近海流域溶解氧的影響因素分析

張 悅

（1.廣東省環(huán)境科學研究院；2.廣東環(huán)科院環(huán)境科技有限公司，廣州 510700）

溶解氧是反映水體健康水平的重要參數，在地表水體的生物化學循環(huán)中起關鍵作用。由于污染負荷不斷地排入河湖中，水體富營養(yǎng)化、缺氧已成為河流面臨的嚴峻生態(tài)環(huán)境問題。水體處于厭氧狀態(tài)，會導致水體中大量生物死亡，微生物無法正常進行新陳代謝，以致產生甲烷、氨氣等[1]。陳前等[2]從物理、化學、生物等角度研究河流的耗氧過程，分析河湖溶解氧的變化規(guī)律。結合眾多研究結果，溶解氧濃度是水體溫度分層、外源污染負荷、水體營養(yǎng)鹽濃度等因素綜合作用的結果。近幾十年來，全球范圍內低氧事件頻發(fā)，大多數低氧事件出現在河口、海岸、峽灣等地[3]。本文以廣東省某近海河段為例，對感潮河段溶解氧濃度變化展開分析。

1 數據分析方法

綜合污染指數是評價水環(huán)境質量的一種重要方法。單因子污染指數采用式（1）進行計算。水質綜合污染指數是在單因子污染指數評價結果的基礎上計算得到的，n項污染物的綜合污染指數采用式（2）進行計算。

式中：Pi為單因子污染指數；Ci為第i項污染物的實測濃度；Si為第i項污染物的標準值；Pn為n項污染物的綜合污染指數。

2 結果與分析

2.1 耗氧污染物的影響

污染物的輸入是造成溶解氧濃度降低的原因之一，污染物濃度的升高會促進水體中各有機物和無機物的耗氧反應。如圖1所示，溶解氧濃度與多個污染指標有明顯相關性。皮爾遜相關性分析結果如表1所示，溶解氧濃度與高錳酸鹽指數、氨氮、總磷3 個指標的綜合污染指數呈負相關，顯著性系數P為0.006，呈顯著相關，相關系數r為-0.221，相關性較強。其中，高錳酸鹽指數與溶解氧的相關系數r為-0.537，相關性最強，說明高錳酸鹽指數是導致該近海河段溶解氧超標的主要耗氧污染物。

圖1 2023年1—5月近海河段水體溶解氧及其影響因子的濃度變化

表1 各影響因子與近海河段溶解氧濃度的相關性分析結果

2.2 降雨的影響

如圖2所示，溶解氧濃度與降雨量有明顯相關性。采用皮爾遜相關系數分析近期溶解氧日均值變化，如表1所示。溶解氧日均濃度與日均降雨量呈負相關，顯著性系數P在0.05 級別，顯著相關，即出現集中且強度較大的降雨時，溶解氧日均濃度會明顯降低。降雨量增大時，雨水徑流量增大，管網溢流、地面徑流污染等因素使得雨水徑流裹挾大量的有機物匯入河流，加大流域的有機負荷。降雨期間，沖淤過程使得河底淤泥被卷吸至水體中，水體有機質濃度急劇升高，暴雨突發(fā)事件也會導致水體上下層交換劇烈，造成水體缺氧。

圖2 2023年1—5月近海河段降雨量、水溫與溶解氧濃度變化趨勢

2.3 水溫的影響

水溫是影響溶解氧濃度的重要因素之一。如圖2所示，2023年1—5月，近海河段水溫呈上升趨勢。根據皮爾遜相關性分析（見表1），近海河段溶解氧濃度與水溫的變化趨勢總體上呈負相關，顯著性系數P為0.000，相關系數r為-0.614，相關性顯著。水體溫度上升，會降低飽和溶解氧濃度，水溫對微生物分解有機物的反應速率有顯著影響，溫度越高，水體污染物耗氧速度越快，隨著季節(jié)變化，溫度升高會導致溶解氧超標風險增加。

2.4 潮汐的影響

如圖3所示，近海河段溶解氧和電導率呈顯著的正相關。根據皮爾遜相關性分析（見表1），近海河段溶解氧濃度與電導率的顯著性系數P在0.01 級別，相關系數r為0.800，相關性極為顯著。斷面距離入海口較近，受到的潮汐作用較顯著，潮汐攜帶的大量氯離子導致該站點電導率增加。潮汐可以促進水體混合，進而緩解水體低氧問題。但是，研究河段位于多支流交匯處，接納上游各支流的大量污染物，水體耗氧過程占據主導地位，導致溶解氧濃度下降。

圖3 2023年1—5月近海河段電導率與溶解氧濃度變化趨勢

3 結論

研究斷面屬于感潮河段，流域面積較大，水系較為復雜。研究結果表明，污染物濃度的升高會促進水體中各有機物和無機物的耗氧反應，導致溶解氧濃度降低。研究河段溶解氧濃度與高錳酸鹽指數、氨氮、總磷3 個指標的綜合污染指數呈負相關，相關系數r為-0.221，其與高錳酸鹽指數的相關性最強，相關系數r為-0.537。該河段溶解氧濃度與降雨量呈負相關，出現集中且強度較大的降雨時，溶解氧濃度會明顯降低。水溫是該近海河段溶解氧濃度的一大影響因素，二者總體上呈負相關，相關系數r為-0.614，近海河段受到的潮汐作用較顯著，潮汐攜帶的大量氯離子導致該站點電導率增加，電導率與該河段溶解氧濃度的相關系數r為0.800，近海河段易發(fā)生低氧現象。