汕頭市入海河流水質演變趨勢及污染評價

陳秀洪，羅 歡

(珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣州 510635)

入海河口作為河流的終端和海洋的起點，是陸地和海洋相互作用的重點區域。一方面，隨著經濟高速發展，入海河流水質問題突出，受到越來越多學者的關注。殷小琴等[1]研究表明2019年南通市入海河流受有機物和營養物污染；勞齊斌等[2]指出2018年北部灣入海河流營養鹽通量顯著升高；全玉蓮等[3]研究發現大蒲河、湯河、新開河、洋河、戴河和石河等主要入海河流呈現不同程度的有機污染和富營養狀態。另一方面，入海河流作為陸源污染向海域輸送的重要途徑，對海洋生態環境影響顯著。劉靜等[4]指出我國海洋環境污染物約有80%以上來自陸源，其中絕大部分通過河流輸入；武暕等[5]指出遼寧省入海河流攜帶的污染物濃度遠高于近岸海域，可能對近岸海域水質安全造成威脅；曹西華等[6]認為秦皇島沿岸褐潮暴發區的生源要素變化與入海河流污染物排放存在顯著性相關；李飛等[7]發現影響海州灣水質的主要污染源為臨洪河口的陸域污染。

近年來，生態環境部強調，“十四五”期間海洋保護要突出抓好“美麗海灣”建設，扎實推動海灣生態環境質量改善，打造“水清灘凈、岸綠灣美、魚鷗翔集、人海和諧”的美麗海灣。《廣東省沿海經濟帶綜合發展規劃(2017—2030年)》明確，實施陸源污染防治與海洋環境整治并舉，建立陸海環境保護長效機制，推進沿海經濟帶生態文明建設，打造陸海關系、人海關系和諧，生態環境優良的示范區；構建“一心兩極雙支點”，東極以汕頭為中心，打造粵港澳大灣區輻射延伸區；統籌“六灣區一半島”，將大汕頭灣區打造成粵臺海洋產業合作的橋頭堡、廣東重要的國際港、物流中心和海洋產業基地。隨著灣區經濟、美麗海灣、現代化沿海經濟帶等發展戰略的提出，明確汕頭市主要入海河流水質的主要污染物，分析水質演變趨勢及污染狀況，對近岸海域生態環境保護和經濟發展具有重要指導意義。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況

汕頭市(116°14′40″～117°19′35″E，23°02′33″～23°38′50″N)位于中國東南部沿海，地處“大珠三角”經濟圈的重要節點，是廈漳泉三角區、珠三角和海峽西岸經濟帶的重要連接點，擁有亞太地緣門戶的獨特區位優勢。全市陸域總面積約為2 245 km2，海岸線約為289 km，天然海灣及良港眾多，如汕頭港、田心灣、海門灣、廣澳灣、北山灣、外海灣、金獅喉灣、萊蕪灣等。

汕頭市地勢北高南低，西高東低，倚山臨海，位于韓江、榕江、練江下游的三角洲河網區。韓江發源于河源市紫金七星崠，全長為470 km，集水面積為30 112 km2，上游梅江在大埔三河壩和汀江匯合成韓江，流經潮州分東溪(蓮陽河)、西溪和北溪流入汕頭市境，西溪在汕頭市境內再分梅溪河、新津河、外砂河。榕江發源于陸豐市百花園，全長為175 km，集水面積為4 408 km2，干流南河在揭陽雙溪咀與支流北河匯合為榕江，流經汕頭市潮陽區，在關埠注入牛田洋，經汕頭港后流入南海。練江發源于普寧寒媽徑，河長為71.8 km，集水面積為1 354 km2，流經潮陽，由海門灣出海。

1.2 數據來源

汕頭市入海河流水質監測數據來源于廣東省生態環境廳公眾網(http://gdee.gd.gov.cn/)公布的2015—2020年入海河流逐月水質監測信息，其中，位于汕頭市的監測站點共計4個，分別為蓮陽橋閘斷面、外砂斷面、地都斷面、海門灣橋閘斷面，水質監測斷面分布見圖1，斷面基本情況見表1。按所屬流域劃分，蓮陽橋閘斷面、外砂斷面均位于韓江流域，分別處于蓮陽河和外砂河，地都斷面位于榕江流域，海門灣橋閘斷面位于練江流域。根據《2019年汕頭市水資源公報》，蓮陽河、外砂河、榕江、練江入海水量分別為83.09億m3、98.05億m3、48.59億m3、14.43億m3，占汕頭市入海水量的72.34%。本研究選取水質指標包括生化需氧量(BOD5)、化學需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)。

圖1 汕頭市入海河流水質監測斷面分布示意

表1 水質監測斷面基本情況

1.3 研究方法

1.3.1季節性Kendall檢驗法

汕頭市地處亞熱帶季風氣候區，河流徑流量季節特征明顯，污染物濃度值受河流徑流量影響較大，本研究采用季節性Kendall檢驗法進行水質時間變化趨勢分析。季節性Kendall檢驗法最早由Rebert等[8]提出，具體計算過程可參考相關文獻[9]。該方法通過比較歷年相同月份的水質資料，避免了由于河流徑流量季節周期變化對以濃度為單位的水質指標檢測值產生的影響。當序列顯著性水平小于等于0.01時，表明序列變化趨勢為高度顯著，當序列顯著性水平大于0.1時，表明序列變化趨勢不顯著，當序列顯著性水平介于0.01和0.1時，表明序列變化趨勢為顯著。

1.3.2污染指數法

采用單因子污染指數法[10]對汕頭市入海河流水質進行評價，計算公式為：

(1)

式中：

Si——單因子污染指數，當Si>1，表明該水質指標超過了規定的水質標準限值，Si越大表明相應指標超標越嚴重；

ρi——某一水質指標質量濃度的實測值；

ρs0——某一水質指標質量濃度的標準值。

單因子污染指數僅能反映某一污染物的污染程度，采用內梅羅綜合污染指數對監測斷面整體污染狀況進行評價，計算公式為：

(2)

式中：

IP——內梅羅綜合污染指數；

Iimax——所有評價因子中污染指數最大值;

I——所有評價因子的單因子污染指數平均值。

內梅羅綜合污染指數等級分級標準見表2。

表2 內梅羅綜合污染指數分級

2 結果與分析

2.1 水質時空演變趨勢

2.1.1水質時間變化趨勢

統計2015—2020年汕頭市入海河流監測斷面逐月水質數據，時間變化趨勢分析結果見表3。汕頭市入海河流水質指標中TP和NH3-N濃度下降趨勢最為顯著，75%監測斷面濃度顯著下降，其余斷面變化趨勢不明顯。其次為BOD5和TN，50%監測斷面濃度顯著下降，地都斷面BOD5和TN濃度呈現顯著上升趨勢，其余斷面變化趨勢不明顯。海門灣橋閘斷面COD濃度顯著下降，其余斷面變化趨勢不明顯。

表3 監測斷面水質時間變化趨勢分析結果

從流域看，練江流域水質好轉效果最為明顯，各項水質指標濃度均顯著下降；韓江流域水質有所好轉，主要體現在氮磷指標濃度顯著下降；榕江流域受BOD5和TN濃度顯著上升的影響，水質濃度有惡化趨勢。

2.1.2水質空間分布特征

統計2015—2020年汕頭市入海河流監測斷面逐月水質類別，空間分布特征見圖2。汕頭市入海河流TN指標空間差異小，韓江、榕江和練江流域普遍呈現為Ⅴ類及劣Ⅴ類，其中，蓮陽橋閘斷面、外砂斷面、地都斷面、海門灣橋閘斷面TN指標為Ⅴ類及劣Ⅴ類的發生比例分別為87.5%、62.5%、100%和100%。其他水質指標(DO、BOD5、COD、NH3-N、TP)空間差異大，練江流域明顯劣于榕江流域和韓江流域，蓮陽橋閘斷面和外砂斷面其它水質指標普遍呈現為Ⅰ～Ⅱ類，發生比例分別為83.3%～100%和97.2%～100%；地都斷面其它水質指標普通呈現為Ⅰ～Ⅲ類，發生比例為82.7%～93.3%；海門灣橋閘斷面其它水質指標普遍呈現Ⅴ～劣Ⅴ類，發生比例為65.3%～79.2%。

2.2 入海河流污染狀況

根據廣東省生態環境廳公布的《廣東省水環境功能區劃》河流部分的水質控制目標，可知汕頭市各入海河流監測斷面的水質控制目標，其中，蓮陽橋閘、外砂斷面為II類，地都斷面為III類，海門灣橋閘為V類。按照《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)，計算2015—2020年汕頭市4個入海河流水質監測斷面BOD5、COD、NH3-N、TN和TP污染指數，對汕頭市入海河流有機污染、氮磷污染情況進行分析。

2.2.1有機污染狀況

統計2015—2020年汕頭市入海河流水質監測斷面的COD和BOD5的單因子污染指數(見圖3)，在4個入海河流監測斷面中，除海門灣橋閘外，其他斷面的COD和BOD5近6 a污染指數均小于1，符合其水環境功能區水質控制標準。海門灣橋閘斷面COD和BOD5的污染指數分別從2015年的2.8、3.0逐年下降至2020年的0.7、0.5，有機污染改善效果突出。

2.2.2氮磷污染狀況

統計2015—2020年汕頭市入海河流水質監測斷面的NH3-N、TN和TP的單因子污染指數(如圖4所示),TN超標最為嚴重，2015—2020年污染指數在4個斷面均超標，蓮陽橋閘斷面和海門灣橋閘斷面污染指數呈現下降趨勢，分別從2015年的4.7和5.7下降至2020年的3.4和2.4，外砂斷面和地都斷面TN污染指數呈現波動變化，分別介于2.9～3.9和2.7～3.2。近6 a來，除海門灣橋閘外，其他斷面的NH3-N和TP污染指數基本均小于1，污染情況較輕。海門灣橋閘斷面NH3-N和TP污染指數分別從2015年的4.4、2.5下降至2020年的0.7、0.4，二者污染改善效果突出。

2.2.3綜合污染程度

統計2015—2020年汕頭市入海河流水質監測斷面的綜合污染程度(見表4)，考慮4指標(BOD5、COD、NH3-N、TP)情況下，除海門灣橋閘斷面外，其他斷面近6 a水質均為清潔狀態，海門灣橋閘斷面內梅羅綜合指數從2015年的3.9下降至2020年的0.6，水質污染程度從重度污染提升至清潔水平；考慮5指標(BOD5、COD、NH3-N、TN、TP)情況下，受TN影響，汕頭市入海河流水質均呈現不同程度的污染狀態。近6 a來，蓮陽橋閘斷面、外砂斷面、地都斷面內梅羅綜合指數介于2～3，以中度污染為主；海門灣橋閘斷面內梅羅綜合指數介于2～5，以重度和中度污染為主。

表4 汕頭市入海河流水質綜合污染程度

3 結語

1) 2015—2020年汕頭市入海河流TP和NH3-N濃度下降趨勢最為明顯，其次為BOD5和TN，COD濃度僅練江流域海門灣橋閘斷面呈現顯著下降，其余斷面變化趨勢不明顯。

2) 汕頭市入海河流TN指標空間差異小，普通呈現為Ⅴ類及劣Ⅴ類；其它水質指標空間差異大，韓江流域蓮陽橋閘斷面和外砂斷面呈現Ⅰ～Ⅱ類，榕江流域地都斷面呈現Ⅰ～Ⅲ類，練江流域海門灣橋閘斷面呈現Ⅴ～劣Ⅴ類。

3) 練江流域水質好轉效果最為明顯，各項水質指標濃度均高度顯著下降；韓江流域水質有所好轉，主要體現在氮磷指標濃度顯著下降；榕江流域受BOD5和TN濃度顯著上升的影響，水質有惡化趨勢。

4) 汕頭市入海河流關鍵污染因子為TN。近6 a練江流域以重度和中度污染為主，韓江流域和榕江流域以中度污染為主。若不考慮TN，練江流域綜合污染程度從2015年的重度污染好轉至2020年的清潔狀態，韓江流域和榕江流域綜合污染指數均小于1，符合對應水環境功能區水質控制標準。