摘 要:選取興安盟地表水為研究對象,利用《內蒙古自治區水資源公報》及興安盟生態環境局發布的興安盟地表水水質狀況(2020—2024年),對興安盟主要河流水庫地表水水質進行評價,分析地表水水環境質量現狀,揭示水質變化規律。結果表明:氨氮濃度、總磷濃度、五日生化需氧量和高錳酸鹽指數為地表水主要超標因子,氨氮濃度為首要污染因子,水質主要受氮、磷營養鹽及有機物影響。城市建成區水質優于非建成區;國控斷面水質級別為較好。
關鍵詞:興安盟;地表水;水質評價;環境保護管理
中圖分類號:X52 文獻標志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)12–0-03
興安盟地區地表水資源豐富,轄區內有洮兒河、綽爾河、歸流河、蛟流河、霍林河等。加強河流的生態保護,加強興安盟地區地表水水環境監測,是全面提高水安全保障能力、響應《內蒙古自治區“十四五”水安全保障規劃》的基礎工作之一。通過興安盟水質狀況的調查,研究河流水質狀況,為有效提高興安盟地表水環境質量提供科學支撐[1]。
1 興安盟地區水質現狀
1.1 興安盟水資源概況
興安盟水資源量相對豐富,其中流域面積50 km2以上的河流有315條,天然湖泊35個,水庫22座,水資源總量50億m3,水質普遍在Ⅲ類以上。2023年興安盟全年總用水量11.68億m3,比2022年下降2.2%。其中,生活用水0.53億m3,下降10.3%;工業用水0.22億m3,
增長28.7%;農業用水10.46億m3,下降2.3%;生態補水0.47億m3,增長1.4%。萬元工業增加值用水量21.24 m3,
增長25.0%。
1.2 河流水系
興安盟境內河流所屬水系多元,涵蓋黑龍江流域的松花江水系與額爾古納河水系、遼河流域的新開河水系及內陸河流域的烏拉蓋河水系。全盟流域面積總計55 071.45 km2,嫩江流域在此占比最大,達47 182.04 km2,占總面積85.6%;額爾古納河水系為4 333.20 km2,占7.9%;新開河水系3 359.91 km2,占6.1%;內陸河水系196.30 km2,僅占0.4%。
綽爾河發源于大興安嶺東麓,全長約552 km,流域面積約1.7萬 km2,河流平均比降約1.16‰,年平均徑流量約20.6億m3。洮兒河發源于內蒙古自治區阿爾山市白狼鎮小九道溝東北,河源地理坐標120°15′E、
47°06′N,境內河長321.9 km,集水面積10 294.10 km2,
河流總長595 km。歸流河發源于興安盟科爾沁右翼中旗巴仁哲里木鎮格日哈達嘎查,河源海拔高程1 150 m,
河源地理坐標119°59′E、45°48′N,全河長為277.3 km,
集水面積為9 519.92 km2。蛟流河發源于突泉縣寶石鄉毛日達板山頂,河源海拔高程946 m,河源地理坐標120°45′E、45°51′N,流經興安盟境內的河長為278 km,集水面積為6 469.35 km2。霍林河發源于內蒙古扎魯特旗阿日昆都楞鎮罕山林場罕山西麓,河源地理坐標119°44′E、45°12′N,流經興安盟科爾沁右翼中旗河長308.3 km。罕達罕河發源于內蒙古自治區扎蘭屯市洼緹鎮太陽坡村火龍山山脈,河源地理坐標121°45′E、47°23′N。
1.3 基本要求
1.3.1 監測與評價范圍
2020—2023年在興安盟境內開展了水質站所在河流及水質變化監測,根據《地表水國家重點水質站水質監測方案》要求監測7次,為確保數據的連貫性,加測1次,監測次數共8次。
1.3.2 興安盟水質站情況
興安盟境內有國家重點河流型水質站21個,涉及河流11條。2020—2023年,全年監測河長1 932.9 km,
全年評價河長1 932.9 km。
1.3.3 監測與評價項目
此次興安盟主要河流水質狀況的監測并評價的項目為《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)規定的基本項目:pH權重值(無量綱)、溶解氧、高錳酸鹽指數(CODMn)、化學需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、總氮(湖、庫,以N計)、銅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻(六價)、鉛、氰化物、揮發酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物,共21項。
1.3.4 監測與評價標準
采用的規范和標準為:《水環境監測規范》(SL 219—2013)、《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)、《地表水資源質量評價技術規程》(SL" 395—2007)。
1.3.5 評價方法
河流采用因子分析法與Nemerow污染指數法。通過提取變量因子并應用,以獲得對水質數據集進行因子分析。評價結果用全年期水質類別河流長度來表示。水質站評價項目濃度超過Ⅲ類標準限值的為污染項目;水質站的主要污染項目按超過Ⅲ類標準限值的倍數由高至低排序,前三項為主要污染項目。依照《地表水資源質量評價技術規程》(SL 395—2007)的規定,區域水質評價的主要污染項目根據單項水質污染項目出現的頻率高低確定,排序前三位的為區域主要污染項目[2]。
1.4 河流水質狀況
1.4.1 監測情況
根據興安盟生態環境局的水環境質量監測資料,興安盟境內11條河流(綽爾河、洮兒河、歸流河、蛟流河、霍林河、哈拉哈河、罕達罕河、那金河、烏力根河、二龍濤河、大額木特河)的9個國控斷面、5個區控斷面;察爾森水庫的2個國控斷面、1個區控斷面從興安盟生態環境局發布的興安盟地表水水質狀況(2020年1月—2024年9月的國控斷面與區控斷面)統計可以得出結論,超標項目(超標倍數)主要為CODMn、COD、TP、COD5。
1.4.2 河流水質總體狀況
2020—2023年,興安盟監測河流型國家重點水質站21個,其中包括松遼流域水環境監測中監測的水質站4個,涉及河流11條,全年監測河長1 932.9 km,且21個水質站全部參與評價,全年評價河長1 932.9 km。根據評價結果,在總氮不參評的條件下,參加評價的水質站水質類別全部為Ⅰ~Ⅲ類,無超標項目,水質狀況較好[3]。
1.4.3 各流域河流水質狀況
興安盟境內的河流主要為黑龍江流域松花江水系和黑龍江流域額爾古納河水系,共有河流型地表水國家重點水質站21個,涉及河流11條。其中,松花江水系共有河流型地表水國家重點水質站20個,涉及河流10條,全年監測河長1 777.1 km,所有水質站均采集到水樣,松花江水系20個河流型水質站均參加評價,其全年評價河長1 777.1 km。黑龍江流域額爾古納水系,有河流型地表水國家重點水質站1個,全年監測河長155.8 km,全年評價河長155.8 km。
2020—2023年,全年水質類別為Ⅰ類水的河長408.4 km,占評價河長的23.0%;水質類別為Ⅱ類水的河長1 301.2 km,水質類別為Ⅲ類水的河長67.5 km;Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類水的河長均為0。地表水重點水質站伊爾施黑龍江流域額爾古納河水系哈拉哈河,其全年水質類別為Ⅱ類,全年監測河長155.8 km,全年評價河長155.8 km。參加評價的21個河流型水質站中,水質類別為Ⅰ~Ⅲ類水質站數量占評價水質站的100%,其河長占評價總河長的100%。
2022—2023年,黑龍江流域額爾古納水系,有河流型地表水國家重點水質站1個,全年監測河長155.8 km,
全年評價河長155.8 km。參加評價的21個河流型水質站中,松花江水系20個河流型地表水國家重點水質站水質類別為Ⅰ~Ⅲ類水質站數量占評價水質站的100%。
2022年具體占比情況如下:Ⅰ類6個,總河長333 km;
Ⅱ類15個,總河長1 599.9 km;Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類水河長均為0個,河長0 km。額爾古納河水系1個河流型地表水國家重點水質站水質類別為Ⅱ類水。2023年,Ⅰ~Ⅲ類水河長占評價總河長的100%,Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類水河長均為0,具體占比情況如下:Ⅰ類0個,總河長0 km;Ⅱ類19個,總河長1 705.7 km;Ⅲ類1個,河長71.4 km。額爾古納河水系1個河流型地表水國家重點水質站水質類別為Ⅲ類水[4]。
根據各流域河流水質評價結果,松花江水系水質較好,額爾古納河水系次之。
2 興安盟水質狀況分析
通過對興安盟主要河流地表水水質進行調研分析,運用單因子評價法與內梅羅污染指數法對其整體水質狀況予以初步判定。興安盟工業污染及城鎮生活污染得以有效管控,地表水環境質量持續向好,劣V類水體已基本消除。但興安盟降雨少且分配不均,地表水環境仍面臨污染與生態徑流匱乏的困擾。以2022年為例,解析年度水質變化趨向,在剔除斷流斷面以后,1月優良水質占比最高,6月最低,1—6月優良水質比例大體呈遞減態勢,6—12月則呈上升趨勢。總體上,豐水期水質相對欠佳,平水期次之,枯水期水質相對優良。借助地表水水質評價體系中對興安盟地表水產生主要影響的水質參數,進行單因子指數運算,進而評價興安盟地表水水質[5]。
2020—2023年,興安盟參與評價的主要河流因各方面影響水質的要素較為平穩,河槽構造優良,光照時長充裕,徑流較大的河流水體稀釋條件優越,自凈能力較強,未受工廠排污與農藥面源污染影響,水質處于安全范疇。全年各月水質均未超標,全年水質類別初步評定結果顯示:蛟流河水質常年處于地表水Ⅲ類及以內水平,以Ⅱ類居多;綽爾河水質稍次,也常年維持在地表水Ⅲ類以內;霍林河與歸流河水質相對略差,洮兒河水質最差,超標因子主要為DO、NH3-N及TP,超標主要斷面為洮兒河的斯力很、八里八斷面,歸流河賈家街斷面及霍林河高力板斷面。興安盟地表水中pH權重值最低,對水質影響最小,溶解氧、鉛兩項指標對整體水質影響最大,NH3-N、TP等指標超標主要源于農業面源污染與工業企業污染。
從評價結果來看,該評價體系的評價結果與興安盟地區實際水質狀況契合。
3 興安盟地區水質情況評價
3.1 興安盟水質現狀評價
采用地表水Ⅲ類標準限值按照《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)基本項目標準限值,對水質現狀進行評估。
3.1.1 興安盟水質總體狀況
興安盟地表水依據地表水Ⅰ~劣Ⅴ類水域功能實施劃分,并對分年度水質類別進行深入剖析。該地區河水總體穩定處于Ⅱ~Ⅲ類水范疇,興安盟境內絕大部分河流水質處于Ⅱ~Ⅲ類水。其中,達到Ⅲ類及以上水質標準的斷面占比在95%以上,表明水質狀況良好。經細致分析發現,少數未達Ⅲ類標準的斷面問題主要集中在溶解氧或CODMn指標上,且在部分區段,NH3-N和TP的濃度呈現偏高態勢,并且具有顯著的波動變化特征,這在一定程度上影響了局部水域的水質穩定性與綜合水質水平。
3.1.2 興安盟各斷面水質指標單因子評價結果
利用單因素評價法,比較各個斷面實測資料年均值與地表水環境質量標準中的Ⅲ類標準值,對各項水質指標達標情況進行判斷,并對主要污染指標進行篩選,得出《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中的Ⅲ類標準值。斯力很、賈家街和高力板斷面水質均達不到地表水Ⅲ類標準,主要超標因子為溶解氧、NH3-N和TP,但總體水質已達到地表水Ⅴ類要求,因此,賈家街和高力板斷面的水質均為符合地表水Ⅰ類要求的水質。
3.1.3 興安盟各斷面水質指標的Nemerow污染指數法評價結果
借助內梅羅污染指數公式計算各斷面水質的實測數據,隨后依據計算所得結果對水質污染等級予以判別。針對斯力很、八里八、賈家街、高力板等7個具有代表性的斷面水質指標進行了重度污染的評估工作。在洮兒河、歸流河以及霍林河中,水質因子里的COD、CODMn與NH3-N遭受的污染程度較為突出,其含量超出正常范圍較大,對河流整體水質產生了較為嚴重的不良影響,導致這些河流在相關區域的水質狀況惡化,在污染治理與環境保護方面面臨著較大挑戰,需要著重對這些污染因子采取有效的管控與治理舉措,以改善水質狀況。
研究監測了興安盟地表水(11條主要河流)的水質變量。采用Nemerow污染指數法計算各斷面水質實測值數據,利用水質數據程序和有效利用數據分析技術擬合不足的數據。干濕季節的水質對比表明,除磷酸鹽外,所有參數均與河流入興安盟地表水的因素有關。這些因素與有機污染、濁度有關,并受人為因素的影響。水質總體均勻,水質指數評價顯示,所有采樣站的水質都處于邊緣地帶,并偏離了建議的準則。聚類分析根據控制水質的相似優勢因素將采樣站分為四類。因此,對每個因素和關鍵采樣站的主要水質進行選擇,為興安盟地表水系統提供了簡單而具有成本效益的監測程序。
3.2 興安盟水質綜合評價結論
(1)Nemerow污染指數法評價結果:地表水存在多個主要超標因子,如NH3-N濃度、TP濃度、BOD5及CODMn等。NH3-N濃度的超標率位居首位,它作為首要污染因子,主要受到氮磷營養元素與有機質污染的影響。研究表明,興安盟干流地表水的上游區域水質優良,能夠基本契合環境功能區的相關要求。而河道干流的中游與下游部分,其主要污染指標為CODMn和COD。在興安盟河流地表水所觀測的11個國控斷面及6個區控斷面中,綜合水質標識指數按照從低到高的次序依次為河道干流上游、河道干流中游及河道干流下游。總體而言,各個斷面在溶解氧、CODMn、NH3-N、TP濃度值方面存在顯著的差異,而鉛、砷、銅、鋅濃度值在各斷面的波動狀況較為相似,差異相對較小。
(2)就河道干流水污染的演變態勢而言,COD、CODMn、BOD5、NH3-N及TP的污染程度均呈現出一定程度的降低,但COD濃度較為接近地表水Ⅲ類水質標準的界限值,仍需要加以關注。興安盟的主要河流其pH值處于7.10~8.05,表明整體水質傾向于中性與堿性范疇。在部分水域段落,溶解氧濃度在夏季升高期間呈現出下降的走向,并且其濃度伴隨季節的更迭展現出特定的規律性變化。例如,在氣溫較高、水生生物活動旺盛的夏季,溶解氧消耗加劇導致濃度下降,而在溫度較低、水體擾動相對較小的冬季,溶解氧濃度則相對穩定或略有上升等情況。
(3)國控斷面側重于監測流域整體水質情形,多處于流域干流位置。相較于支流,干流的水體流動性優勢明顯,擁有充足的生態補給水,自凈效能也更為突出。而污染物主要源自支流,故而國控斷面的水質總體上較為良好。多數城市建成區因在整治舉措與監控管理等方面較為得力,相比未建成區,其水質狀況更佳。
4 結束語
2020—2023年,地表水水質狀況有明顯改善的趨勢,水質保持相對穩定,水質季節性特征不明顯,水質波動總體上無明顯季節性規律。水質評價屬于環境
保護管理中的一項基礎性工作,通過開展水質評價,能夠清晰且精準地把握影響地表水環境質量的關鍵要素,進而制定出具針對性的地表水水環境質量提高方案,為有效維護地表水環境提供堅實的科學支撐與決策引導。
參考文獻
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收稿日期:2024-09-09
基金項目:興安盟科技計劃項目“興安盟礦泉資源品質評價與利用”(MB202105);內蒙古自治區院士專家工作站建設項目“興安職業技術學院水資源環境康養院士專家工作站建設”(2022-2024)。
作者簡介:白秀文(1971—),女,內蒙古烏蘭浩特人,教授,研究方向為農學教學。#通信作者:王睿洋,E-mail:553976767@qq.com。