淺析濁度對寧夏黃河自動站監測總磷數據的影響分析

耿娜瑤，董亞萍，張衛紅，趙 倩

（寧夏回族自治區生態環境監測中心，寧夏 銀川 750004）

0 引言

黃河寧夏段國控斷面的總磷監測方式為水質自動站自動監測，黃河寧夏段的任務目標為“Ⅱ進Ⅱ出”，但監測數據中在雨季總會出現總磷超地表水Ⅱ類標準的現象發生。前人的研究指出，濁度和總磷之間存在一定的聯系，而黃河是著名的多泥沙河流，這說明，目前自動監測站對總磷的監測方法有一定的弊端，筆者將以黃河上游斷面進行分析，探究其內在關聯。

1 黃河水質自動站現狀

根據近代實測資料分析，進入黃河干流的多年平均年輸沙量為16億t，含沙量為35kg/m3，含沙量大是黃河的一大特征和本底。

《GB 11893-89水質 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》[1]是1989年頒布，多年未修訂，該監測技術規范沒有根據水體的特征制定符合不同水體、有針對性的、量化的、可操作的技術規定，尤其是對泥沙河流。

目前，黃河寧夏段總磷自動監測的方法比照的也是GB 11893-89，通常僅通過沉降池靜置半個小時后取樣監測。大量實驗數據和文獻顯示，濁度對總磷具有一定的干擾影響。對于泥沙含量不同的水樣，通過實驗發現，靜置半小時后濁度仍很高并趨于平穩。這意味著，黃河寧夏段總磷自動監測數據會受黃河含沙量的影響，出現異常值或監測數據不能代表水樣真實數據的情況。因此，通過對國控黃河監測點位的研究，找尋出適合本地的解決辦法。

2 數據選擇及意義

選取黃河甘肅段、寧夏段、內蒙段、山西段、山東段的典型黃河水體，覆蓋黃河寧夏段上下游5省份。黃河甘肅段是寧夏段上游，內蒙段、山西段是寧夏段的下游，山東段是黃河入海口，分別確定11個監測斷面，判定黃河濁度情況。

以國控寧夏段監測6個點位（寧夏下河沿、寧夏金沙灣、寧夏葉盛公路橋、寧夏銀古公路橋、寧夏平羅黃河大橋、寧夏麻黃溝）進行實驗，分析寧夏段黃河水濁度和總磷的關聯。

采樣方式及運輸過程嚴格按照標準方法[2]及地表水采樣技術規范執行[3]。

3 實驗分析

3.1 不同濁度靜穩沉降時間

以黃河5省份11個監測斷面數據判定黃河濁度情況。

將原水濁度2641～297NTU的19個點位實驗數據分為高、中、低三個類型，水樣按連續三次靜置后濁度下降率變化不超過5%的要求，找到靜穩點，分析其靜穩定后的穩態濁度變化，見圖1。

濁度不同需要的靜穩時間不同。濁度越高到達靜穩點的時間需要越長。反之亦然。根據劉樞[4]、侯凱[5]等前人的大量研究發現，濁度對水質的總磷存在影響。由圖1的趨勢圖可以分析得出，濁度不論在2000NTU左右，還是200NTU左右，最終靜穩后的濁度均在200～100NTU，黃河水依然屬于濁水樣。

圖1 不同濁度原水靜穩后趨勢圖

3.2 濁度與總磷存在關聯

黃河流域冬季受西北風影響，氣候干燥寒冷，最低氣溫一般都在0℃以下，黃河許多河段在冬季都要結冰封河。因此選取3—9月240d黃河寧夏段內5個自動站總磷、濁度的監測數據，匯總成表進行實驗分析，見圖2～圖6。

圖2 下河沿段3—9月濁度、總磷變化趨勢圖

圖6 平羅黃河大橋段3—9月濁度、總磷變化趨勢圖

下河沿斷面、金沙灣斷面、葉盛公路橋斷面、銀古公路橋斷面、平羅黃河大橋斷面入夏后總磷指標均有超過地表水Ⅱ類的情況發生。通過濁度的對比，發現當斷面濁度明顯升高時，總磷的監測值也存在顯著提高，濁度高低和總磷監測值存在一定的關聯。

3.3 分析各斷面總磷、濁度變異系數

變異系數離散程度的一個歸一化量度反映數據離散程度的絕對值。變異系數越小，數據離散程度越小，表示數據趨于平和；變異系數越大，數據離散程度越大，表示數據波動較大。因此，引入變異系數計算公式（1），判斷各斷面3—9月270d自動監測站對總磷、濁度監測數據的波動情況，見表1、表2。

表1 各斷面3—9月總磷數據變異系數情況表

表2 各斷面3—9月濁度數據變異系數情況表

圖3 金沙灣段3—9月濁度、總磷變化趨勢圖

圖4 葉盛公路橋段3—9月濁度、總磷變化趨勢圖

圖5 銀古公路橋段3—9月濁度、總磷變化趨勢圖

由表可知，下河沿斷面、金沙灣斷面平均值超地表水Ⅱ類標準，5個斷面最大值均超地表水Ⅱ類標準，且下河沿斷面最大值已超Ⅴ類水質。而寧夏黃河段3—9月也未出現污染事故。數據離散程度越大，表示數據波動較大，反觀總磷和濁度的變異系數變化情況，濁度數據越離散，總磷數據變化越大。

而陸慧慧[6]等提出總磷預處理方式的不同，導致顆粒物濃度存在明顯差異，直接影響總磷測定的結果。李曉[7]等指出由于樣品采集后自然沉降時間不一致，使得樣品中顆粒物含量不同，這是導致分析結果差異較大的重要原因。婁保鋒[8]等的研究結果表明，渾樣、澄清樣和清樣總磷濃度監測值之間存在顯著差別。這與本實驗數據邏輯一致，但前人的數據中沒有體現出顆粒物濃度和總磷之間的明確關系，因此筆者進行了下一步實驗，探究其存在的關系。

3.4 濁度改變對總磷的影響

從30個點位信息中選取具有代表性的17個點位信息，測得原水濁度、原水總磷，根據濁度的高低不同，＞400NTU選擇離心2min的前處理方法，＜400NTU選擇離心1min的前處理方法，并測得離心后的濁度和總磷。數據對比見圖7。

圖7 濁度和總磷的變化趨勢

以上總磷數據的監測方法為《GB 11893-89 鉬酸銨分光光度法》。通過數據對比，發現水樣濁度發生變化后，總磷的結果也隨之發生相應的波動，出現同高同低的變化趨勢。

這是因為分光光度法的基本依據是有色溶液對光的選擇性吸收。總磷的測定方法是《GB 11893-89鉬酸銨分光光度法》，顯色波長為700nm，屬于可見光區光譜（400～760nm）[9]，顆粒物在總磷的測定波長下會產生光譜吸收，對總磷測定干擾較大[10]。因此，當濁度值升高，大量的顆粒物的濃度使得產生的光譜吸收增大，進而影響測得總磷的濃度值偏高。

4 結論

（1）濁度變化將影響總磷監測結果。根據各斷面3—9月總磷、濁度變異系數分析，數據離散程度越大，數據波動較大，究其原因，顆粒物在總磷的測定波長下會產生光譜吸收，濁度和總磷之間存在正相關性，影響總磷監測數值。

（2）不同斷面水土流失情況不同，導致含沙量不同，且雨季降雨量大，使得黃河泥沙含量增大，這將導致多泥沙河流水質自動監測不能準確、真實地反應當時水質情況，為盡可能使得總磷監測技術更科學、合理，確保用于考核的監測數據準確、科學，符合河流的實際水質狀況，可考慮采用以下幾種方法：①明顯偏高的數據應該剔除；②5—9月雨季，自動站可延長靜置時間，設置1.5h靜止時間，并增加濁度-補償，盡可能的使自動站的數據具有準確性。