鞍山市海城河水質(zhì)演變及主要參數(shù)間相關(guān)性分析

李 雪

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114032)

海城河流域是流經(jīng)東北平原南部、遼東半島中部偏北的一條河流，屬渾河水系太子河支流，是海城市的母親河[1]。河源分為兩岔，西岔發(fā)源于遼寧省海城市孤山滿族鎮(zhèn)孫家街西岔，東岔發(fā)源于本鎮(zhèn)王家堡村石道溝，東西兩岔在析木鎮(zhèn)匯合[2]，自東南向西北流經(jīng)海城市區(qū)，在牛莊鎮(zhèn)北匯入太子河，最終經(jīng)太子河、渾河在營口市西炮臺入遼東灣，干流全長90.8km[3]，是當(dāng)?shù)刂匾纳a(chǎn)生活用水水源。海城河流域位于遼寧老工業(yè)基地腹地，背靠鞍本鐵礦、海(城)大(石橋)菱鎂礦等重要的工業(yè)原料基地，流域內(nèi)人口眾多，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)聚集，水質(zhì)狀況比較復(fù)雜。因此，研究海城河全年豐水期、平水期和枯水期的水質(zhì)水量現(xiàn)狀、水質(zhì)各個指標(biāo)之間以及各指標(biāo)與水溫、水位、流量之間的相關(guān)性，對河流保護(hù)、水資源保障、流域生態(tài)安全及生態(tài)修復(fù)具有重要意義。鑒于此，本文對海城河水質(zhì)進(jìn)行評價，研究豐水期、平水期和枯水期海城河水質(zhì)的變化趨勢，并通過SPSS中的皮爾森相關(guān)性統(tǒng)計學(xué)方法對海城河水質(zhì)各個參數(shù)之間進(jìn)行相關(guān)性分析，從而了解水質(zhì)的變化機(jī)理，研究結(jié)果可為揭示海城河水質(zhì)演變及其驅(qū)動機(jī)制、水質(zhì)治理提供支撐。

1 數(shù)據(jù)來源

為科學(xué)評價分析海城河流域的水質(zhì)現(xiàn)狀和演變特征以及各參數(shù)之間的相關(guān)性，選取豐水期(2020年6—9月)、平水期(2020年10—11月)和枯水期(2020年12月到2021年3月)海城河流域國家重要水質(zhì)監(jiān)測斷面紅土嶺監(jiān)測斷面和海城監(jiān)測斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，紅土嶺監(jiān)測斷面位于海城河上游，海城監(jiān)測斷面位于海城河下游。選取pH值、溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、氨氮(NH3-N)、五日生化需氧量(BOD5)、化學(xué)需氧量(COD)、總磷(TP)、總氮(TN)、水溫、水位和流量作為研究水質(zhì)演變機(jī)理的指標(biāo)。

2 水質(zhì)演變及評價分析

紅土嶺和海城監(jiān)測斷面的主要指標(biāo)數(shù)據(jù)見表1、表2，監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)變化趨勢見圖1、圖2。對海城河豐水期、平水期和枯水期進(jìn)行評價，評價標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)，見表3。

表1 紅土嶺監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果

表2 海城監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果

續(xù)表

圖1 紅土嶺監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)變化趨勢

圖2 海城監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)變化趨勢

由表1、圖1、表3可以看出，海城河上游紅土嶺監(jiān)測斷面其主要污染物為總氮，總氮超標(biāo)嚴(yán)重，但豐水期總氮超標(biāo)情況要優(yōu)于平水期和枯水期。在總氮不參評的情況下，通過計算各個時期水質(zhì)指標(biāo)的平均濃度，可知紅土嶺監(jiān)測斷面豐水期和平水期水質(zhì)為Ⅲ類，枯水期水質(zhì)為Ⅱ類。由表2、圖2、表3可以看出，海城河下游海城監(jiān)測斷面其主要污染物為總氮，同樣豐水期總氮超標(biāo)情況要優(yōu)于平水期和枯水期。在總氮不參評的情況下，海城監(jiān)測斷面豐水期、平水期和枯水期水質(zhì)均為Ⅱ類。

表3 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項目標(biāo)準(zhǔn)限值 單位：mg/L

海城河主要污染物為總氮，分析監(jiān)測斷面超標(biāo)的原因為：?八里、牌樓和西柳鎮(zhèn)城鎮(zhèn)化率高，污水量大，未經(jīng)任何處理直排入河，尤其西柳鎮(zhèn)作為東北主要的服裝產(chǎn)銷集散地之一，鎮(zhèn)內(nèi)尚存很多小印染、小印花等家庭作坊，廢水不經(jīng)任何處理直排城鎮(zhèn)下水道，混入生活污水中直排入河，這是造成斷面污染物超標(biāo)的主要原因；?沿線部分村、鎮(zhèn)(區(qū))生活垃圾、畜禽糞污和畜禽尸體隨意傾倒并排入河道，以及海城河兩岸未全部納入城鎮(zhèn)管網(wǎng)的生活污水溢流[4-5]；?2015年以來海城河城區(qū)段截流嚴(yán)重，下游河水徑流量小，自然調(diào)節(jié)能力差，造成污染物超標(biāo)。

3 海城河水質(zhì)演變機(jī)理與各參數(shù)之間相關(guān)性分析

采用SPSS中的皮爾森相關(guān)性統(tǒng)計學(xué)方法[6-7]分析海城河水質(zhì)指標(biāo)與水溫、水位和流量的相關(guān)性。Pearson積差相關(guān)系數(shù)是衡量兩個定量變量之間的線性相關(guān)程度的重要指標(biāo)，是說明有直線關(guān)系的兩變量間相關(guān)關(guān)系密切程度和相關(guān)方向的統(tǒng)計指標(biāo)，相關(guān)系數(shù)的符號(±)表明關(guān)系的方向(正相關(guān)或負(fù)相關(guān))，其值的大小表示關(guān)系的強(qiáng)弱程度(完全不相關(guān)時為0，完全相關(guān)時為1)[8]。紅土嶺監(jiān)測斷面和海城監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果見表4、表5。

表4 紅土嶺監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析

表5 海城監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析

由表4、表5可以看出，紅土嶺監(jiān)測斷面溶解氧與高錳酸鹽指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與總氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與化學(xué)需氧量、水溫、水位呈極其顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；高錳酸鹽指數(shù)與五日生化需氧量顯著正相關(guān)關(guān)系，與化學(xué)需氧量、總磷、水位、流量呈極其顯著正相關(guān)關(guān)系；化學(xué)需氧量與水溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與總磷、水位、流量呈極其顯著正相關(guān)關(guān)系；總磷與水位呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與流量呈極其顯著正相關(guān)關(guān)系；總氮與水溫呈極其顯著正相關(guān)關(guān)系。海城監(jiān)測斷面溶解氧與高錳酸鹽指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與總氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與水溫呈極其顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；高錳酸鹽指數(shù)與水溫、水位呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與流量呈極其顯著正相關(guān)關(guān)系；五日生化需氧量與總磷呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；總氮與水溫呈極其顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。可知部分參數(shù)受水溫影響較大，說明水質(zhì)好壞也受季節(jié)的影響[9-10]。

4 結(jié) 語

本文主要分析了遼寧省鞍山市重要河流海城河的水質(zhì)現(xiàn)狀和水質(zhì)演變趨勢，并采用SPSS中的皮爾森相關(guān)性統(tǒng)計學(xué)方法分析了海城河各水質(zhì)指標(biāo)之間以及各指標(biāo)與水溫、水位和流量之間的相關(guān)性，從而掌握水質(zhì)演變機(jī)理。結(jié)果表明，海城河流域上游紅土嶺監(jiān)測斷面和下游海城監(jiān)測斷面主要污染物均為總氮，總氮超標(biāo)嚴(yán)重，但豐水期總氮超標(biāo)情況要優(yōu)于平水期和枯水期，在總氮不參評的情況下，水質(zhì)良好。總氮超標(biāo)的原因主要是由于工業(yè)、生活廢水的排放以及河流自凈能力差。海城河流域紅土嶺監(jiān)測斷面和海城監(jiān)測斷面水質(zhì)中溶解氧都與高錳酸鹽指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與總氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與水溫呈極其顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；高錳酸鹽指數(shù)與水位和流量呈顯著正相關(guān)關(guān)系；總氮與水溫呈極其顯著相關(guān)關(guān)系，部分參數(shù)受水溫影響較大，說明水質(zhì)好壞也受季節(jié)的影響。因此，政府各部門應(yīng)完善相關(guān)的法律法規(guī)，根據(jù)豐水期、平水期、枯水期以及季節(jié)變化調(diào)整工業(yè)廢水的排放量，同時加強(qiáng)監(jiān)管力度，多措并舉，減輕河流的污染負(fù)荷，堅持綠水青山就是金山銀山的綠色發(fā)展理念。