2019—2020年長江江蘇段入江支流水質(zhì)變化特征分析

蔣如東 楊西月 邵逸舟

(1.江蘇省水文水資源勘測局無錫分局，江蘇 無錫 214031;2.江蘇省水文水資源勘測局，江蘇 南京 210000)

長江是中華民族的母親河，是江蘇省高質(zhì)量發(fā)展走在前列的戰(zhàn)略支撐。2017年，《長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》出臺(tái)，其中一個(gè)目標(biāo)就是建設(shè)清潔長江[1]。長江江蘇段位于長江流域下游，自南京入境，在南通入海，自西向東橫穿江蘇南京、鎮(zhèn)江、揚(yáng)州、泰州、常州、無錫、蘇州、南通8個(gè)地級(jí)市，總長432km，澤被沿岸5000多萬人，具有防洪、供水、航運(yùn)、漁業(yè)、生態(tài)、景觀等綜合功能，是長江黃金水道的“咽喉”，是國家重要的生態(tài)廊道和水生物資源的寶庫，也是江蘇省沿江8市的防洪安全屏障和全省最重要的飲用水源地和灌溉水源地。

入江支流水質(zhì)的好壞直接影響著長江干流水質(zhì)、太湖流域水質(zhì)和沿江城市居民的生存和發(fā)展。為掌握江蘇省長江流域入江支流水資源質(zhì)量狀況，本文對(duì)2019—2020年長江江蘇段沿江8市的102條主要入江支流水質(zhì)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，探究主要水質(zhì)指標(biāo)的變化特征，分析影響入江支流水質(zhì)的主要污染因子，同時(shí)提出相關(guān)建議，為進(jìn)一步改善區(qū)域水質(zhì)、優(yōu)化管理等工作提供技術(shù)支撐和依據(jù)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)選取

選取江蘇省2019—2020年監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。長江江蘇段主要包括江蘇南京、鎮(zhèn)江、揚(yáng)州、泰州、常州、無錫、蘇州、南通8市的102條入江支流；每條入江支流各選取1個(gè)斷面進(jìn)行研究。

1.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法

按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)對(duì)102條支流的水質(zhì)類別進(jìn)行評(píng)價(jià)。主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、六價(jià)鉻、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、陰離子表面活性劑、硫化物20項(xiàng)指標(biāo)。

為全面分析評(píng)價(jià)入江支流的水質(zhì)狀況，不僅要識(shí)別出水質(zhì)類別，還需識(shí)別出水質(zhì)污染程度，本文采用了單因子評(píng)價(jià)法和綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法兩種評(píng)價(jià)方法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。采用單因子評(píng)價(jià)法[2-3]對(duì)2019—2020年各入江支流平均水質(zhì)類別進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜合指數(shù)評(píng)價(jià)方法[4-5]基于單因子水質(zhì)指數(shù)，對(duì)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的污染程度進(jìn)行排序，識(shí)別優(yōu)先控制的水質(zhì)指標(biāo)，包括水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)計(jì)算、評(píng)價(jià)指標(biāo)污染程度排序、綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)計(jì)算等。該方法可用于綜合水質(zhì)類別評(píng)價(jià)、綜合水質(zhì)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)、綜合水質(zhì)定性評(píng)價(jià)等。具體評(píng)價(jià)中，先利用監(jiān)測數(shù)據(jù)求得各參評(píng)項(xiàng)目的單因子水質(zhì)指數(shù)，并在此基礎(chǔ)上求得能夠反映河流綜合水質(zhì)的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)。

a.單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)計(jì)算。對(duì)于一般污染物，計(jì)算公式為

Si,j=Ci,j/CSj

b.綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)計(jì)算[6-7]。綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)(IWQ)由整數(shù)位和三位或四位小數(shù)位組成，其結(jié)構(gòu)為

IWQ=X1X2X3X4

式中的X1、X2由計(jì)算獲得，X3和X4根據(jù)比較結(jié)果得到。其中，X1為河流總體的綜合水質(zhì)類別；X2為綜合水質(zhì)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間內(nèi)所處位置，用于在同類水中進(jìn)行水質(zhì)優(yōu)劣比較；X3為參與綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)的水質(zhì)指標(biāo)中，劣于水質(zhì)目標(biāo)的單項(xiàng)指標(biāo)個(gè)數(shù)；X4為綜合水質(zhì)類別與水體目標(biāo)類別的比較結(jié)果，視綜合水質(zhì)的污染程度，X4為一位或兩位有效數(shù)字。

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)與綜合水質(zhì)級(jí)別判斷關(guān)系見表1。

表1 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)與綜合水質(zhì)級(jí)別判斷關(guān)系

根據(jù)入江支流水質(zhì)污染主要特征，選取溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷4項(xiàng)指標(biāo)對(duì)入江支流水質(zhì)進(jìn)行綜合指數(shù)法分析評(píng)價(jià)。

2 水質(zhì)變化趨勢

2.1 單因子評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1.1 時(shí)間變化特征

根據(jù)2019—2020年入江支流的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果年均值評(píng)價(jià)分析(見圖1)，2020年優(yōu)于Ⅲ類水河道占76.5%，較2019年增加了6.9%，劣Ⅴ類水河道占4.9%，較2019年減少了1.0%。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2019—2020年主要超Ⅲ類水的水質(zhì)指標(biāo)為氨氮、總磷和化學(xué)需氧量，其中2020年氨氮超標(biāo)率較2019年下降了4.0%，總磷下降了5.9%，2020年入江支流的總體水質(zhì)較2019年有所改善。

圖1 2019—2020年江蘇省入江支流年均值水質(zhì)類別占比情況

2.1.2 空間變化特征

本系統(tǒng)通過使用Qt應(yīng)用框架呈現(xiàn)出人機(jī)交互界面，采用QTextStrea流對(duì)象實(shí)現(xiàn)對(duì)QFile對(duì)象所關(guān)聯(lián)的文件進(jìn)行讀寫操作，采用Qt信號(hào)槽機(jī)制實(shí)現(xiàn)學(xué)生記錄的增，刪，改，查等功能。本程序是在學(xué)習(xí)完C++程序設(shè)計(jì)這門課程后的一個(gè)集繼承、圖形界面、事件處理等面向?qū)ο缶幊讨R(shí)的綜合應(yīng)用的實(shí)例程序，對(duì)于初學(xué)者來說，能更好地培養(yǎng)面向?qū)ο缶幊趟季S及編程興趣，便于理解及掌握，并且對(duì)《C++程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)有一定的參考作用。

根據(jù)2019—2020年江蘇省入江支流綜合評(píng)價(jià)分析(見圖2)，江蘇省沿江各市達(dá)到Ⅲ類水占比情況為：蘇州最高，占100%；其次為鎮(zhèn)江，占78.6%；揚(yáng)州和無錫相對(duì)較低，在46.2%～61.5%之間。可以看出，沿長江自西向東，鎮(zhèn)江段、蘇州段及入海的南通段涉及的入江支流水質(zhì)明顯好于其他地市，揚(yáng)州、無錫和泰州個(gè)別入江支流水質(zhì)相對(duì)較差。

圖2 2019—2020年江蘇省各市達(dá)到Ⅲ類水占比情況

根據(jù)2019—2020年的主要入江支流測次(2年12測次)的監(jiān)測結(jié)果分析(見表2)，有11條支流綜合評(píng)價(jià)類別為劣Ⅴ類的次數(shù)較多，總體來看，此11條支流水質(zhì)狀況差于其他支流，其中泰州的九圩港劣Ⅴ類的次數(shù)最高，達(dá)11次；其次是揚(yáng)州的青龍港，為7次；無錫的錫澄運(yùn)河、蘆埠港為6次。

表2 2019—2020年11條支流監(jiān)測評(píng)價(jià)類別測次情況

2.1.3 主要超標(biāo)指標(biāo)篩選與分析

通過對(duì)2019—2020年的102條主要入江支流的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，2年共實(shí)測1215個(gè)測次，涉及的超標(biāo)指標(biāo)主要有8項(xiàng)，超標(biāo)次數(shù)最高的為總磷，251測次，超標(biāo)率20.7%；其次為氨氮，244測次，超標(biāo)率20.1%；涉及的超標(biāo)指標(biāo)中揮發(fā)酚超標(biāo)次數(shù)最低，為6測次，超標(biāo)率0.5%，見表3。

表3 2019—2020年2年綜合主要超標(biāo)指標(biāo)超標(biāo)情況

2.2 水質(zhì)綜合指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)水質(zhì)綜合指數(shù)法，選取溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析[8]，2019年和2020年監(jiān)測的102條支流中綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)介于2～3(小于3)的支流分別有57條和60條；介于3～4(小于4)的分別有39條和37條；介于4～5(小于5)的分別有5條和4條；大于5的支流均為1條。總體而言，2020年入江支流水質(zhì)略好于2019年。

2019年和2020年綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)大于4(即水質(zhì)類別劣于Ⅲ類)的支流分別有6條和5條，其中泰州的九圩港(靖江)水質(zhì)最差，綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)均在5以上，即水質(zhì)為Ⅴ類，距河道Ⅲ類水的目標(biāo)相差2個(gè)水質(zhì)類別，其綜合水質(zhì)在Ⅴ類水濃度區(qū)間中位于距下限值20%～40%的位置，其參評(píng)的指標(biāo)中有3個(gè)及以上未達(dá)到Ⅲ類水目標(biāo)，其次水質(zhì)較差的為揚(yáng)州的青龍港(邗江)。

從綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，2019年和2020年水質(zhì)較差的11條支流的單因子水質(zhì)指數(shù)排序情況(見表4)，由此可知影響入江河道的主要污染因子為氨氮和總磷，氨氮最高超標(biāo)5.6倍，總磷最高超標(biāo)5.3倍。

表4 2019—2020年部分入江河道單因子水質(zhì)指數(shù)排序情況

2.3 劣于Ⅲ類支流變化趨勢分析

江蘇省102條入江支流中，綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)按照測次評(píng)價(jià)[9]，在2019—2020年超過3次(含3次)大于4的支流有15條，以下主要分析此15條入江支流2019—2020年水質(zhì)變化趨勢情況。

大河港、金川河、七鄉(xiāng)河、鹽河的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)在2019—2020年間共12次監(jiān)測中各有3次大于4。2020年7月，由于受降雨影響，這4條支流綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)均較高。總體而言，大河港、鹽河水質(zhì)呈惡化趨勢；金川河、七鄉(xiāng)河水質(zhì)有所改善，見圖3。

圖3 大河港、金川河、七鄉(xiāng)河、鹽河2019—2020年綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化趨勢

古運(yùn)河、老夏港、六圩港、蘆埠港的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)在2019—2020年間共12次監(jiān)測中各有4次大于4。其中老夏港綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)自2020年3月后呈明顯上升趨勢；古運(yùn)河、六圩港、蘆埠港波動(dòng)較大，水質(zhì)不穩(wěn)定，其綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)在4左右波動(dòng)，見圖4。

圖4 古運(yùn)河、老夏港、六圩港、蘆埠港2019—2020年綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化趨勢

三茅大港、錫澄運(yùn)河、儀揚(yáng)運(yùn)河、朱家山河的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)在2019—2020年間共12次監(jiān)測中有5～6次大于4。總體而言，朱家山河水質(zhì)呈緩慢好轉(zhuǎn)趨勢；錫澄運(yùn)河、儀揚(yáng)運(yùn)河水質(zhì)呈緩慢惡化趨勢；三茅大港水質(zhì)不穩(wěn)定，其綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)在4左右波動(dòng)，見圖5。

圖5 三茅港、錫澄運(yùn)河、儀揚(yáng)運(yùn)河、朱家山河2019—2020年綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化趨勢

板橋河、九圩港、青龍港的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)在2019—2020年間共12次監(jiān)測中有7～10次大于4。總體而言，板橋河、青龍港水質(zhì)呈緩慢好轉(zhuǎn)趨勢；九圩港綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)基本全部在4以上，局部時(shí)段達(dá)到7以上，根據(jù)綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，其水體局部時(shí)段達(dá)到黑臭程度，需要重點(diǎn)進(jìn)行治理，見圖6。

圖6 板橋河、九圩港、青龍港2019—2020年綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化趨勢

通過綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化趨勢分析，部分入江河道水質(zhì)呈惡化趨勢，個(gè)別支流水質(zhì)污染嚴(yán)重，局部時(shí)段達(dá)到黑臭程度，需要重點(diǎn)進(jìn)行治理。

3 結(jié) 語

本文采用單因子評(píng)價(jià)法和綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法，對(duì)2019—2020年長江江蘇段的102條主要入江支流進(jìn)行水質(zhì)變化特征分析。結(jié)果表明，長江江蘇段入江支流水質(zhì)總體呈改善趨勢，劣Ⅴ類水支流數(shù)呈下降趨勢；氨氮和總磷是最主要的污染指標(biāo)，也是主要的超Ⅲ類水的水質(zhì)指標(biāo)。為了進(jìn)一步提升長江江蘇段入江支流的水質(zhì)，建議首先對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)在Ⅴ～劣Ⅴ類的支流，制定“一河一策”的達(dá)標(biāo)保障方案，加強(qiáng)日常管理維護(hù)，對(duì)超標(biāo)嚴(yán)重、綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)值較大的支流，需重點(diǎn)排查暗涵、暗管，同時(shí)加強(qiáng)水面漂浮物打撈，及時(shí)做好消殺工作，進(jìn)一步加大綜合治理和整治力度；其次，對(duì)有泵站控制的支流要科學(xué)管控，確保泵站排水達(dá)標(biāo)，從而鞏固“消劣”成果。