鞍山市海城河水質演變及主要參數間相關性分析

李 雪

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114032)

海城河流域是流經東北平原南部、遼東半島中部偏北的一條河流，屬渾河水系太子河支流，是海城市的母親河[1]。河源分為兩岔，西岔發源于遼寧省海城市孤山滿族鎮孫家街西岔，東岔發源于本鎮王家堡村石道溝，東西兩岔在析木鎮匯合[2]，自東南向西北流經海城市區，在牛莊鎮北匯入太子河，最終經太子河、渾河在營口市西炮臺入遼東灣，干流全長90.8km[3]，是當地重要的生產生活用水水源。海城河流域位于遼寧老工業基地腹地，背靠鞍本鐵礦、海(城)大(石橋)菱鎂礦等重要的工業原料基地，流域內人口眾多，工業、農業、第三產業聚集，水質狀況比較復雜。因此，研究海城河全年豐水期、平水期和枯水期的水質水量現狀、水質各個指標之間以及各指標與水溫、水位、流量之間的相關性，對河流保護、水資源保障、流域生態安全及生態修復具有重要意義。鑒于此，本文對海城河水質進行評價，研究豐水期、平水期和枯水期海城河水質的變化趨勢，并通過SPSS中的皮爾森相關性統計學方法對海城河水質各個參數之間進行相關性分析，從而了解水質的變化機理，研究結果可為揭示海城河水質演變及其驅動機制、水質治理提供支撐。

1 數據來源

為科學評價分析海城河流域的水質現狀和演變特征以及各參數之間的相關性，選取豐水期(2020年6—9月)、平水期(2020年10—11月)和枯水期(2020年12月到2021年3月)海城河流域國家重要水質監測斷面紅土嶺監測斷面和海城監測斷面的監測數據，紅土嶺監測斷面位于海城河上游，海城監測斷面位于海城河下游。選取pH值、溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(CODMn)、氨氮(NH3-N)、五日生化需氧量(BOD5)、化學需氧量(COD)、總磷(TP)、總氮(TN)、水溫、水位和流量作為研究水質演變機理的指標。

2 水質演變及評價分析

紅土嶺和海城監測斷面的主要指標數據見表1、表2，監測斷面水質指標變化趨勢見圖1、圖2。對海城河豐水期、平水期和枯水期進行評價，評價標準執行《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)，見表3。

表1 紅土嶺監測斷面水質指標監測結果

表2 海城監測斷面水質指標監測結果

續表

圖1 紅土嶺監測斷面水質指標變化趨勢

圖2 海城監測斷面水質指標變化趨勢

由表1、圖1、表3可以看出，海城河上游紅土嶺監測斷面其主要污染物為總氮，總氮超標嚴重，但豐水期總氮超標情況要優于平水期和枯水期。在總氮不參評的情況下，通過計算各個時期水質指標的平均濃度，可知紅土嶺監測斷面豐水期和平水期水質為Ⅲ類，枯水期水質為Ⅱ類。由表2、圖2、表3可以看出，海城河下游海城監測斷面其主要污染物為總氮，同樣豐水期總氮超標情況要優于平水期和枯水期。在總氮不參評的情況下，海城監測斷面豐水期、平水期和枯水期水質均為Ⅱ類。

表3 地表水環境質量標準基本項目標準限值 單位：mg/L

海城河主要污染物為總氮，分析監測斷面超標的原因為：?八里、牌樓和西柳鎮城鎮化率高，污水量大，未經任何處理直排入河，尤其西柳鎮作為東北主要的服裝產銷集散地之一，鎮內尚存很多小印染、小印花等家庭作坊，廢水不經任何處理直排城鎮下水道，混入生活污水中直排入河，這是造成斷面污染物超標的主要原因；?沿線部分村、鎮(區)生活垃圾、畜禽糞污和畜禽尸體隨意傾倒并排入河道，以及海城河兩岸未全部納入城鎮管網的生活污水溢流[4-5]；?2015年以來海城河城區段截流嚴重，下游河水徑流量小，自然調節能力差，造成污染物超標。

3 海城河水質演變機理與各參數之間相關性分析

采用SPSS中的皮爾森相關性統計學方法[6-7]分析海城河水質指標與水溫、水位和流量的相關性。Pearson積差相關系數是衡量兩個定量變量之間的線性相關程度的重要指標，是說明有直線關系的兩變量間相關關系密切程度和相關方向的統計指標，相關系數的符號(±)表明關系的方向(正相關或負相關)，其值的大小表示關系的強弱程度(完全不相關時為0，完全相關時為1)[8]。紅土嶺監測斷面和海城監測斷面水質指標相關性分析結果見表4、表5。

表4 紅土嶺監測斷面水質指標相關性分析

表5 海城監測斷面水質指標相關性分析

由表4、表5可以看出，紅土嶺監測斷面溶解氧與高錳酸鹽指數呈顯著負相關關系，與總氮呈顯著正相關關系，與化學需氧量、水溫、水位呈極其顯著負相關關系；高錳酸鹽指數與五日生化需氧量顯著正相關關系，與化學需氧量、總磷、水位、流量呈極其顯著正相關關系；化學需氧量與水溫呈顯著正相關關系，與總磷、水位、流量呈極其顯著正相關關系；總磷與水位呈顯著正相關關系，與流量呈極其顯著正相關關系；總氮與水溫呈極其顯著正相關關系。海城監測斷面溶解氧與高錳酸鹽指數呈顯著負相關關系，與總氮呈顯著正相關關系，與水溫呈極其顯著負相關關系；高錳酸鹽指數與水溫、水位呈顯著正相關關系，與流量呈極其顯著正相關關系；五日生化需氧量與總磷呈顯著負相關關系；總氮與水溫呈極其顯著負相關關系。可知部分參數受水溫影響較大，說明水質好壞也受季節的影響[9-10]。

4 結 語

本文主要分析了遼寧省鞍山市重要河流海城河的水質現狀和水質演變趨勢，并采用SPSS中的皮爾森相關性統計學方法分析了海城河各水質指標之間以及各指標與水溫、水位和流量之間的相關性，從而掌握水質演變機理。結果表明，海城河流域上游紅土嶺監測斷面和下游海城監測斷面主要污染物均為總氮，總氮超標嚴重，但豐水期總氮超標情況要優于平水期和枯水期，在總氮不參評的情況下，水質良好。總氮超標的原因主要是由于工業、生活廢水的排放以及河流自凈能力差。海城河流域紅土嶺監測斷面和海城監測斷面水質中溶解氧都與高錳酸鹽指數呈顯著負相關關系，與總氮呈顯著正相關關系，與水溫呈極其顯著負相關關系；高錳酸鹽指數與水位和流量呈顯著正相關關系；總氮與水溫呈極其顯著相關關系，部分參數受水溫影響較大，說明水質好壞也受季節的影響。因此，政府各部門應完善相關的法律法規，根據豐水期、平水期、枯水期以及季節變化調整工業廢水的排放量，同時加強監管力度，多措并舉，減輕河流的污染負荷，堅持綠水青山就是金山銀山的綠色發展理念。