貴陽市小車河水質(zhì)現(xiàn)狀及變化趨勢分析

何 麗

(貴陽市南明區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，貴陽 550005)

小車河發(fā)源于貴陽市花溪區(qū)麥坪鄉(xiāng)的紅巖，全長26.8 km，與金鐘河在阿哈水庫匯合后，流經(jīng)南郊公園，最后從太慈橋匯入南明河，是南明河上游的一條主要支流。小車河在貴陽市南明區(qū)境內(nèi)河段10 km，是南明區(qū)典型地表水河流之一。2011年開始，隨著小車河環(huán)境保護(hù)和污染治理的開展，以及2012年小車河城市濕地公園生態(tài)示范工程的建設(shè)完成，使小車河成為了在全國省會城市中少數(shù)仍然保持原生態(tài)的城市河流之一[1]。通過對貴陽市南明區(qū)環(huán)境監(jiān)測站2013—2020年例行監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，了解小車河水質(zhì)現(xiàn)狀及變化趨勢，為小車河環(huán)境保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)和支撐。

1 監(jiān)測情況

1.1 監(jiān)測斷面

監(jiān)測點位設(shè)置于小車河匯入南明河前50 m處的太慈橋斷面(東經(jīng)106.6864°，北緯26.5586°)。

1.2 監(jiān)測頻次和指標(biāo)

2013年1月至5月監(jiān)測頻次為每月1次，2013年6月至2016年為每兩月1次，2017年至2020年為每月1次；監(jiān)測指標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838-2002表1中基本24項。按照《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》HJ 91-2002進(jìn)行水樣采集和運輸保存，實驗分析方法符合相應(yīng)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)

小車河水質(zhì)控制類別為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)中Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2 水質(zhì)現(xiàn)狀評價

2.1 斷面水質(zhì)評價

2.1.1 評價方法

按照《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法(試行)》(環(huán)辦[2011]22號)中單因子評價法對小車河太慈橋斷面水質(zhì)進(jìn)行評價。評價指標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)表1中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21項指標(biāo)。

2.1.2 評價結(jié)果

根據(jù)2013-2020年監(jiān)測數(shù)據(jù)(年平均值)，2013年小車河太慈橋斷面水質(zhì)類別為Ⅲ類，未達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)，主要超標(biāo)污染物為化學(xué)需氧量(COD)和五日生化需氧量(BOD5)；2014—2020年水質(zhì)類別均為Ⅱ類，達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。與2013年相比，2014年水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)；2014—2020年水質(zhì)無明顯變化。詳見表1。

2.2 綜合污染指數(shù)

2.2.1 參與計算的指標(biāo)

水溫、總氮、糞大腸菌群、pH值和年均值低于檢出限的監(jiān)測項目不參加綜合污染指數(shù)計算，選擇溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、化學(xué)需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮、總磷和氟化物共7個指標(biāo)作為典型污染物指標(biāo)，參與計算綜合污染指數(shù)和污染分擔(dān)率(7個指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果見表2)。按照年度污染分擔(dān)率從高到低順序列出各年度前3位，作為主要污染物[2-3]。列入各年度主要污染物次數(shù)最多的3個指標(biāo)作為影響水質(zhì)狀況的主要指標(biāo)。

2.2.2 計算方法

按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838-2002中Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)計算綜合污染指數(shù)。2015年COD平均值低于方法檢出限，以檢出限一半值(5mg/L)代入計算。

(1)一般指標(biāo)的單項污染指數(shù)(隨濃度增加而水質(zhì)變差的指標(biāo))：

Pij= Cij/Csi

式中：Pij——j斷面i項污染物的污染指數(shù)；

Cij——j斷面i項污染物的年平均值(mg/L)；

Csi——i項污染物評價標(biāo)準(zhǔn)值(mg/L)。

(2)溶解氧的單項污染指數(shù)：

DOf=468/(31.6+T)

式中：PDOj——j斷面的溶解氧單項污染指數(shù)；

DOf—— 飽和溶解氧濃度(mg/L)；

DOj——j斷面的溶解氧監(jiān)測濃度(mg/L)；

DOs—— 溶解氧地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)；

T ——水溫。

(3)綜合污染指數(shù)：

式中：Pj——j斷面的水污染綜合指數(shù)；

n——參與評價的污染物項數(shù)。

(4)污染分擔(dān)率：

式中：Ki—i項污染物在該斷面中的污染分擔(dān)率。

2.2.3 評價結(jié)果

從綜合污染指數(shù)來看，小車河太慈橋斷面除2013年化學(xué)需氧量和五日生化需氧量單項污染指數(shù)大于1，未達(dá)到相應(yīng)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)外，2014至2020年各監(jiān)測指標(biāo)單項污染指數(shù)均小于1，達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。綜合污染指數(shù)2013年最高，2020年最低。與2013年相比，2020年綜合污染指數(shù)下降43.4%。詳見表3和圖1。

表3 綜合污染指數(shù)統(tǒng)計表

從污染分擔(dān)率來看，2013—2020年，COD、總磷和氨氮多次列入各年度主要污染物，是影響小車河水質(zhì)情況的主要指標(biāo)。其中：COD污染分擔(dān)率有7年列入前三位，5年為第一位；總磷污染分擔(dān)率有7年列入前三位，1年為第一位；氨氮污染分擔(dān)率有4年列入前三位，1年為第一位；DO污染分擔(dān)率有4年列入前三位； BOD5污染分擔(dān)率有2年列入前三位；CODMn和氟化物污染分擔(dān)率在各年度排序靠后(詳見表4)。以2020年為例，各污染物分擔(dān)率見圖2。

表4 污染分擔(dān)率統(tǒng)計表

圖2 2020年污染物分擔(dān)率示意圖

3 變化趨勢分析

3.1 單因子濃度比較

由圖3和圖4可看出，小車河2013—2020年DO年均濃度值呈上升趨勢，與2013年相比，年均濃度上升了6.41%；其余5個指標(biāo)(CODMn、COD、BOD5、氨氮和總磷)整體呈下降趨勢，與2013年相比年均濃度分別下降了37.0%、45.7%、64.7%、34.1%、44.4%；氟化物變化較平穩(wěn)，整體呈下降趨勢。

圖3 COD、DO、CODMn、BOD5濃度年度變化趨勢圖

圖4 氟化物、氨氮、總磷濃度年度變化趨勢圖

其中，DO年均濃度值在2013年至2017年略有下降，2018年至2020年逐漸上升，整體呈上升趨勢。CODMn年均濃度值整體呈下降趨勢。COD年均濃度值在2013年最高，急劇下降至2015年的低于檢出限(2015年平均值低于方法檢出限，以檢出限一半值繪圖)，2016年開始出現(xiàn)波動性的變化特征，整體呈下降趨勢。BOD5年均濃度值在2013年最高，急劇下降至2016年，2017年開始基本保持穩(wěn)定，整體呈下降趨勢。氨氮和總磷年均濃度值出現(xiàn)波動性的變化特征，整體呈下降趨勢。

COD、CODMn、BOD5和氨氮濃度降低，說明2013—2020年小車河水體中污染物尤其是還原性有機物以及可生化降解有機物的量逐漸減少，水質(zhì)狀況得到改善。水質(zhì)狀況的變化也表現(xiàn)在水體自凈能力的重要指標(biāo)——DO的濃度上升趨勢上，進(jìn)一步表明小車河太慈橋斷面水質(zhì)狀況逐漸好轉(zhuǎn)。

3.2 秩相關(guān)系數(shù)分析

用秩相關(guān)系數(shù)法對小車河太慈橋斷面2013—2020年水質(zhì)變化趨勢進(jìn)行定量分析[4]。將各年度污染物年均濃度值從小到大排列，得到序號Xi；將監(jiān)測年度(2013—2020年)從小到大排列，得到序號Yi。按以下公式進(jìn)行計算：

式中：rs——秩相關(guān)系數(shù)；

N——時間周期(2013至2020年)。

將秩相關(guān)系數(shù)rs的絕對值同臨界值Wp進(jìn)行比較：當(dāng)∣rs∣>Wp，則表明變化趨勢有顯著意義；若rs<0，表明在評價時段內(nèi)有關(guān)指標(biāo)呈下降趨勢；若rs>0，表明在評價時段內(nèi)有關(guān)指標(biāo)呈上升趨勢。當(dāng)∣rs∣≤Wp，則表明變化趨勢沒有顯著意義，說明在評價時段內(nèi)水質(zhì)變化穩(wěn)定。

取顯著性水平0.05，當(dāng)N=8時，臨界值Wp=0.643。結(jié)果顯示，小車河太慈橋斷面2013—2020年水質(zhì)中COD、總磷和氟化物呈不顯著下降趨勢；CODMn、BOD5和氨氮呈顯著下降趨勢，DO呈不顯著上升趨勢。詳見表5。

表5 秩相關(guān)系數(shù)法分析統(tǒng)計表

CODMn、BOD5和氨氮呈顯著下降趨勢，說明2013—2020年小車河水體中污染物尤其是還原性有機物以及可生化降解有機物的量顯著減少，結(jié)合圖3和圖4中各污染物濃度變化趨勢，可看出水質(zhì)狀況以2017年為界，2013—2017年水體中好氧污染物消耗溶解氧的速率高于水體產(chǎn)生溶解氧的速率，水體中DO濃度呈下降趨勢；隨著水質(zhì)的不斷改善，水體自凈能力提升，2018年起，水體中耗氧污染物的濃度逐漸減少，水體中污染物消耗溶解氧的速率低于水體產(chǎn)生溶解氧的速率，使溶解氧呈上升趨勢。DO濃度變化趨勢先降后升，整體上升趨勢不顯著。

4 結(jié)論

依據(jù)貴陽市南明區(qū)環(huán)境監(jiān)測站2013—2020年例行水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，小車河水質(zhì)狀況由2013年超標(biāo)(Ⅲ類)，到2014—2020年持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)(Ⅱ類)；污染物單項污染指數(shù)及綜合污染指數(shù)整體呈下降趨勢；且其中DO呈上升趨勢，其余指標(biāo)呈下降趨勢，表明隨著貴陽市生態(tài)建設(shè)及環(huán)境綜合整治力度的加強，小車河水質(zhì)和生態(tài)狀況得到不斷改善。同時，監(jiān)測結(jié)果顯示影響水質(zhì)狀況的主要指標(biāo)為COD、總磷和氨氮，可以將COD、總磷和氨氮作為下一步小車河環(huán)境管理中水質(zhì)狀況的主要考核指標(biāo)，重點進(jìn)行監(jiān)控。