遼河流域河流斷面水環境質量預警方法探討

王璐

（遼寧省生態環境監測中心，遼寧沈陽 110161）

1 引言

水資源是我國現代化發展重要的物質基礎，一旦受到污染、破壞，不但影響人民飲水安全，更會對生態系統產生影響，引起一系列生態問題［1］。因此對水質污染進行響應預警，無論從環境方面還是從資源方面都有著重要的意義。本研究形成適用于遼河流域河流斷面的水質預警方法，以便監測人員及時通過在線監測數據了解河流的水環境安全狀況，實現監測數據的實時預警，有利于決策人員對水質狀況實現動態管理，為水環境管理由事故發生后的處理向事故發生前的風險管理轉變提供技術支撐［2］。

2 選取研究對象及研究方法

選取沈陽鳥島水質自動監測站監測數據，以頻次分析法進行研究分析，探究遼河流域河流斷面水環境質量預警方法。

3 確定評價指標及預警分級

根據水質自動監測指標，以氨氮和高錳酸鹽指數為評價指標［3-4］。將預警級別劃分為以下4 種狀態：

正常狀態：接近理想狀態下的水質濃度范圍，無造成事故的風險；

一般狀態：水質濃度高于正常狀態，但可以通過加強監控或調節上游水量來控制潛在風險；

不正常狀態：水質濃度超過一般狀態，接近斷面所處水環境功能分區的水質標準，若不采取應急措施，可能導致水質超標；

極不正常狀態：最嚴重區級，斷面水質接近或超過斷面所處水環境功能分區的水質標準，存在水環境安全事故風險。

4 鳥島水質自動監測站監測數據分析結果

對鳥島水質自動監測站全年1 805 個數據進行研究，結果表明，氨氮超標數據為688 個，占全年數據的38.12%；而高錳酸鹽超標數據為162 個，占全年數據的8.98%。從全年的氨氮監測數據來看，有42.66%的 數 據 分 布 于0～0.5 mg/L 之 間，20%和7.31%的數據分布為0.5～1.0 mg/L 和1.0～1.5 mg/L之間。

氨氮濃度超標現象比較嚴重，其最低平均值出現在16：00（1.87 mg/L），從16：00 開始濃度逐漸增加，至夜間24：00 達到最高值（1.92 mg/L），隨后逐漸降低。高錳酸鹽指數年平均值都低于標準值，其中在12：00 達到最大值（5.34 mg/L），然后隨著時間推移而逐漸降低。

從全年的數據來看，氨氮的濃度變化具有明顯的季節變化特征，各個時刻的氨氮濃度在春季（1—4月）和冬季（10—12 月）含量較高，而在夏季含量較低。高錳酸鹽指數全年的監測數據除部分數值高于標準值外，大多數監測數據都低于標準值。同氨氮的日變化規律相似，高錳酸鹽指數在春季出現超標現象，可能是春季積雪融水所帶入的大量污染物和河流的流量季節變化造成的。

5 各時段頻次濃度值計算

表1 斷面監測數據逐時頻次 mg/L

從表1 中可以看出，氨氮的監測數據中，各時段低于30%的數據都超標；而高錳酸鹽指數的監測數據中，各時段只有5%的數據超標。

6 警閾值的確定

將各頻次的濃度與排放標準、年平均值以及剔除超標值后的平均值進行比較，確定不同警情的警限，見表2。

表2 警情分級

表2 中，Ci0為i 時刻警級為正常狀態時的頻次對應的濃度；Cij為i 時刻警級為一般狀態時的頻次對應的濃度值；Cij＋1為i 時刻警級為不正常狀態時的頻次對應的濃度值。

根據表2 閾值確定原則，剔除超標數值后各時刻氨氮年均濃度線在50%與60%頻次之間，高錳酸鹽指數年均濃度線在20%與30%頻次之間，因此，分別將氨氮的60%頻次和高錳酸鹽的30%頻次對應的濃度定為正常狀態的警限。

由于氨氮的40%頻次和高錳酸鹽的10%頻次所對應的濃度接近斷面水質標準，因此，將這2 個頻次對應的濃度值分別定為不正常警級的閾值。根據以上計算結果，得到不同警情下的閾值范圍，見表3。

表3 斷面水質預警閾值范圍 mg/L

7 結論

確定出斷面不同警情下的閾值范圍，構建河流斷面水質預警方法，可對斷面水質進行提前預警預報，實現水質預警與應急監測聯動，為管理部門提供及時有效的信息，為快速采取治理行動發揮重要作用。