嶗山區(qū)地表水環(huán)境質(zhì)量分析與評價

陳 芳，范明晶，賈智海

(青島市生態(tài)環(huán)境局嶗山分局，山東 青島 266000)

隨著城市工業(yè)發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市工業(yè)廢水和生活污水排放量增加迅速，導(dǎo)致城市地表水環(huán)境惡化明顯，地表水質(zhì)狀況備受關(guān)注[1-2]，地表水的環(huán)境保護(hù)和污染源治理是我國城市化進(jìn)程中亟待解決的重要問題。水質(zhì)評價與污染特征研究是水環(huán)境治理及水資源保護(hù)的基礎(chǔ)性工作，客觀及時地對城市地表水質(zhì)量作出評價，掌握水體污染狀況，揭示水體質(zhì)量發(fā)展規(guī)律，對城市水污染治理、水環(huán)境規(guī)劃及水環(huán)境管理具有重要意義[3-4]。

本研究以青島市嶗山區(qū)2015～2019年主要地表水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行單因子評價和綜合污染指數(shù)評價分析，找出影響地表水質(zhì)量的主要負(fù)面環(huán)境因素，探討地表水環(huán)境污染問題的解決方案。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

青島市嶗山區(qū)位于山東南部沿海，青島市東南部，屬中緯度北溫帶海洋季風(fēng)型大陸性氣候。轄區(qū)地表水類型主要是水庫與河流，主要有白沙河、張村河、五龍河、曉望河等季節(jié)性河流，除汛期外，平時多數(shù)河流干枯斷流。其中張村河是青島市一條重要的城區(qū)河道，沿岸分布有23個行政村和近百家工業(yè)企業(yè)以及國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)。嶗山區(qū)是青島市的重要飲用水源地，有小型水庫24座，均分布在山地丘陵的山谷之間。其中較大的水庫有大石村水庫、大河?xùn)|水庫、流清河水庫、泉心河水庫，這四座水庫總庫容約1 300萬立方米，占全區(qū)水庫總庫容的79%。

1.2 樣品采集

嶗山區(qū)地表水類型主要是水庫與河流。按照青島市環(huán)境監(jiān)測計劃，每月對嶗山區(qū)飲用水水源地，包括大河?xùn)|水庫、大石村水庫、流清河水庫、泉心河水庫人工取樣監(jiān)測一次，監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置于水庫入口、出口各1個（見圖1）。監(jiān)測項目29個，包括pH值、總硬度、溶解氧、透明度、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、化學(xué)需氧量、揮發(fā)酚、石油類、糞大腸桿菌等。張村河每月人工取樣監(jiān)測一次，白沙河和五龍河每季度人工取樣監(jiān)測一次，監(jiān)測項目23個，比水庫型地表水監(jiān)測指標(biāo)少了糞大腸桿菌、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽等6項。地表水常規(guī)監(jiān)測項目樣品的采集與分析工作由嶗山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站按照國家標(biāo)準(zhǔn)《GB 3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。

圖1 嶗山區(qū)地表水采樣點(diǎn)位圖

1.3 評價標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)

采用《GB 3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對嶗山區(qū)地表水進(jìn)行水質(zhì)類別評價。根據(jù)嶗山區(qū)水功能區(qū)劃，大河?xùn)|水庫、大石村水庫、流清河水庫、泉心河水庫，白沙河和五龍河執(zhí)行地表Ⅲ類目標(biāo)水質(zhì)，張村河執(zhí)行V類目標(biāo)水質(zhì)。

嶗山區(qū)地表水2015～2019年監(jiān)測數(shù)據(jù)中，汞、砷、硒、鉛、鎘、六價鉻、氰化物、陰離子洗滌劑等為未檢出或微量，總氮不參與水質(zhì)類別評價。根據(jù)嶗山區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀和例行監(jiān)測指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果，篩選出pH值、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮和總磷5項能代表嶗山區(qū)地表水水質(zhì)狀況的監(jiān)測指標(biāo)作為評價指標(biāo)。

1.4 評價方法

1.4.1 單因子評價法

單因子評價法是《GB 3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的地表水水質(zhì)評價方法。取每個監(jiān)測斷面的年均值作為評價指標(biāo)，將各監(jiān)測指標(biāo)實(shí)測值與國家規(guī)定相應(yīng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行比對，確定每項指標(biāo)所達(dá)水質(zhì)類別，選取污染最嚴(yán)重指標(biāo)的類別作為該斷面水質(zhì)類別[5-6]。在所有參評水質(zhì)指標(biāo)中，如某一項指標(biāo)超標(biāo)，則所屬水域不符合相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項目標(biāo)準(zhǔn)限值（mg/L）

1.4.2 綜合污染指數(shù)法

綜合污染指數(shù)法在地表水水質(zhì)評價中應(yīng)用較多[6-8]。本研究選取等權(quán)重綜合污染指數(shù)，評價嶗山區(qū)地表水各斷面相對污染程度，即采用各水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)測值與其評價標(biāo)準(zhǔn)之比，作為單項污染指數(shù)（Pij），然后通過等權(quán)重平均得到綜合污染指數(shù)（Pj）。地表水綜合污染指數(shù)計算方法如下：

公式中：

Pj—j斷面水污染綜合指數(shù)；

Pij—j斷面i項污染物的污染指數(shù)；

Cij—j斷面i項污染物的年平均值；

Ci0—i項污染物評價標(biāo)準(zhǔn)值；

n—參與評價污染物項數(shù)。

2 結(jié)果與討論

根據(jù)綜合污染指數(shù)評價得出嶗山區(qū)主要地表水水質(zhì)綜合評價結(jié)果如表2。

表2 2015～2019年嶗山區(qū)地表水各斷面水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果及綜合污染指數(shù)（mg/L）

2.1 水質(zhì)類別評價

從表2可以看出，嶗山區(qū)地表水呈弱堿性，除泉心河水庫2018年的pH值和流清河水庫2018年的pH值略低于7外，其他年份各地表水?dāng)嗝鎝H值均在7～8之間。其中張村河2018年的pH值最高，達(dá)到7.95。

從表2中湖庫型地表水?dāng)嗝姹O(jiān)測值來看，嶗山區(qū)水庫型地表水都能達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類目標(biāo)水質(zhì)。其中大石村水庫受總磷指標(biāo)影響，2015年和2019年為Ⅲ類水質(zhì)，2016年至2018年水質(zhì)為Ⅱ類水質(zhì)；大河?xùn)|水庫2015年除總磷指標(biāo)外，其他指標(biāo)均達(dá)Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，判定為Ⅲ類水質(zhì)。2016年至2019年各監(jiān)測指標(biāo)值均達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為Ⅱ類水質(zhì)；流清河水庫和泉心河水庫2015年至2019年5年間均為Ⅱ類水質(zhì)，均優(yōu)于目標(biāo)水質(zhì)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

從表2各河流型地表水?dāng)嗝姹O(jiān)測值來看，張村河水質(zhì)從2015年到2019年各項污染物指標(biāo)改善趨勢明顯。張村河2016年斷流，2015年和2017年分別因五日生化需氧量和氨氮超標(biāo)，判定為劣V類水質(zhì)，2018年水質(zhì)達(dá)V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2019年為Ⅳ類水質(zhì)，優(yōu)于目標(biāo)水質(zhì)。白沙河有三年斷流，2017年達(dá)到Ⅲ類目標(biāo)水質(zhì)，2018年為Ⅱ類水質(zhì)；五龍河兩年斷流，2017年至2019年均為Ⅱ類水質(zhì)，優(yōu)于目標(biāo)水質(zhì)。

2.2 水質(zhì)綜合評價分析

從表2可以看出嶗山區(qū)湖庫型地表水2015～2019年均達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類目標(biāo)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，綜合污染指數(shù)在0.19～0.37之間，水質(zhì)較穩(wěn)定，水質(zhì)狀況良好。嶗山區(qū)各水庫分布在嶗山風(fēng)景區(qū)內(nèi)，水庫附近存在村莊與果園，附近村民生產(chǎn)生活對水庫水質(zhì)帶來了一定程度的負(fù)面影響。

嶗山區(qū)河流型地表水中，綜合污染指數(shù)最高的是張村河，其水質(zhì)狀況在2015年和2017年為劣V類水質(zhì)，其中2015年綜合污染指數(shù)高達(dá)1.7，之后逐年降低，2019年綜合污染指數(shù)最小為0.54。張村河由于河道流經(jīng)社區(qū)多，河道兩岸工商業(yè)發(fā)展迅速，2015年以前由于張村河河道兩岸的污水管網(wǎng)配套不完善，存在生活污水溢流、倒灌現(xiàn)象，嚴(yán)重影響張村河水質(zhì)。近年來通過截污分流，新增了集中污水處理設(shè)施，張村河水質(zhì)得到了明顯改善。白沙河和五龍河位于嶗山風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)，流經(jīng)社區(qū)少，水質(zhì)綜合污染指數(shù)在0.30～0.52之間，水質(zhì)均達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類目標(biāo)水質(zhì)，水質(zhì)狀況良好。

3 結(jié)論與建議

（1）通過分析2015～2019年嶗山區(qū)地表水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，嶗山區(qū)地表水pH值呈弱堿性。湖庫型地表水均能達(dá)到或優(yōu)于目標(biāo)水質(zhì)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)斷面為Ⅱ類水質(zhì)，總磷是影響水質(zhì)類別的主要指標(biāo)。河流型地表水中張村河水質(zhì)2015年和2017年為劣V類水質(zhì)，其他年份達(dá)到或優(yōu)于V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，五日生化需氧量和氨氮是影響嶗山區(qū)河流型地表水水質(zhì)類別的主要指標(biāo)。其他河流水質(zhì)均能達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類目標(biāo)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）嶗山區(qū)湖庫型地表水中各項評價指標(biāo)在2015～2019年五年間的年度變化均呈整體下降趨勢，中間略有回升。旅游區(qū)農(nóng)家宴的興起對水庫水質(zhì)影響較大，高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮和總磷是影響嶗山區(qū)湖庫型地表水水質(zhì)的主要污染物指標(biāo)。通過完善污水管網(wǎng)和增加污水模塊集中處理等方式，能有效處理農(nóng)家宴餐飲廢水，提升水庫水質(zhì)。河流型地表水張村河各項評價指標(biāo)在2015～2019年間整體下降趨勢明顯，張村河兩岸分布的社區(qū)和工商業(yè)企業(yè)較多，污水管網(wǎng)配套不完善，導(dǎo)致河道兩岸生產(chǎn)生活污水影響河道水質(zhì)，五日生化需氧量和氨氮是嶗山區(qū)河流型地表水水質(zhì)的主要污染物指標(biāo)。

（3）通過對綜合污染指數(shù)進(jìn)行分析，嶗山區(qū)湖庫型地表水綜合污染指數(shù)在 0.19～0.37之間，水質(zhì)較穩(wěn)定，水質(zhì)狀況良好。嶗山區(qū)河流型地表水中，白沙河和五龍河水質(zhì)較穩(wěn)定，這兩條河流的水質(zhì)綜合污染指數(shù)在0.30～0.52之間，水質(zhì)均達(dá)到或優(yōu)于目標(biāo)水質(zhì)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。綜合污染指數(shù)最高的是張村河，其河道兩岸生產(chǎn)生活給水質(zhì)帶來較大負(fù)面影響，其中2015年和2017年為劣V類水質(zhì)，2015年綜合污染指數(shù)高達(dá)1.7，通過有效治理措施綜合污染指數(shù)逐年降低，2019年綜合污染指數(shù)最小為0.54，達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)。截污分流、完善配套市政污水管網(wǎng)、新建污水處理廠、增加污水集中處理能力等措施的實(shí)施，對張村河水質(zhì)改善效果顯著。

（4）2015～2019年間，嶗山風(fēng)景區(qū)內(nèi)因旅游業(yè)興起的農(nóng)家宴影響了水庫水質(zhì)，通過逐步完善風(fēng)景區(qū)內(nèi)污水管網(wǎng)和污水模塊集中處理等方式，水庫中各項常規(guī)污染物濃度值下降明顯。嶗山風(fēng)景區(qū)作為青島市的重要旅游資源，在開發(fā)利用的同時，應(yīng)充分考慮旅游業(yè)對風(fēng)景區(qū)內(nèi)地表水的負(fù)面影響，要制定科學(xué)的治污措施和生態(tài)規(guī)劃。

（5）加強(qiáng)面源污染控制是提高嶗山區(qū)地表水水質(zhì)的有效途徑。對風(fēng)景區(qū)內(nèi)無法遷出的村莊推廣成熟的施肥和施藥技術(shù)，提高化肥和農(nóng)藥的效率，減少對環(huán)境的影響。建議政府加大投資，增強(qiáng)污水集中處理設(shè)施能力的同時，完善污水管網(wǎng)支管網(wǎng)配套工程，提高生活污水收集率和處理率，避免農(nóng)村地區(qū)污水集中處理設(shè)施負(fù)荷低，污水收集率不高的問題。推廣更加高效合理的農(nóng)村污水處理模塊，減少農(nóng)村地區(qū)生活污水的直排環(huán)境。