粵港澳大灣區河流水質變化趨勢分析

文_繩秋月 廣東灃和水生態科技有限公司

1 資料與方法

1.1 粵港澳大灣區概況

粵港澳大灣區位于我國東南沿海，地勢上北高南低，東部、西部和北部是丘陵山地，南部和中部則是平原，形成了一面臨海、三面環山的地形地貌。該區域屬于亞熱帶海洋季風氣候，年均降水量為1720mm；區域內密布河網水系，密度達到0.83km/km2。河網密集、降水充沛，因此水資源豐富，但伴隨著工業化和城市化發展，人們在生產、生活中產生大量垃圾和廢物，造成了水體污染。

1.2 數據資料來源

本研究數據資料，來源于國家基礎地理信息數據庫、廣東省生態環境廳、粵港澳大灣區各市的生態環境官方網站，詳細記錄了各個監測斷面的水質信息。我們選擇蓮花山、蕉門、珠海大橋、蒼山渡口4個監測斷面，水質監測頻率為每月1次。在眾多監測指標中，將長期未檢出或滿足Ⅰ類水質要求的監測項目排除，最終確定5個常規水質指標（BOD5、NH3-N、COD、TP、TN）和6種重金屬指標（Hg、Pb、Cu、Zn、Cr6+、Cd），監測起止時間為2015～2019年。

1.3 研究方法

1.3.1 污染指數法

該方法比較常用，評價指標包括水體中的有機污染物和無機污染物。

第一，單因子指數法是對水質的實測數據和評價標準進行比較，選擇水質最差的類別為評價結果，計算方法見式（1）：式中 -評價因子的污染指數， -評價因子的實測值， -評價因子的水質標準值。依據《地表水環境質量標準》，對越小越優的指標，≤1說明符合標準；對越大越優的指標，≥1說明符合標準。

第二，綜合污染指數法是將所有的污染因子均考慮在內，計算方法見式（2）：

式中 -內梅羅指數， -評價因子中污染指數的最大值，-單因子污染指數的平均值。＞1說明水質差，≤1說明水質優良。

1.3.2 季節性Kendall檢驗

該方法是將歷史年度中相同月份的水質資料進行比較，可避免河流徑流量隨著季節變化，而對水質檢測值產生干擾。實際計算時，對比前一年、后一年相同月份的水質污染物濃度值，如果后者高于前者記為+1，后者小于前者記為-1，兩者相等記為0。當+1的次數多于-1，說明污染物濃度有增高趨勢；當-1的次數多于+1，說明污染物濃度有降低趨勢；兩者次數相等，則說明污染物濃度沒有明顯的變化。

2 結果與分析

2.1 單因子污染程度

參考《廣東省水環境功能區劃》中的水質控制目標，可知蓮花山、蕉門、珠海大橋、蒼山渡口4個監測斷面的水質控制標準分別是Ⅳ類、Ⅲ類、Ⅲ類、Ⅲ類。基于此，結合實測結果，即可得到單因子污染指數。

2.1.1 氮磷污染

圖1中藍線代表NH3-N，紅線代表TN，綠線代表TP，虛線代表控制標準。氮磷營養物質進入水體，會導致水體富營養化。分析可知，2015～2019年間，4個監測斷面的TN超標最嚴重，除2015年珠海大橋監測點符合控制標準外，其他年份的各個監測點均超過控制標準，指數在1.5～2.5之間。而NH3-N和TP均在控制標準線以下，說明這兩種污染比較輕。

2.1.2 有機污染

圖2中紅線代表BOD5，綠線代表COD，虛線代表控制標準。有機污染主要來源于城市污水和工業廢水，它們在氧化分解過程中，會消耗大量的氧氣，導致水體溶解氧含量降低，繼而變黑發臭。分析可知，2015～2019年間，4個監測斷面的BOD5和COD均在控制標準線以下，指數在0.1～0.7之間，且總體呈下降趨勢。

圖2 有機污染的單因子污染指數

2.1.3 重金屬污染

圖3中紅線代表Hg，綠線代表Cr6+，紫線代表Cu，深紅代表Pb，黃線代表Zn，藍線代表Cd，虛線代表控制標準。重金屬污染主要來源于工業生產排出的廢水，會破壞水體生態環境，造成水生物死亡。分析可知，2015～2019年間，4個監測斷面的重金屬指標均在控制標準線以下，指數在0～0.4之間，除Hg以外其余指標均比較穩定。

圖3 重金屬污染的單因子污染指數

2.2 綜合污染程度

以內梅羅指數劃分水體的污染程度等級，＜1代表清潔，1～2之間代表輕度污染，2～3之間代表重度污染，3～5之間代表重度污染，＞5代表嚴重污染。結果顯示，2015～2019年間，蓮花山、蕉門、蒼山渡口3個監測點的內梅羅指數在1.5～2.0之間，屬于輕度污染狀態，整體比較穩定；而珠海大橋監測點2015年是清潔狀態，2016～2019年為輕度污染，且呈現出加重趨勢。

2.3 主要污染物的濃度變化

采用季節性Kendall檢驗法，對2015～2019年間的水質監測數據進行分析可知，蓮花山監測點的NH3-N和BOD5濃度下降，COD濃度升高；蕉門監測點的BOD5濃度下降，TP和COD濃度升高；珠海大橋監測點的NH3-N、BOD5和COD濃度下降，TN濃度升高；蒼山渡口監測點的NH3-N濃度下降。總體上，NH3-N、BOD5和COD的濃度下降或呈穩定趨勢，而TP和TN的濃度呈增高趨勢。

3 結語

粵港澳大灣區經濟發展過程中，河流水質改善和生態保護工作至關重要。通過分析可知，2015～2019年間大灣區水體中的TP和TN濃度呈增高趨勢，是造成水體污染的主要原因，而其他指標降低或趨于穩定。對此，必須結合實際情況，加強水質監測，制定科學可行的污染治理方案，切實改善水質，獲得良好的經濟、社會和生態效益。