海寧市地表水水質污染特征分析

劉曉玲 朱云曉 張威 俞佳

摘 要：根據(jù)2013-2017年海寧市地面水的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用單因子評價法、綜合污染指數(shù)法、有機污染綜合評價法和R型聚類分析法，對海寧地表水現(xiàn)狀進行了評價。結果表明：海寧地表水的主要污染因子為NH3-N和TP，其中NH3-N為首要污染因子；近五年來海寧地表水ω值變化范圍在0.45-0.72之間，水質由中度污染向輕度污染發(fā)展。2014年的A值為3.45，屬于中度污染；2013-2017年海寧市地表水有機污染綜合指數(shù)變化范圍在2-3.45之間，處于中度污染向一般狀態(tài)慢慢變好的趨勢。通過R型聚類分析可知，NH3-N和TP、CODCr與CODMn、TP與CODMn呈現(xiàn)明顯的相關性。

關鍵詞：海寧市，水質評價，單因子評價法，綜合污染指數(shù)法，有機污染綜合評價，R型聚類分析

基金項目：海寧市科技計劃項目（項目編號：2018046）

1 研究背景與目的

近年來，海寧經濟快速發(fā)展， 水污染問題也日趨嚴重，本文擬采用單因子評價法、綜合污染指數(shù)評價法、有機污染綜合評價法及R型聚類分析法對2013-2017年海寧市地表水的水質狀況和變化趨勢進行分析和評價[1]。

2 監(jiān)測站點的設置

水質監(jiān)測采樣點共設12個，分別為：松木漾橋、雙喜橋、嘉興二縣漁壩、許村大橋、水泥廠橋、杭申公路橋、貨運中轉站、回龍橋、友誼橋、由拳橋、農豐橋、豐士水泥廠橋等。2013至2017年期間，奇數(shù)月月初采樣一次，即每年采樣72個。監(jiān)測因子主要有：pH，溶解氧（DO）、高猛酸鹽指數(shù)（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、化學需氧量（CODCr）、總磷（TP）、揮發(fā)酚、石油類、氯化物、氟化物等進行分析。

3 分析與討論

3.1 單因子評價法[2-4]

單因子評價法是將某種污染物實測濃度與該種污染物的評價標準進行比較，以確定水質類別的方法。即將每個水質監(jiān)測參數(shù)與參照水質標準進行比較，以確定水質類別，最后選擇其中最差級別作為該區(qū)域的水質狀況類別。

一般污染物單因子污染指數(shù)由下式計算：

pi=Ci/Si （1）

式中：pi為i污染物的單因子污染指數(shù)，Ci、Si分別表示i污染物的監(jiān)測值與標準值。其中，根據(jù)功能區(qū)定位，評價標準采用《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002）中的V類水質指標，具體標準值見表1。

另外，DO與pH污染指數(shù)具有不同的計算式。

式中：ppHj為j污染物的pH污染指數(shù)，pHj為pH實測值，pHsd為評價標準中pH的下限值，pHsu為評價標準中pH的上限值。

為確定海寧市地表水主要污染因子，依據(jù)2013-2017年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用單因子評價法進行分析，計算結果見表2。

3.2 綜合污染指數(shù)法[3-4]

綜合污染指數(shù)評價法是在單因子評價法的基礎上，綜合考慮各參與評價的因子對評價對象的綜合影響，經過不同方法的數(shù)學運算得到一個綜合指數(shù)。綜合指數(shù)方法的種類很多，主要方法有均權疊加型指數(shù)、均權均值型指數(shù)、加權均值型指數(shù)、均方根型指數(shù)等。在此假設各參與評價的因子對流域水質的貢獻相同，故采用均權均值型指數(shù)形式，評價公式為：

（6）

式中：Pi為某項污染物i的單因子污染指數(shù)；i為污染因子，n為參與評價的污染因子項數(shù)。

根據(jù)表2的單因子污染指數(shù)，計算2013-2017年海寧市地表水的綜合污染指數(shù)（ω值），綜合污染指數(shù)污染程度分級標準見表1。

3.3 有機污染綜合評價法[5-7]

采用有機污染綜合評價法對各監(jiān)測點的水質進行評價，評價公式為：

（7）

式中：A為有機污染物綜合指數(shù)，分子為污染物實測濃度年均值，分母為評價標準值，計算結果見表2。

A值法評價分級標準：0～1為良好，1～2為一般，2～3為開始污染，3～4為中等污染，>4為嚴重污染。

由單因子評價法可知：NH3-N和TP的達標率最低，其中NH3-N的達標率最低，只有63%，而計算方式相同的幾種污染物指標中，NH3-N、TP和DO的污染指數(shù)較大，其中NH3-N的污染指數(shù)最大，為0.92。綜合考慮，NH3-N、TP為海寧市地表水主要污染因子，其中NH3-N為首要污染因子。這可能是由于：總磷、總氮是河流、湖泊富營養(yǎng)化的重要指

標[8]。

由表2和圖1可知：前三年NH3-N和TP改善明顯，而后兩年變化差異不顯著，說明近幾年水質的治理還是取得了很大的成效的；BOD5的變化趨勢與CODcr類似，水質指標存在一定的反彈；而CODMn五年來變化無顯著性差異，說明這些年來CODMn指標一直未得到有效改善，已成為提升海寧水質的瓶頸。

由綜合污染指數(shù)法評價可知，近五年來海寧地表水ω值變化范圍在0.45-0.72之間，水質一直由中度污染向輕度污染發(fā)展，說明這些年水質還是向著好的方向發(fā)展的。

由有機污染指數(shù)法評價可知：2014年的A值為3.45，屬于中度污染；2013-2017年海寧市地表水有機污染綜合指數(shù)變化范圍在2-3.45之間，處于中度污染向一般狀態(tài)慢慢變好的趨勢。其變化趨勢與單因子評價法、綜合污染指數(shù)法的結論基本一致，即：2014年污染較為嚴重，后面幾年水質慢慢變好。

3.4 地表水水質指標的相關性分析

由圖2-6可知，各交界斷面水質指標中：NH3-N和TP、CODCr與CODMn、TP與CODMn呈現(xiàn)明顯的相關性。

研究表明CODCr與CODMn有非常顯著的相關性，說明各個河流的水質條件雖各不相同，但其水中還原性物質包括有機污染物和亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等無機物成分的差異性并不顯著，水體成分目前相對比較穩(wěn)定。

從監(jiān)測結果來看，地表水的主要污染物為總磷、氨氮及化學需氧量，TP與CODMn、TP和NH3-N顯著相關表現(xiàn)為有機污染的特征，可能是由于近幾年來海寧雖然加大了工業(yè)污水治理力度，但大量氮、磷等植物性、礦物等營養(yǎng)物質連續(xù)地進入緩流水體，發(fā)生富營養(yǎng)化后，形成底泥等沉積物，沉積物中含有一定量的氨、氮、磷等物質，由于積聚的底泥及沉積物中的營養(yǎng)鹽逐步釋放，在動力作用下再懸浮，不斷釋放進入水中，導致水體的氨、氮、磷的潛在污染[9]。

3.5 水中揮發(fā)酚、石油類、氟化物、氯化物分析

從表3可以看出，雖然石油類、氟化物在2014年出現(xiàn)了反彈，但是從總體上來看2013-2017年揮發(fā)酚、石油類、氟化物、氯化物含量總體是呈下降趨勢的。

3.6 河道水中氨氮和總磷超標的防治

一是嚴格控制外源污染。加強對化肥、農藥、農膜、餌料、飼料添加劑等農業(yè)投入品的監(jiān)管，禁止將有毒、有害廢物用于肥料或造田。合理使用化肥、農藥、地膜，做好面源污染和土壤污染治理。同時，采取工程措施、生態(tài)措施和農業(yè)墾耕相結合的方法治理水土流失，保持土壤養(yǎng)分，控制外源污染。

二是內源治理。內源治理的物理方法包括人工曝氣、底泥疏浚和調水等。曝氣復氧被認為是治理河道污染的一種有效措施。內源治理的化學方法主要包括強化絮凝、化學氧化和化學沉淀等，目的在于去除水中目標污染物（懸浮物、溶解態(tài)磷和氮等），提高水體透明度。但是，以上所采用的化學藥劑是否會改變生境，并造成對生物生長的影響等都需進一步研究。生物—生態(tài)方法主要包括微生物強化技術、生物膜技術、植物凈化技術和生物—生態(tài)凈化技術。它利用培育的植物或培養(yǎng)、接種的微生物的代謝活動，對水體中的污染物進行轉移、轉化和降解，改善河流水質，同時構建具有完整營養(yǎng)級結構的水生態(tài)系統(tǒng)，從根本上恢復河流系統(tǒng)的健康。

三是外源控制。外源污染包括點源污染（工業(yè)污水、生活污水等）和面源污染（初期雨水徑流、空氣降塵、農業(yè)廢棄物傾倒等），通過對上述污染的控制，達到對污染的控制要求。

4 結論

1）通過單因子評價法分析，NH3-N、TP為海寧市地表水主要污染因子，其中NH3-N為首要污染因子。

2）通過綜合污染指數(shù)法和有機污染綜合評價法分析，近五年來海寧地表水ω值變化范圍在0.45-0.72之間，水質由中度污染向輕度污染發(fā)展。2014年的A值為3.45，屬于中度污染；2013-2017年海寧市地表水有機污染綜合指數(shù)變化范圍在2-3.45之間，處于中度污染向一般狀態(tài)慢慢變好的趨勢。

3）通過R型聚類分析可知，NH3-N和TP、CODCr與CODMn、TP與CODMn呈現(xiàn)明顯的相關性。

4）雖然石油類、氟化物在2014年出現(xiàn)了反彈，但是從總體上來看2013-2017年揮發(fā)酚、石油類、氟化物、氯化物含量總體是呈下降趨勢的。

參考文獻

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作者簡介

劉曉玲（1984-），女，浙江海寧人，漢族，浙江農林大學碩士研究生，主要從事環(huán)境監(jiān)測與治理研究。