南四湖水質現狀評價與變化趨勢分析

張秀敏　曾驥　張健　李偉　齊云婷

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南四湖水質現狀評價與變化趨勢分析

張秀敏1曾驥2張健1李偉1齊云婷1

一、引言

南四湖為南陽湖、獨山湖、昭陽湖和微山四湖的總稱，屬淮河流域，地處魯南泰沂山山前沖積平原與魯西黃泛平原的交接地帶。南四湖南北長126km。東西寬5～25km，最大水面面積為1268km2，分屬蘇、魯、豫、皖四省32個縣（市、區）。山東境內集水面積26255k m2，其中濟寧行政區省內10686km2。南四湖二級壩樞紐工程將南四湖一分為二，壩北為上級湖，由南陽湖、獨山湖、昭陽湖（大部分）組成，壩南為下級湖，由昭陽湖（小部分）和微山湖組成。上級湖總集水面積為27263km2，下級湖總集水面積為4250km2。南四湖入湖主要河流共有53條，其中29條入上級湖，24條入下級湖，出湖河流共4條。據南四湖流域1956～1996年資料統計，流域多年平均降水量689.2mm，降水量總的變化趨勢是從東南向西北減少。

二、研究范圍

1.水質監測

共選取11處水質監測站點，分別為南陽湖的王廟、南陽島、前白口，獨山湖的獨山，昭陽湖的沙堤、二級湖（閘上）、二級湖（閘下）、大娟、高樓，微山湖的微山島和韓莊閘（閘上）。

2.評價因子及標準

根據水質影響因子特征，選取pH、溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總氮、氟、總磷作為評價因子。評價標準按照國家《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類水質標準。

三、評價方法

采用環保部公布的《地表水環境質量評價辦法（試行）》（2011年）中推薦的Spearman秩相關系數法。具體過程如下：給出時間周期Y1……Yn和相應數值C（即月均值、季均值或年均值C1……Cn），將C從大到小排列好。秩相關系數的計算公式如下：

di=Xi-Yi

式中：di—變量Xi與Yi的差值；

Xi—周期1到周期n按濃度值從小到大排列的序號；

Yi—按時間排列的序號；

N—周期次數；rs—秩相關系數。

將rs的絕對值同Spearman秩相關系數統計表中的臨界值Wp進行比較。如果rs＞Wp則表明變化趨勢有顯著意義，如果Wp為正值，則表明有上升趨勢，如果Wp為負值，則表明有下降趨勢；如果rs≤Wp則表明變化趨勢沒有顯著意義。

圖1　2014年南四湖各參數超標率示意圖

圖2　2014年、2013年南四湖各參數超標率比較示意圖

四、評價結果

1.水質評價

2014年南四湖總體水質良好，各參數年平均值為：pH值8.13、溶解氧8.15mg/L、五日生化需氧量3.13mg/L、高錳酸鹽指數4.91mg/L、化學需氧量13.9mg/L、氨氮0.33mg/L、氟化物0.78mg/L、總磷0.031mg/L，均符合《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類標準。總氮（2.14mg/L）超《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅴ類標準。各參數超標率，見圖1。

與2013年相比，2014年南四湖總氮、總磷、化學需氧量略有下降，五日生化需氧量、高錳酸指數略有提高，其他監測指標均無變化，見圖2。主要污染物為總氮、總磷和化學需氧量。

2.年均值變化趨勢

2009～2014年南四湖水質指標變化趨勢較為平穩，溶解氧、五日生化需氧量、化學需氧量年均值范圍分別在8.10～9.91mg/L、3.13～5.57mg/L、3.90～19.37mg/L之間，其年平均值的秩相關系數分別為-0.886、-0.943、-0.886。表明溶解氧、五日生化需氧量、化學需氧量含量呈明顯下降趨勢。pH、氨氮、總氮、氟化物、高錳酸鹽指數、總磷年均值范圍分別在8.01～8.134、0.209～0.314mg/L、1.75～2.49mg/L、0.641～0.782mg/L、4.62～5.98mg/L、0.012～0.100mg/L之間，其年平均值的秩相關系數分別為0.657、0.314、-0.143、0.714、-0.829、-0.829。表明pH、氨氮、總氮、氟化物、高錳酸鹽指數、總磷含量無明顯變化。評價結果詳見表1。

由表1可以看出南四湖6年來水質的變化趨勢情況。主要影響因子五日生化需氧量和化學需氧量含量明顯下降，溶解氧雖然有下降趨勢，但仍好于Ⅲ類水標準。

3.水質評價結果變化

（1）上級湖

2009～2014年南四湖上級湖主要污染物年均值變化范圍：pH為7.98～8.12、溶解氧為7.77～9.00mg/L、五日生化需氧量為3.18～6.01mg/L、高錳酸鹽指數為4.58～6.04mg/L、化學需氧量為14.66～19.29mg/L、氨氮為0.24～0.57mg/L、總氮為2.03～3.21mg/L、氟化物為0.61～0.78mg/L、總磷為0.0094～0.166mg/L。主要超標污染物為溶解氧、五日生化需氧量、高錳酸鹽指數、化學需氧量、氨氮、總氮、總磷。最大超標倍數分別為0.2、2.7、0.82、1.48、6.69、20.0、39.2。變化趨勢見圖3。

（2）下級湖

2009～2014年南四湖下級湖主要污染物年均值變化范圍pH為8.02～8.19、溶解氧為8.19～9.91mg/L、五日生化需氧量為2.97～4.72mg/L、高錳酸鹽指數為4.50～5.45mg/L化學需量為12.22～18.82mg/L、氨氮為0.08～0.28mg/L、總氮為1.74～2.33mg/L、氟化物為0.70～0.77mg/L總磷為0.0004～0.059mg/L。主要超標污染物為溶解氧、五日生化需氧量、高錳酸鹽指數、化學需氧量、氨氮、總氮、總磷。最大超標倍數分別為0.56、1.38、0.45、1.40、1.81、7.54、9.60。變化趨勢見圖4。

圖3　2009～2014年南四湖上級湖主要水質指標最大超標倍數圖

圖4　2009～2014年南四湖下級湖主要水質指標最大超標倍數圖

表1　2009～2014年度南四湖監測指標均值變化趨勢評價結果表

通過對2009～2014年南四湖上級湖、下級湖兩湖區水質最大超標倍數年度變化比較分析，影響水質指標的主要污染物為化學需氧量、總氮、總磷。

五、結論及建議

（1）2009～2014年南四湖主要水質指標五日生化需氧量和化學需氧量含量明顯下降，溶解氧雖然有下降趨勢，但仍好于三類水標準。南四湖水質明顯改善，但距離穩定達到南四湖Ⅲ類水質標準還有一定的差距，影響水質指標的主要污染物為化學需氧量、總氮和總磷。

（2）建議繼續加強南四湖流域的工業結構調整、重點企業截污和城市污水處理廠脫氮除磷等點源控制措施，同時高度重視非點源的控制與治理工作。嚴格執行環境影響評價制度和污染物排放總量制度，堅決關停污染企業、淘汰嚴重污染企業。

（3）減少湖區畜禽養殖和水產養殖過程中所產生的殘餌和養殖生物排放的COD、氮、磷等污染物。應科學安排養殖生產，繼續嚴格控制水產養殖規模，優化養殖品種，發展生態漁業和清潔養殖。

（4）應大力推進生態農業和有機農業建設，組織實施農業生態項目，加強農業環境監測體系建設，積極開展農業環境監測工作，強化農業環境執法管理■

（作者單位：1.濟寧市水文局272019 2.山東省水文局250014）