較低且穩(wěn)定的水平。 2016年則是在6月以后出現(xiàn)了波動增加的趨勢；2017年在3月份的濃度達(dá)到了最高， 隨后保持較低的水平。

（3）在典型年內(nèi)的1—4月及10—12月TN指標(biāo)有明顯升高，即在枯水期TN指標(biāo)排放量有明顯上升。

（4）觀音閣水庫監(jiān)測站點(diǎn)TP在年內(nèi)分布上呈現(xiàn)無規(guī)律的波動，且波幅逐年加大。

1.3.2 藻類濃度分析本項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)了本溪市觀音閣水庫壩前和老官砬子（觀音閣水庫本溪取水口）2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)2016—2018年的藻類細(xì)胞濃度數(shù)據(jù)， 據(jù)此分析該監(jiān)測點(diǎn)2016—2018年間藻類密度對水質(zhì)的影響。 觀音閣水庫壩前每年各月的藻類細(xì)胞濃度變化情況如圖5。

圖5 觀音閣水庫2016—2018年間藻類細(xì)胞濃度變化情況

河庫藻類濃度受到水溫和水量的直接影響［4-5］，由圖5可以看出每年4月中下旬至五月中旬該監(jiān)測站藻類的細(xì)胞濃度在較高的水平， 這與此時(shí)間段水庫處于低水位運(yùn)行而水溫快速上升有直接的關(guān)系。5月中旬之后汛期到來，水庫蓄水量增加，藻類細(xì)胞濃度開始大幅下降。 此后一直到8月份，水庫蓄水量維持在較高的水平，藻類的濃度較為平穩(wěn)。

對2010—2018年年均藻類濃度進(jìn)行MK趨勢分析，計(jì)算結(jié)果Z為0.44，表明分析期內(nèi)藻類濃度呈現(xiàn)不顯著增加的趨勢。

2 結(jié)語

2012—2018年間， 太子河流域水體TN和TP平均值隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)不顯著的下降趨勢；而BOD和NH3-N則隨時(shí)間變化先略微降低再升高。BOD和NH3-N超標(biāo)是太子河流域水體存在的主要問題。 對于所監(jiān)測河段，各監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)由2012年的清潔轉(zhuǎn)為2018年的重污染甚至嚴(yán)重污染，水質(zhì)有明顯變差的趨勢。