黃楊河水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

林曉欣

(廣東省水文局佛山水文分局，廣東 佛山 528000)

黃楊河白蕉水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)上游由西江分支螺洲溪、荷麻溪等匯合而下，下游經(jīng)雞啼門(mén)水道出海。該河段自上游接納養(yǎng)殖及農(nóng)田排水、居民生活污水，同時(shí)受潮汐影響，漲潮時(shí)下游受污染的水體也會(huì)影響該斷面水質(zhì)。近年來(lái)隨著兩岸人口增長(zhǎng)生活污水量增加，水質(zhì)受到污染的風(fēng)險(xiǎn)增大。因此，本文通過(guò)年際變化過(guò)程線，以及采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)法分析水質(zhì)變化趨勢(shì)在統(tǒng)計(jì)上有無(wú)顯著性，對(duì)白蕉水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)趨勢(shì)分析，總結(jié)水質(zhì)變化成因。

1 白蕉站概況

白蕉水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)(下文簡(jiǎn)稱(chēng)白蕉站)位于珠海市斗門(mén)區(qū)東部的白蕉鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)是珠海西部地區(qū)的主城區(qū)，隔黃楊河與斗門(mén)區(qū)井岸鎮(zhèn)相連(圖1)。

圖1 珠海市斗門(mén)區(qū)白蕉站位置示意

白蕉站所在河段順直，全年受潮汐影響，大洪水期潮汐現(xiàn)象消失，枯季時(shí)段會(huì)受到咸潮影響。監(jiān)測(cè)斷面上下游約5 km的河寬變化較小，平均河寬約為330 m。兩岸邊均有泥沙淤積，上游約1 km有井岸公路橋，下游約3.5 km有尖峰公路大橋。該站的河流水文因素：高水無(wú)分流、低水無(wú)干涸；水流受潮洪混雜影響。左右兩岸均為居民區(qū)。

2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況

白蕉站于2001年開(kāi)始監(jiān)測(cè)水質(zhì)，監(jiān)測(cè)頻次為12次/a，積累了較長(zhǎng)序列資料，根據(jù)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)資料數(shù)據(jù)，選定有機(jī)污染物、毒性指標(biāo)及重金屬等多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行分析。

3 水質(zhì)評(píng)價(jià)及趨勢(shì)分析

3.1 水質(zhì)類(lèi)別評(píng)價(jià)

依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)技術(shù)要求，對(duì)白蕉站各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)類(lèi)別評(píng)價(jià)[1]，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)則選用2001—2019年監(jiān)測(cè)資料數(shù)據(jù)的年均值。評(píng)價(jià)結(jié)果：總磷評(píng)價(jià)期內(nèi)基本處于Ⅰ～Ⅱ類(lèi)，氨氮在2001—2011年基本處于Ⅱ～Ⅲ類(lèi)，2012年開(kāi)始均為Ⅰ類(lèi)水；高錳酸鹽指數(shù)2001—2014年均處于Ⅱ～Ⅲ類(lèi)，2015年以后水質(zhì)類(lèi)別處于Ⅰ類(lèi)；溶解氧多年均處于Ⅱ～Ⅲ類(lèi)；五日生化需氧量、氰化物、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻水質(zhì)類(lèi)別常年處于Ⅰ類(lèi)水，汞、銅、鉛、鎘和砷等重金屬項(xiàng)目在評(píng)價(jià)期內(nèi)均處于Ⅰ類(lèi)水；其他項(xiàng)目暫對(duì)水質(zhì)類(lèi)別總體影響不大。

3.2 水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

3.2.1年際變化過(guò)程線分析

結(jié)合水質(zhì)類(lèi)別評(píng)價(jià)，繪制2001—2019年共19 a的指標(biāo)值濃度年際變化過(guò)程線，選取其中對(duì)水質(zhì)影響較大的污染指標(biāo)包括總磷、溶解氧、五日生化需氧量、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)，進(jìn)行白蕉站水質(zhì)變化趨勢(shì)分析[2]。

通過(guò)年均值繪制歷史變化曲線[3]可以看出：

總磷濃度在2001—2014年間呈較小波動(dòng)性變化，2014年以后呈緩慢下降趨勢(shì)(見(jiàn)圖2)。溶解氧在2001—2010年間波動(dòng)性變化不顯著，2010年后增大趨勢(shì)較為顯著，溶解氧的增大反映水質(zhì)向好的趨勢(shì)發(fā)展(見(jiàn)圖3)。五日生化需氧量在2001—2010年間呈波動(dòng)性變化，2010年開(kāi)始整體呈下降趨勢(shì)(見(jiàn)圖4)。氨氮變化大致分為3個(gè)區(qū)間，2001—2005年呈整體下降趨勢(shì)，2005—2010年呈上升趨勢(shì)，2010開(kāi)始呈緩慢下降趨勢(shì)(見(jiàn)圖5)。高錳酸鹽指數(shù)在2001—2010年間呈波動(dòng)性變化，但總體呈上升趨勢(shì)，2010年開(kāi)始呈下降趨勢(shì)(見(jiàn)圖6)。

水中溶解氧濃度上升及總磷、五日生化需氧量、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)等呈下降趨勢(shì)，均表明河道水質(zhì)狀況[4]逐步好轉(zhuǎn)。

圖2 白蕉站總磷年際變化過(guò)程線示意

圖3 白蕉站溶解氧年際變化過(guò)程線示意

圖4 白蕉站五日生化需氧量年際變化過(guò)程線示意

圖5 白蕉站氨氮年際變化過(guò)程線示意

圖6 白蕉站高錳酸鹽指數(shù)年際變化過(guò)程線示意

3.2.2Spearman秩相關(guān)系數(shù)趨勢(shì)分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證水體水質(zhì)變化趨勢(shì)在統(tǒng)計(jì)上的顯著性，本文選用Spearman秩相關(guān)系數(shù)[5]檢驗(yàn)法。該要求具有足夠周期的數(shù)據(jù)，白蕉站水質(zhì)資料在10 a以上，滿(mǎn)足時(shí)間周期大于5的條件。算術(shù)公式如下：

(1)

Zi=Mi-Yi

(2)

其中n為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)周期時(shí)長(zhǎng)；Zi為變量Mi與Yi的差值；Mi為按年從1到n且水質(zhì)因子年均值從小到大排列的順序號(hào)；Yi為按時(shí)間排列的順序號(hào)。

計(jì)算后比較秩相關(guān)系數(shù)rs的絕對(duì)值與spearman秩相關(guān)系數(shù)的臨界值Wp(見(jiàn)表1)。

表1 秩相關(guān)系數(shù)rs的臨界值(Wp)

當(dāng)rs>Wp，則表示變化趨勢(shì)[6]有顯著意義：若rs<0，則說(shuō)明在評(píng)價(jià)期內(nèi)該水質(zhì)指標(biāo)變化呈下降趨勢(shì)；若rs>0，則說(shuō)明在評(píng)價(jià)期內(nèi)該水質(zhì)指標(biāo)變化呈上升趨勢(shì)。

當(dāng)rs≤Wp，則表示變化趨勢(shì)沒(méi)有顯著意義，在評(píng)價(jià)期內(nèi)水質(zhì)指標(biāo)變化平穩(wěn)或穩(wěn)定。

選取其中有代表性的11個(gè)水質(zhì)指標(biāo)作為計(jì)算因子，2002—2019年共18 a作為計(jì)算周期，計(jì)算白蕉站的年均值秩相關(guān)系數(shù)(見(jiàn)表2)。

表2 秩相關(guān)系數(shù)rs成果

注：周期n=18。

將表2中各因子的rs絕對(duì)值與臨界值Wp進(jìn)行比較后，總磷、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、砷、鋅、鉛、鎘、鐵、錳、銅等10個(gè)水質(zhì)因子的秩相關(guān)系數(shù)rs絕對(duì)值均遠(yuǎn)大于臨界值Wp(0.399)，且rs<0。按照Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)法，可得出結(jié)論，在評(píng)價(jià)周期內(nèi)，總磷、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、砷、鋅、鉛、鎘、鐵、錳、銅等10個(gè)項(xiàng)目值變化趨勢(shì)有顯著意義，水質(zhì)指標(biāo)變化呈下降趨勢(shì)。

溶解氧的秩相關(guān)系數(shù)rs絕對(duì)值小于臨界值Wp(0.399)。按照Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)法，可得出結(jié)論，在評(píng)價(jià)周期內(nèi)，溶解氧項(xiàng)目值變化趨勢(shì)無(wú)顯著意義，水質(zhì)指標(biāo)變化平穩(wěn)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)評(píng)價(jià)水質(zhì)類(lèi)別和分析水質(zhì)變化的趨勢(shì)，可以看出白蕉站的水資源質(zhì)量逐年向好發(fā)展，其變化為當(dāng)?shù)卣挠辛芸卮胧?/p>

1)逐步取締兩岸污染企業(yè)

曾為全市重點(diǎn)污染源的一批制糖企業(yè)，于2010年后陸續(xù)關(guān)閉拆遷，并有一批水泥制品廠、石膏廠、煤餅加工廠等工業(yè)企業(yè)也在2018年底前被當(dāng)?shù)卣宦扇【啞．?dāng)?shù)卣畬?duì)斗門(mén)區(qū)多家企業(yè)實(shí)行清潔生產(chǎn)審核，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)污染源污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系列的轉(zhuǎn)移及調(diào)整都降低了排入黃楊河流域的污染物總量。

2)完善污水處理體系

完善相應(yīng)管網(wǎng)設(shè)施的建設(shè)[7]，對(duì)條件適宜地區(qū)進(jìn)行截污納管，加強(qiáng)對(duì)老舊管網(wǎng)的維護(hù)與改造，提高污水收集管網(wǎng)的利用率及覆蓋率，同時(shí)，提高對(duì)農(nóng)村生活污水和垃圾無(wú)害化處理的能力，減少入河排污量，從而有效控制排入河道中污廢水的氨氮、總磷含量。

3)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖污染控制

一是通過(guò)結(jié)合禁止養(yǎng)殖區(qū)和限制養(yǎng)殖區(qū)的布局規(guī)劃，逐步推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的關(guān)閉和搬遷，同時(shí)優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)種植業(yè)發(fā)展；二是推廣可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖，合理運(yùn)用水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)，從而改善養(yǎng)殖的水環(huán)境，控制農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖污染入河量。

4)加大環(huán)境整治力度

結(jié)合河道清淤、水系連通、濕地公園建設(shè)、生態(tài)補(bǔ)水和海綿城市等大型工程，整治黑臭水體，改善排污末端生態(tài)環(huán)境，減少河流的污染物含量，進(jìn)一步改善了河流水質(zhì)。