長(zhǎng)江云陽(yáng)段水質(zhì)調(diào)查與評(píng)價(jià)

郝鵬鵬　陳浩

【摘 要】于2013年5月至2014年4月對(duì)長(zhǎng)江云陽(yáng)段水體的水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮和總磷共6項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-2002）》，選取溶解氧、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮和總磷作為水質(zhì)參數(shù)，采用水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法進(jìn)行綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)。單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，總磷為長(zhǎng)江云陽(yáng)段水體主要的水質(zhì)污染指標(biāo)，全年超標(biāo)率為66.7%；溶解氧、氨氮和高錳酸鉀指數(shù)全年達(dá)到Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，長(zhǎng)江云陽(yáng)段水質(zhì)較穩(wěn)定，綜合水質(zhì)全年為Ⅱ類(lèi)，達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)；平水期、枯水期水質(zhì)總體優(yōu)于豐水期。

【關(guān)鍵詞】長(zhǎng)江云陽(yáng)段；單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)；綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)；水質(zhì)評(píng)價(jià)

【Abstract】Six water quality indicators， including water temperature， pH， dissolved oxygen， CODMn， ammonia nitrogen and total phosphorus， were monitored in the Yunyang section of Yangtze River from May 2013 to April 2014. Selecting dissolved oxygen， CODMn， ammonia nitrogen and total phosphorus as water quality parameters， the method of water quality identification index was used to assess the water quality status on the basis of environmental quality standards for surface water（GB 3838-2002）. The assessment results of single factor water quality identification index showed that total phosphorus was the main water pollution indicator and the rate that exceeded the national standard Ⅱ was 66.7%， while dissolved oxygen， CODMn and ammonia nitrogen reached the water quality standard of Ⅱ type water throughout the year. The assessment results of comprehensive water quality identification index showed that the water quality state of this water area was stable， the water quality throughout the year was Grade Ⅱ， which achieved the goal of water environmental function， and the water quality of common and low water period was generally better than wet water period.

【Key words】The Yunyang section of Yangtze River； Single factor water quality identification index； Comprehensive water quality identification index； Water quality assessment

作為中國(guó)水量最豐富的河流，長(zhǎng)江不僅為流域居民提供生活飲用水，還為流域及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電、航運(yùn)等作用，其水質(zhì)情況與流域及周邊地區(qū)的居民健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。長(zhǎng)江上游末端的云陽(yáng)段橫貫重慶市云陽(yáng)縣，全長(zhǎng)68.1km，總流域面積1.34×104km2，最高洪水位128.99m，最低枯水位82.86m，水位變幅46.13m，平均徑流量4156.44m3[1]，是重要的飲用水源地，水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-2002）》Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。三峽工程蓄水后，庫(kù)區(qū)內(nèi)的垃圾、污水、糞便等污染物排泄缺乏有效管理，且江水上漲、水流變緩、水體自凈能力變差，這些因素勢(shì)必影響到該段及下游地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量。

目前，河流水環(huán)境質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)方法主要包括單因子評(píng)價(jià)法[2-3]、污染指數(shù)法[4-5]、模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法[6-7]、灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)法[8-9]、層次分析法[10-11]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[12-13]、水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法[14-15]等。其中，水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法是同濟(jì)大學(xué)徐祖信教授于2005年首次提出的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法。與其他水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方法相比，水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法不僅可以對(duì)河流水質(zhì)進(jìn)行定性、定量評(píng)價(jià)，而且能夠判斷河流水質(zhì)是否達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)。本研究擬采用水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)長(zhǎng)江云陽(yáng)段水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為長(zhǎng)江水資源的合理開(kāi)發(fā)利用及水環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 水樣采集

依據(jù)《水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)（HJ 494-2009）》，選取長(zhǎng)江云陽(yáng)段苦草沱斷面等距離3點(diǎn)采樣，采樣時(shí)間為2013年5月至2014年4月，采樣頻率為每月1次。

1.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

根據(jù)庫(kù)區(qū)水體的實(shí)際情況，選取水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮和總磷共6項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)。采集的水樣自然沉淀30 min后取上清液，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-2002）》規(guī)定的分析方法進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 水質(zhì)評(píng)價(jià)

依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-2002）》，選取溶解氧、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮和總磷4項(xiàng)指標(biāo)作為水質(zhì)參數(shù)，采用單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法和綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法，對(duì)長(zhǎng)江云陽(yáng)段的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3.1 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)P是由1位整數(shù)和2位小數(shù)點(diǎn)后有效數(shù)字構(gòu)成，表達(dá)式為：

Pi=X1.X2X3

X1——第i個(gè)河流水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類(lèi)別，當(dāng)水質(zhì)優(yōu)于Ⅴ類(lèi)水時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的比較來(lái)確定。

X2——第i個(gè)河流水質(zhì)指標(biāo)在X1類(lèi)水質(zhì)變化區(qū)間內(nèi)的位置，當(dāng)水質(zhì)優(yōu)于Ⅴ類(lèi)水時(shí)，其確定分為非溶解氧指標(biāo)和溶解氧指標(biāo)兩類(lèi)：

其中，Ci為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)值，Cikl為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)在第k類(lèi)水質(zhì)區(qū)間內(nèi)的最小值，Cikh為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)在第k類(lèi)水質(zhì)區(qū)間內(nèi)的最大值，k=X1，X2的值四舍五入取整數(shù)。

X3——第i個(gè)河流水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類(lèi)別與水環(huán)境功能區(qū)類(lèi)別的比較結(jié)果，用以判斷單項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的污染程度。若水質(zhì)類(lèi)別達(dá)到或優(yōu)于水環(huán)境功能區(qū)類(lèi)別，則X3=0；若水質(zhì)類(lèi)別劣于水環(huán)境功能區(qū)類(lèi)別，則X3=X1-fi，其中fi為水環(huán)境功能區(qū)類(lèi)別。

1.3.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)I是由1位整數(shù)和3位小數(shù)點(diǎn)后有效數(shù)字構(gòu)成，表達(dá)式為：

I=X1′.X2′X3′X4′

X1′——河流綜合水質(zhì)的水質(zhì)類(lèi)別；X2′——河流綜合水質(zhì)在X1′類(lèi)水質(zhì)變化區(qū)間內(nèi)的位置。X1′.X2′的取值是參與河流綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)的所有水質(zhì)指標(biāo)的單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)中X1.X2部分的平均值。

X3′——在所有參與河流綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)的水質(zhì)指標(biāo)中，未能達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)的單項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的數(shù)量。

X4′——河流綜合水質(zhì)類(lèi)別與水環(huán)境功能區(qū)類(lèi)別的比較結(jié)果，用以判斷綜合水質(zhì)的污染程度。若河流綜合水質(zhì)類(lèi)別達(dá)到或優(yōu)于水環(huán)境功能區(qū)類(lèi)別，則X4′=0；若河流綜合水質(zhì)類(lèi)別劣于水環(huán)境功能區(qū)類(lèi)別，則X4′=X1′-f，其中f為水環(huán)境功能區(qū)類(lèi)別。

2 結(jié)果與分析

2.1 長(zhǎng)江云陽(yáng)段水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

長(zhǎng)江云陽(yáng)段自2013年5月至2014年4月期間的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均為苦草沱斷面等距離3個(gè)采樣點(diǎn)監(jiān)測(cè)值的平均值。

2.2 長(zhǎng)江云陽(yáng)段水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（表1），計(jì)算水質(zhì)指標(biāo)溶解氧、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮、總磷的單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)，結(jié)果（表2）表明：長(zhǎng)江云陽(yáng)段4項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類(lèi)別均不超過(guò)Ⅲ類(lèi)；溶解氧和氨氮全年達(dá)標(biāo)，且分別有8個(gè)月、2個(gè)月達(dá)到Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總磷在12個(gè)月內(nèi)的超標(biāo)率達(dá)到66.7%，是長(zhǎng)江云陽(yáng)段主要的水質(zhì)污染指標(biāo)；對(duì)于高錳酸鉀指數(shù)來(lái)說(shuō)，除了2013年6月的監(jiān)測(cè)值超標(biāo)外，絕大部分月份均能達(dá)到Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)（表2），計(jì)算長(zhǎng)江云陽(yáng)段的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)，并進(jìn)行綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)，結(jié)果（表3）表明：長(zhǎng)江云陽(yáng)段綜合水質(zhì)良好，全年12個(gè)月為Ⅱ類(lèi)水質(zhì)，達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)；水環(huán)境質(zhì)量比較穩(wěn)定，除2013年6月外，綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)值在Ⅱ類(lèi)水質(zhì)變化區(qū)間內(nèi)處于距離下限0～30%的位置，惡化為Ⅲ類(lèi)水質(zhì)的趨勢(shì)較弱；對(duì)于各月的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)來(lái)說(shuō)，在4項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)中，最多有2項(xiàng)未能達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)；此外，平水期（2013年11月至12月）、枯水期（2014年1月至4月）的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)總體低于豐水期（2013年5月至10月），即平水期、枯水期的綜合水質(zhì)總體優(yōu)于豐水期，或因豐水期有更多地表污染物被沖刷至江中所致。

3 結(jié)論

2013年5月至2014年4月期間，長(zhǎng)江云陽(yáng)段綜合水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-2002）》Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，基本實(shí)現(xiàn)水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)，且水質(zhì)較為穩(wěn)定，無(wú)惡化趨勢(shì)；受到陸源污染的影響，豐水期水質(zhì)總體劣于平水期、枯水期；在所選取的4項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)中，總磷為主要的污染指標(biāo)。因此，除了繼續(xù)加大長(zhǎng)江水質(zhì)監(jiān)測(cè)力度之外，還應(yīng)大力加強(qiáng)長(zhǎng)江各類(lèi)污染源（尤其是營(yíng)養(yǎng)性污染物磷污染源）的監(jiān)控。

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[責(zé)任編輯：湯靜]