磁湖2011-2015年水質(zhì)變化趨勢(shì)分析[]

宋 菁 曹夢(mèng)璐閆偉偉

（1黃石市環(huán)境保護(hù)研究所 湖北黃石 435000 2黃石市綠創(chuàng)環(huán)保科技有限公司 湖北黃石 435002）

引言

磁湖位于湖北省黃石市城區(qū)，是集防洪調(diào)蓄、養(yǎng)殖、景觀用水等為一體的多功能水資源地。黃石市是一座工業(yè)城市，磁湖是早期工業(yè)廢水和生活污水的納污水體，長期受到污染，許多學(xué)者對(duì)磁湖的水環(huán)境進(jìn)行了調(diào)查和研究[1-3]，結(jié)果顯示早期磁湖水質(zhì)已超出Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，磁湖底泥重金屬污染嚴(yán)重，水體富營養(yǎng)化情況嚴(yán)重。

磁湖目前的水質(zhì)情況備受關(guān)注，本文根據(jù)“十二五”期間黃石監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)結(jié)果，運(yùn)用Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)分析磁湖水質(zhì)的變化情況，為黃石市政府對(duì)磁湖的綜合整治提供理論依據(jù)。

1 分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究的時(shí)間尺度為2011～2015年，本文數(shù)據(jù)來自于《黃石市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書（2011年-2015年）》。

1.2 評(píng)價(jià)點(diǎn)及評(píng)價(jià)項(xiàng)目

磁湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)共設(shè)15個(gè)，其中省控點(diǎn)7個(gè)，其余8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為市控點(diǎn)。省控點(diǎn)每月監(jiān)測(cè)一次，市控點(diǎn)單月監(jiān)測(cè)一次。評(píng)價(jià)點(diǎn)選擇更具代表性的省控點(diǎn)。

評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括 DO、CODMn、CODcr、BOD、NH3-N、石油類、揮發(fā)酚、TN、TP、Chl.a、氟化物等 11 個(gè)項(xiàng)目。

1.3 研究方法[4]

衡量環(huán)境污染變化趨勢(shì)在統(tǒng)計(jì)上有無顯著性，最常用的方法是Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)，它使用了spearman的秩相關(guān)系數(shù)。給出時(shí)間周期Y1…YN，和它們的相應(yīng)值X，從大到小排列好，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)用的秩相關(guān)系數(shù)按下式計(jì)算：

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(hào)；Yi—按時(shí)間排列的序號(hào)。

將秩相關(guān)系數(shù)rs的絕對(duì)值同spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表（表1）中的臨界值Wp進(jìn)行比較。

當(dāng)rs＞W(wǎng)p則表明變化趨勢(shì)有顯著意義：

若rs是負(fù)值，則表明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)有關(guān)統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)變化呈下降趨勢(shì)；

若rs是正值，則表明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)有關(guān)統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)變化呈上升趨勢(shì)。

當(dāng)rs＞W(wǎng)p則表明變化趨勢(shì)沒有顯著意義：說明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)有關(guān)統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)變化穩(wěn)定或平穩(wěn)。

表1 秩相關(guān)系數(shù)rs的臨界值(Wp)

2 結(jié)果與分析

2.1 磁湖水質(zhì)概況

2011-2015年磁湖水質(zhì)狀況見表2。

表2 2011-2015年磁湖水質(zhì)狀況

2011年磁湖水質(zhì)呈中營養(yǎng)化特征，Ⅲ類水質(zhì)數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)率為82%，比2010年下降了0.5個(gè)百分點(diǎn)。2012年磁湖水質(zhì)呈中營養(yǎng)化特征，Ⅲ類水質(zhì)數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)率為82%，與2011年相比基本持平。2013年磁湖水質(zhì)呈中度富營養(yǎng)化特征，Ⅲ類水質(zhì)數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)率為86.5%，與2012年相比磁湖水質(zhì)略有好轉(zhuǎn)。2014年磁湖水質(zhì)呈輕度富營養(yǎng)化特征，Ⅲ類水質(zhì)數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)率為86.3%，總體水質(zhì)狀況與2013年基本持平。2015年磁湖水質(zhì)呈輕度富營養(yǎng)化特征，Ⅲ類水質(zhì)數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)率為88.6%，總體水質(zhì)狀況與2014年相比略有好轉(zhuǎn)。

2.2 水質(zhì)指標(biāo)年度變化

選擇 DO、CODMn、CODcr、BOD、NH3-N、石油類、揮發(fā)酚、TN、TP、Chl.a、氟化物等11項(xiàng)指標(biāo)，表征磁湖2011-2015年水質(zhì)狀況。其中，DO的年均值為6.7～7.8mg/L，變異系數(shù)為0.07；CODMn的年均值為4.8～5.5mg/L，變異系數(shù)為0.07；CODcr的年均值為18.7～26.8mg/L，變異系數(shù)為 0.14；BOD 的年均值為 5.3～6.5mg/L，變異系數(shù)為0.085；NH3-N的年均值為0.34～0.73mg/L，變異系數(shù)為0.29；石油類的年均值為0.06～0.2mg/L，變異系數(shù)為0.61；揮發(fā)酚的年均值為0.001～0.002mg/L，變異系數(shù)為0.23；TN的年均值為 1.44～1.93mg/L，變異系數(shù)為 0.13；TP的年均值為 0.088～0.127mg/L，變異系數(shù)為0.14；Chl.a的年均值為46.9～58.7mg/m3，變異系數(shù)為0.093；氟化物的年均值為0.46～0.68mg/L，變異系數(shù)為0.15。總體來看，NH3-N、石油類、揮發(fā)酚和氟化物年均濃度值的變化較大，DO、CODMn、CODcr、BOD、TN、TP 和 Chl.a 的年均濃度值變化較小。

從各項(xiàng)指標(biāo)隨時(shí)間變化的方向（圖1）來看，11項(xiàng)指標(biāo)在2011-2015年期間年均值顯示出一定的差異。其中CODMn、NH3-N、石油類、TN、氟化物的變化趨勢(shì)較明顯，整體呈下降的趨勢(shì)。其余各項(xiàng)指標(biāo)的變化波動(dòng)性較強(qiáng)，但總的來說，水質(zhì)情況趨于好轉(zhuǎn)。為了定量各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的變化趨勢(shì)，需要進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。

圖1 2011-2015年主要水質(zhì)指標(biāo)年度變化

2.3 時(shí)間序列趨勢(shì)檢驗(yàn)

根據(jù)1.3的檢驗(yàn)方法，計(jì)算出2011-2015年磁湖11項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的變化趨勢(shì)檢驗(yàn)值，Daniel檢驗(yàn)結(jié)果表明，顯著水平為0.05時(shí)，只有氟化物表現(xiàn)出顯著的變化趨勢(shì)，其余10項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的變化趨勢(shì)均不明顯。其中氟化物、DO、CODMn、CODcr、NH3-N、TN、TP等7項(xiàng)指標(biāo)均有好轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，BOD、石油類、揮發(fā)酚、Chl.a等4項(xiàng)指標(biāo)有惡化的趨勢(shì)。

表3 主要水質(zhì)指標(biāo)Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果

結(jié)語

根據(jù)磁湖近五年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，“十二五”期間，磁湖水質(zhì)略有好轉(zhuǎn)，氟化物、DO、CODMn、CODcr、NH3-N、TN、TP 等 7 項(xiàng)指標(biāo)均有好轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率明顯上升，由中度富營養(yǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成輕度富營養(yǎng)狀態(tài)。但BOD、石油類、揮發(fā)酚、Chl.a等4項(xiàng)指標(biāo)有惡化的趨勢(shì)，磁湖水污染狀況仍不容樂觀。