天津市津南區(qū)洪泥河斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)與分析

李培君，趙君彥，寇鳴琦

(天津市津南區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，天津 300350)

1 引言

近年來，我國地表水監(jiān)測(cè)工作續(xù)發(fā)展。國家和省市持續(xù)擴(kuò)大地表水網(wǎng)監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)，地表水考核斷面采測(cè)分離，充分保證地表水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確。從硬件上不斷豐富監(jiān)測(cè)建設(shè)項(xiàng)目，加強(qiáng)地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作，在2018年實(shí)現(xiàn)國家地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站聯(lián)網(wǎng)。本文選取天津市津南區(qū)洪泥河某斷面作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，通過考察水質(zhì)手動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)站監(jiān)測(cè)和5年主要污染物變化情況，深入分析該河流斷面水質(zhì)，為進(jìn)一步優(yōu)化海河流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)提出針對(duì)性的建議。

2 洪泥河情況

天津市津南區(qū)是天津市4個(gè)環(huán)城區(qū)之一，位于天津市東南部，海河下游南岸，素有天津“金三角”之稱。津南區(qū)水資源豐富，主要由地表水、地下水、外調(diào)水、海河干流棄水構(gòu)成。其中，市管河道3條，區(qū)管河道17條，鎮(zhèn)管河道6條，有用水河道6條，排水河道7條。洪泥河流經(jīng)津南區(qū)、濱海新區(qū)，是連接北大港水庫與海河的重要河道，始于濱海新區(qū)萬家碼頭村南，沿河流經(jīng)八里臺(tái)鎮(zhèn)、咸水沽鎮(zhèn)、海河教育園區(qū)、辛莊鎮(zhèn)、雙港鎮(zhèn)，止于津南區(qū)生產(chǎn)圈村，全長(zhǎng)26 km，兩端分別于獨(dú)流堿河和海河相連，將存蓄在北大港水庫的黃河水流入海河，回供天津市區(qū)(圖1)。

3 洪泥河斷面水質(zhì)手工監(jiān)測(cè)結(jié)果

選取《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)基本項(xiàng)目[1]中的主要污染物作為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，分別為：化學(xué)需氧量(縮寫為“COD”)、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷。其中化學(xué)需氧量的檢測(cè)方法為《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鉀法》(HJ828-2017)，高錳酸鹽指數(shù)的檢測(cè)方法為《水質(zhì) 高錳酸鹽指數(shù)的測(cè)定》(GB11892-1989)，氨氮的檢測(cè)方法為《水質(zhì) 氨氮的測(cè)定納氏試劑分光光度法》(HJ 535-2009)，總磷的檢測(cè)方法為《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》(GB11893-1989)。研究數(shù)據(jù)包括2019年洪泥河斷面各月份手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[2]。水質(zhì)綜合指數(shù)的計(jì)算方法[3～5]如下。

圖1 天津市津南區(qū)水資源分布示意

水質(zhì)綜合指數(shù)計(jì)算公式：

(1)

式(1)中，Cn為監(jiān)測(cè)濃度值；Co為監(jiān)測(cè)濃度值對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)限值或水質(zhì)目標(biāo)。

洪泥河斷面2019年各項(xiàng)污染物指標(biāo)年均值均達(dá)到V類水體的要求，斷面水質(zhì)較2018年略有下降。從每月監(jiān)測(cè)情況來看，污染物指標(biāo)超標(biāo)的月份有3個(gè)，4項(xiàng)污染物指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)的月份有9個(gè)，達(dá)標(biāo)率為75%(表1)。

表1 2019年洪泥河斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

由圖2、3可知，洪泥河斷面2019年四項(xiàng)污染物中濃度值出現(xiàn)超過V類標(biāo)準(zhǔn)限值情況的是化學(xué)需氧量、氨氮。其中，6～9月份洪泥河斷面各污染物濃度明顯高于其他月份，6月化學(xué)需氧量濃度明顯高于其他月份，8月氨氮濃度明顯高于其他月份。水質(zhì)較差的月份為6月到9月間。

4 洪泥河斷面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果

隨著地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展，近年來各地陸續(xù)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位安裝水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，洪泥河自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)于2019年4月開始投入使用，每日實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)情況，因?yàn)樽詣?dòng)監(jiān)測(cè)站不能檢測(cè)化學(xué)需氧量，研究數(shù)據(jù)包括2019年4～12月高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷3項(xiàng)指標(biāo)[2]。通過每日監(jiān)測(cè)情況，生成全年斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果(圖4～7)。

自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，洪泥河斷面6～9月間水質(zhì)較差其中高錳酸鹽在8～9月高于其他月份，氨氮、總磷均在8月高于其他月份，這些均與手工監(jiān)測(cè)結(jié)果相互印證，保證了手工監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)的同一性。

圖2 洪泥河斷面2019年水質(zhì)變化趨勢(shì)

圖3 洪泥河斷面2019年水質(zhì)綜合指數(shù)變化趨勢(shì)圖

圖4 洪泥河斷面2019年4～12月水自動(dòng)站高錳酸鹽變化趨勢(shì)

圖5 洪泥河斷面2019年4～12月水自動(dòng)站氨氮變化趨勢(shì)

圖6 洪泥河斷面2019年4～12月水自動(dòng)站總磷變化趨勢(shì)

圖7 2019年4～12月洪泥河斷面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)情況

5 洪泥河斷面水質(zhì)5年變化情況

通過手工監(jiān)測(cè)取得洪泥河斷面2015～2019年化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷4項(xiàng)指標(biāo)濃度[2]情況見表2。

表2 2015～2019年洪泥河斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

5年間各污染物濃度變化顯著程度檢驗(yàn)，污染趨勢(shì)變化分析采用Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)，使用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法[6，7]。采用Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)法，衡量污染趨勢(shì)變化在統(tǒng)計(jì)上是否有顯著性，即計(jì)算秩相關(guān)系數(shù)rs。用rs的絕對(duì)值與Spearman秩相關(guān)系數(shù)的臨界值進(jìn)行比較。rs的計(jì)算公式為：

(2)

式(2)中：n為時(shí)間周期數(shù)；di為變量xi、yi的差值;xi為x為濃度值(年均值)從小到大的排列順序數(shù);yi為年排列順序數(shù)。

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)表中的臨界值Wp進(jìn)行比較(表3)。

表3 秩相關(guān)系數(shù)rs的臨界值Wp

當(dāng)rs>Wp則表明變化趨勢(shì)有顯著意義：如果rs是負(fù)值，則表明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)評(píng)價(jià)項(xiàng)目呈下降趨勢(shì)或好轉(zhuǎn)趨勢(shì)；如果rs是正值，則表明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)評(píng)價(jià)項(xiàng)目呈上升趨勢(shì)或加重趨勢(shì)；當(dāng)rs≤Wp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)評(píng)價(jià)項(xiàng)變化穩(wěn)定或平穩(wěn)。假定津南區(qū)污染趨勢(shì)定量分析的單測(cè)檢驗(yàn)顯著性水平0.1，則各項(xiàng)污染物濃度趨勢(shì)變化分析結(jié)果分列于表4。

表4 2015～2019年洪泥河斷面項(xiàng)目變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表4可見，洪泥河斷面水質(zhì)在2015～2019年間的濃度變化趨勢(shì)有顯著意義，4項(xiàng)污染物濃度均有明顯下降趨勢(shì)，說明5年間斷面水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。

6 水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作幾點(diǎn)建議

隨著國家對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的重視，積極加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)各類執(zhí)法，開展清淤、梳理等治理工作，近年來水環(huán)境得到了較為明顯的改善。但是也要清醒的認(rèn)識(shí)到，還遠(yuǎn)未達(dá)到綠水青山的治理目標(biāo)，各項(xiàng)任務(wù)仍任重道遠(yuǎn)。結(jié)合洪泥河水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，就水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提出幾點(diǎn)建議如下。

(1)應(yīng)服務(wù)環(huán)保大局，科學(xué)落實(shí)全年監(jiān)測(cè)任務(wù)。認(rèn)真落實(shí)環(huán)境保護(hù)行政機(jī)構(gòu)的工作要求，結(jié)合當(dāng)?shù)噩F(xiàn)狀和發(fā)展布局，規(guī)劃好全年的監(jiān)測(cè)任務(wù)，從制度上保證監(jiān)測(cè)的質(zhì)量控制，促進(jìn)水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的順利開展。在編制監(jiān)測(cè)任務(wù)時(shí)，要充分考慮到國控、省控、市控的各項(xiàng)要求，既重視單項(xiàng)又考慮整體，用整體視野來考慮監(jiān)測(cè)工作，確保監(jiān)測(cè)服務(wù)于生態(tài)環(huán)境治理的大局。

(2)應(yīng)抓住監(jiān)測(cè)重點(diǎn)，合理謀劃階段監(jiān)測(cè)方式。針對(duì)不同污染物對(duì)于季節(jié)或生產(chǎn)周期的變化，堅(jiān)持以問題為導(dǎo)向，抓好監(jiān)測(cè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，開展有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)工作。在夏季對(duì)化學(xué)需氧量、高錳酸鹽、氨氮和總磷等季節(jié)性偏高項(xiàng)目適當(dāng)多頻次進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)水域上游產(chǎn)業(yè)布局情況，掌握主要污染物成分和特點(diǎn)，高效開展重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，變被動(dòng)監(jiān)測(cè)為主動(dòng)監(jiān)測(cè)，常規(guī)監(jiān)測(cè)為適應(yīng)性監(jiān)測(cè)，全面掌握監(jiān)測(cè)水域的各項(xiàng)指標(biāo)。

(3)應(yīng)提升技術(shù)手段，多種手段確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。重點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)部門硬件設(shè)施建設(shè)，提高監(jiān)測(cè)自動(dòng)化水平，將人為因素對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響降到最低。加強(qiáng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和手動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析和共享，手動(dòng)監(jiān)測(cè)為自動(dòng)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性提供參考標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)為及時(shí)發(fā)現(xiàn)情況開展手動(dòng)監(jiān)測(cè)提供線索。加大監(jiān)測(cè)人員的教育培訓(xùn)力度，開展多崗位鍛煉，對(duì)于監(jiān)測(cè)的知識(shí)既要專又要廣，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，為開展環(huán)境治理工作提供可靠的基礎(chǔ)依據(jù)。

(4)應(yīng)強(qiáng)化教育引導(dǎo)，全面促進(jìn)污染治理效能。通過多種載體和方式加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)知識(shí)、法律法規(guī)的宣傳教育，增強(qiáng)人民群眾保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，鼓勵(lì)各類新聞媒體對(duì)水污染問題的追蹤報(bào)道，充分調(diào)動(dòng)社會(huì)各界參與水環(huán)境治理各項(xiàng)工作，在全社會(huì)形成“人人關(guān)心環(huán)保, 積極參與環(huán)保”的濃厚氛圍。依靠人民的力量對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行監(jiān)督，全面促進(jìn)環(huán)境治理工作走向深入。