黑河干流（張掖段）水質(zhì)狀況評價及變化特征分析

徐巍

（張掖市環(huán)境監(jiān)測站，甘肅　張掖　734000）

卷首語

黑河干流（張掖段）水質(zhì)狀況評價及變化特征分析

徐巍

（張掖市環(huán)境監(jiān)測站，甘肅張掖734000）

利用2006-2015年黑河干流（張掖段）4個監(jiān)測斷面的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了黑河干流（張掖段）水質(zhì)狀況，并對該段水體的水質(zhì)變化特征進行了研究。結(jié)果表明，黑河干流（張掖段）各斷面水質(zhì)均符合目標(biāo)水質(zhì)類別，總體狀況為優(yōu)，水質(zhì)呈明顯好轉(zhuǎn)趨勢。黑河干流（張掖段）空間差異性較大，區(qū)域分布特征明顯，沿程水質(zhì)平均污染指數(shù)呈拋物線型變化，鶯落峽斷面水質(zhì)較好，高崖水文站斷面水質(zhì)較差，蓼泉橋、六壩橋斷面水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)。影響黑河水質(zhì)的主要污染因子為有機污染因子和營養(yǎng)鹽類因子。

黑河干流；水質(zhì)狀況；變化特征

黑河是我國第二大內(nèi)陸河，地處干旱與半干旱地區(qū)，是一個資源缺水性流域。如今，內(nèi)陸河面臨著有機污染物、重金屬、農(nóng)藥等污染物帶來的巨大壓力［1，2］。位于黑河中游的張掖市，地處絲綢之路經(jīng)濟帶要地，是甘肅、青海、內(nèi)蒙古乃至北方地區(qū)的重要生態(tài)屏障。黑河流域環(huán)境安全，不僅事關(guān)流域內(nèi)居民的生存環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展，也關(guān)系到西北、華北地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，是關(guān)系民族團結(jié)、社會安定、國防穩(wěn)固的大事，但針對黑河水質(zhì)狀況和變化的報道則很少。

目前，水質(zhì)評價的方法有單因子評價法［3］、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法［4］、模糊數(shù)學(xué)評價法［5］等。其中單因子評價法簡便易行［6］，應(yīng)用廣泛。因此，筆者采用單因子評價法對黑河流域水質(zhì)進行評價，科學(xué)地開展變化特征研究，以期為黑河流域水污染防治及流域的水資源開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1　研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來源

黑河發(fā)源于祁連山北麓中段，干流全長928 km，跨越不同的三種地理單元，流經(jīng)青海省、甘肅省、內(nèi)蒙古自治區(qū)，流域面積14萬km2，年均徑流量15.8億m3。中游鶯落峽至正義峽204 km，貫穿張掖全境，出境后流至內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟納旗境內(nèi)的居延海，是張掖市、酒泉市金塔縣和額濟納旗等城市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活用水的主要水源。

采用2006～2015年黑河干流（張掖段）4個斷面（鶯落峽、高崖水文站、蓼泉橋、六壩橋）的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測項目為pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物共21項，監(jiān)測頻次為1次/月。

2　研究方法

2.1水質(zhì)評價方法

單因子評價法：依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）［7］，用河流斷面各監(jiān)測項目的監(jiān)測結(jié)果對照該項目分類標(biāo)準(zhǔn)，確定水質(zhì)類別，即低于或者等于某類標(biāo)準(zhǔn)限值時評價為達到某類標(biāo)準(zhǔn)；在所有項目的水質(zhì)類別中選取水質(zhì)最差類別作為斷面水體的水質(zhì)類別［8］。

斷面水質(zhì)定性評價：依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法（試行）》，當(dāng)斷面水質(zhì)類別為Ⅰ-Ⅱ類時，水質(zhì)狀況為優(yōu)；當(dāng)水質(zhì)類別為Ⅲ類時，水質(zhì)狀況為良。

平均污染指數(shù)法［9］：對斷面或河流水體污染物產(chǎn)生的水質(zhì)影響進行綜合評價，定量描述總體污染狀況。其計算公式為

式中：P為平均污染指數(shù)；Pi為污染物i的污染指數(shù)；Si為污染物i的標(biāo)準(zhǔn)值；Ci為污染物i的監(jiān)測值。2.2變化趨勢研究方法

衡量環(huán)境污染變化趨勢在統(tǒng)計上有無顯著性，最常用的是Daniel的趨勢檢驗，它使用了Spearman秩相關(guān)系數(shù)，其計算公式為

式中：di為變量Xi、Yi的差值；Xi為周期1到周期N按濃度值從小到大排列的序號；Yi為按時間排列的序號。

將秩相關(guān)系數(shù)γs的絕對值同Spearman秩相關(guān)系數(shù)的臨界值（Wp）進行比較，γs的絕對值大于等于臨界值，則表明變化趨勢有顯著性，如果γs為負值，則表明變化有下降趨勢，如果γs為正值，則表明變化有上升趨勢。

3　結(jié)果與研究

3.1水質(zhì)狀況評價

采用單因子評價法，對2006～2015年黑河干流（張掖段）各斷面水質(zhì)進行評價，評價結(jié)果見表1所示。

表1　2006-2015年黑河干流（張掖段）各斷面水質(zhì)類別

由表1可見，2006～2015年黑河干流（張掖段）水質(zhì)保持穩(wěn)定達標(biāo)，4個監(jiān)測斷面均符合目標(biāo)水質(zhì)類別，水質(zhì)總體狀況優(yōu)。鶯落峽斷面水質(zhì)達到Ⅰ類，水質(zhì)狀況優(yōu)；蓼泉橋、六壩橋斷面水質(zhì)達到Ⅱ類，水質(zhì)狀況優(yōu)；高崖水文站斷面水質(zhì)達到Ⅲ類，水質(zhì)狀況良。

從水質(zhì)類別看，鶯落峽斷面水質(zhì)一直保持在Ⅰ～Ⅱ類之間，水質(zhì)狀況優(yōu)，相對穩(wěn)定。高崖水文站斷面2006～2013年水質(zhì)為Ⅲ類，2014～2015年水質(zhì)為Ⅱ類，水質(zhì)狀況由良變?yōu)閮?yōu)，呈好轉(zhuǎn)趨勢。蓼泉橋和六壩橋斷面水質(zhì)2006-2011年水質(zhì)基本保持在Ⅲ類，自2012年開始，連續(xù)4年水質(zhì)達到Ⅱ類，水質(zhì)狀況由良變?yōu)閮?yōu)，呈好轉(zhuǎn)趨勢。

3.2水質(zhì)時間變化特征

2006～2015年黑河干流（張掖段）4個監(jiān)測斷面水質(zhì)平均污染指數(shù)見圖1所示。

圖1　黑河干流（張掖段）各監(jiān)測斷面水質(zhì)平均污染指數(shù)

由圖1可見，2006～2015年黑河干流（張掖段）鶯落峽斷面水質(zhì)平均污染指數(shù)變化不大，水質(zhì)保持穩(wěn)定。高崖水文站、蓼泉橋、六壩橋斷面水質(zhì)平均污染指數(shù)在一定幅度內(nèi)波動，且變化趨勢具有一致性，2006～2008年、2009～2011年和2012～2015年每個時間段內(nèi)平均污染指數(shù)均呈倒“V”字型，說明每個時間段兩端年份水質(zhì)較好，中間年份水質(zhì)較差。

采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)對黑河干流（張掖段）各斷面水質(zhì)變化進行趨勢分析。根據(jù)各年度水質(zhì)平均污染指數(shù)計算其秩相關(guān)系數(shù)，見表2所示。

表2　2006-2015年黑河干流（張掖段）平均污染指數(shù)年際變化

由表2可見，2006～2015年黑河干流（張掖段）水質(zhì)平均污染指數(shù)呈顯著下降趨勢，說明黑河干流（張掖段）水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。鶯落峽斷面水質(zhì)平均污染指數(shù)無顯著下降趨勢，說明水質(zhì)無明顯變化。高崖水文站、蓼泉橋、六壩橋3個斷面水質(zhì)平均污染指數(shù)呈顯著下降趨勢，說明水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。

3.3水質(zhì)空間變化特征

以2006-2015年黑河干流（張掖段）各斷面每年平均污染指數(shù)的平均值，分析水質(zhì)空間變化特征，見圖2所示。

圖2　2006～2015年黑河干流（張掖段）水質(zhì)平均污染指數(shù)沿程變化

由圖2可見，2006～2015年黑河干流（張掖段）4個斷面水質(zhì)空間差異性較大，區(qū)域分布特征明顯，沿程水質(zhì)平均污染指數(shù)呈拋物線型變化。鶯落峽斷面處于城市上游，水質(zhì)受區(qū)域生產(chǎn)生活影響較小，平均污染指數(shù)最低，且低于黑河干流平均水平。高崖水文站斷面水質(zhì)平均污染指數(shù)最高，且高于黑河干流平均水平，主要是受工業(yè)廢水和生活污水影響，且山丹河水質(zhì)較差，匯入黑河后導(dǎo)致水文站斷面水質(zhì)變差。蓼泉橋、六壩橋斷面水質(zhì)平均污染指數(shù)基本與黑河干流平均水平一致，在受到周邊工業(yè)廢水和生活污水影響的同時，水體中的污染物會稀釋、擴散、沉淀，也會發(fā)生氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)，水中部分微生物可以對有機物氧化降解［10］，從而導(dǎo)致蓼泉橋、六壩橋斷面水質(zhì)的平均污染指數(shù)逐漸下降，水質(zhì)逐漸變好。

3.4主要污染物特征分析

根據(jù)2006～2015年黑河干流（張掖段）各斷面21項水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果可知，黑河干流（張掖段）各斷面水質(zhì)為中性偏堿；溶解氧、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、氰化物、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物月濃度值為Ⅰ類水質(zhì)，說明黑河干流（張掖段）水質(zhì)基本不受或者受這些污染物影響較小；化學(xué)需氧量、生化需氧量、高錳酸鹽、氨氮、總磷和揮發(fā)酚在部分?jǐn)嗝嬖聺舛戎禐棰蝾惢颌箢愃|(zhì)，說明影響黑河干流（張掖段）水質(zhì)的主要污染因子為有機污染因子和營養(yǎng)鹽類因子，污染因子主要來源于生活污水和造紙、食品加工、淀粉等行業(yè)的工業(yè)廢水。

4　結(jié)論

2006～2015年黑河干流（張掖段）水質(zhì)保持穩(wěn)定達標(biāo)，4個監(jiān)測斷面均符合目標(biāo)水質(zhì)類別，水質(zhì)總體狀況優(yōu)。鶯落峽斷面水質(zhì)達到Ⅰ類，水質(zhì)狀況優(yōu)，蓼泉橋、六壩橋斷面水質(zhì)達到Ⅱ類，水質(zhì)狀況優(yōu)，高崖水文站斷面水質(zhì)達到Ⅲ類，水質(zhì)狀況良。期間，黑河干流（張掖段）水質(zhì)平均污染指數(shù)呈顯著下降趨勢，水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。鶯落峽斷面水質(zhì)變化不大，高崖水文站、蓼泉橋、六壩橋斷面水質(zhì)平均污染指數(shù)在一定幅度內(nèi)波動，且變化趨勢具有一致性，水質(zhì)呈明顯好轉(zhuǎn)趨勢。

2006～2015年黑河干流（張掖段）4個斷面水質(zhì)空間差異性較大，區(qū)域分布特征明顯，沿程水質(zhì)平均污染指數(shù)呈拋物線型變化，鶯落峽斷面水質(zhì)較好，高崖水文站斷面水質(zhì)較差，蓼泉橋、六壩橋水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)。影響黑河水質(zhì)的主要污染因子為有機污染因子和營養(yǎng)鹽類因子。

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A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.07.001

2016-5-21

徐巍（1983-），男，漢族，甘肅甘州人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：環(huán)境監(jiān)察與環(huán)境質(zhì)量評價。