清澗河2018—2020年水質變化特征及污染評價

＊梁麗娥 劉美琪

（延安大學建筑工程學院 陜西 716000）

水是一切生物賴以生存的物質基礎，是國民經濟可持續發展不可或缺的重要資源[1]。近年來隨著經濟快速發展和人類活動加劇，入河污染物不斷增加，導致河流水體惡化，水生態環境受到威脅。學者們針對河流污染特征[2-3]、污染成因[4-5]、水質評價[6-7]、水體修復[8-9]進行了大量的研究，為河流水體治理及生態環境修復做出了巨大貢獻。清澗河作為黃河的一級支流，為延安市經濟發展和居民生活提升做出了巨大貢獻。近年來隨著經濟發展和人類活動加劇，入河污染物不斷增加，水質惡化，生態環境受到威脅。為了解清澗河水質狀況，分析2018—2020年各水質指標變化特征，并運用綜合污染指數法進行污染程度評價，旨在弄清清澗河污染現狀，對清澗河污染治理和水生態修復具有重要的意義。

1.材料與方法

(1)研究區概況

清澗河流域地處延安市東北區域，屬入黃河一級支流，發源于子長市李家岔鄉周家崄，古稱辱（溽）水、秀延水、吐延川，在清澗縣以上稱秀延河，以下始稱清澗河。清澗河在子長縣以上為上游段，清澗縣（榆林市）為中游段，延川縣以下為下游段。延安市清澗河境內流程137km，流域面積達3018.42km2。流域內有子長、延川兩個水文站，年平均降雨量分別為510.9mm和488.7mm，平均徑流量分別為3963.6萬立方米和14111萬立方米。清澗河流域屬溫帶大陸性季風氣候，冬季寒冷干燥，夏季氣候炎熱，降雨集中，年平均氣溫9.9℃，年日照時數2448.6h，年平均風速1.7m/s。主要入河支流有中山川、永坪川、拓家川等8條。

(2)樣品采集與處理

選取清澗河出境斷面楊家畔斷面為控制監測點，如圖1所示。2018—2020年連續監測三年，樣品采集時利用GPS定位，在每個采樣點水面以下0.5m處采集水樣1000ml，并利用梅特勒（SG8-ELK，SG9-ELK）多參數筆現場測定pH、電導率、水溫、溶解氧等水體理化參數。總氮（TN）濃度采用堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法測定，總磷（TP）濃度采用鉬銻抗分光光度法測定[10]。

圖1 采樣點圖

(3)評價方法

①單因子評價法

單因子評價法是對單個污染因子進行單獨評價，無量綱，是最簡單的水質評價方法，但是該方法具有“一票否決”的特點，難以客觀反應水環境質量[11]。計算公式如下：

式中：m—單因子指數，m＞1表示該指標超標，水體污染，m≤1，表示該指標未超標，水體未受污染[12]；Ci—第i項因子的實測值；C0—第i項因子的標準值，本文采用地表水Ⅲ類水質標準。

②綜合污染指數法

綜合污染指數法是以《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）為評價標準，先計算出單因子污染指數，再計算綜合污染指數，進而判別水體受污染程度[13-14]。計算公式如下：

式中：Ci—某污染物實測濃度；Si—相應類別標準值，本文采用地表水Ⅲ類水質標準；Pi—第i種污染物單項污染指數；P—綜合污染指數，分級標準見表1。

表1 綜合污染指數P分級標準

2.結果與討論

(1)清澗河水質變化特征

清澗河2018—2020年水質變化如表2和圖2所示。COD變化范圍為10～44mg/L，BOD5變化范圍為2.20～9.30mg/L，NH4-N變化范圍為0.03～10.60mg/L，TP變化范圍為0.04～0.6mg/L，TN變化范圍為1.57～17.7mg/L。根據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）。

表2 清澗河2018—2020年各水質指標含量

2018年清澗河水質為劣V類，COD年平均值為22mg/L，BOD5年均值為4.23mg/L，NH4-N年均值為2.15mg/L，TP年均值為0.22mg/L，TN年均值為7.18mg/L；2019年水質亦為V類水質，COD年平均值為22.33/L，BOD5年均值為3.8mg/L，NH4-N年均值為2.05mg/L，TP年均值為0.20mg/L，TN年均值為6.98mg/L；2020年年均水質達到Ⅲ類，COD年平均值為18.42mg/L，BOD5年均值為3.26mg/L，NH4-N年均值為0.81mg/L，TP年均值為0.14mg/L,TN年均值為6.26mg/L。從圖2可以看出，2018—2020年各水質指標變化趨勢基本一致，枯水期水質總體較差，各年1—6月水質均為V類到劣V類，枯水期河道基流小，水體自凈能力差，環境容量低；加之陜北特殊的地理條件，居民沿河而居，生活污水、畜禽養殖污廢水、農業種植污染物等隨徑流入河，同時當地環保基礎設施和居民環保意識有待進一步提升。綜上因素導致1—6月各水質指標含量高，水質差。

圖2 2018—2020年BOD5和NH4-N變化趨勢

圖3 2018—2020年COD和TP變化趨勢

圖4 2018—2020年TN變化趨勢

(2)清澗河水質污染評價

①單因子評價法

利用單因子評價法對清澗河水質進行評價，結果如表3所示。2018年各污染因子m平均值均大于1，表明水體受到污染，主要污染因子為TN。2019年各污染因子m平均值除BOD5外均大于1，表明水體受到污染，主要污染因子也為TN。2020年各污染因子m平均值除TN外均小于1，水環境質量有所改善，但TN污染較為嚴重。因此在河流治理過程中，應減少N源輸入，提升水質。

表3 單因子評價結果

②綜合污染指數法

利用綜合污染指數法對清澗河水質進行評價，2018—2020年綜合污染指數P的變化范圍為0.86～7.13，平均值為2.28，呈現嚴重污染狀態。從圖5可以看出，綜合污染指數總體呈現下降趨勢，說明水質不斷好轉。綜合污染指數P變化趨勢與各水質指標變化趨勢基本一致，在年內枯水期較高，豐水期較低，主要因為豐水期雨量充沛，河道生態基流較大，水體自凈能力提高。2018年綜合污染指數P變化范圍為1.02～7.13，平均值2.74，呈現嚴重污染狀態；2019年綜合污染指數P變化范圍為1.12～5.36，平均值2.53，呈現嚴重污染狀態；2020年綜合污染指數P變化范圍為0.86～3.27，平均值1.92，呈現嚴重污染狀態，但是較2018年和2019年，綜合污染指數P明顯下降，主要因為近幾年環保措施不斷加強，居民環保意識逐漸提升，入河污染物減少，水質明顯提升。2020年10月清澗河綜合污染指數P最小，為0.86，呈現污染狀態。因此，2018年到2020年，清澗河水質不斷提升，但是仍呈現污染狀態，應高度重視，加大治理措施，加強清澗河水生態修復與水環境保護。

圖5 清澗河綜合污染指數P變化特征

3.結論

對清澗河2018—2020年水質變化特征進行分析，COD變化范圍為10～44mg/L，BOD5變化范圍為2.20～9.30mg/L，NH4-N變化范圍為0.03～10.60mg/L，TP變化范圍為0.04～0.6mg/L，TN變化范圍為1.57～17.7mg/L。根據《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002），2018年水質為劣V類，2019年水質為V類，2020年水質達到Ⅲ類，各水質指標在枯水期含量較高，豐水期含量較低，水質總體較差。對清澗河水質進行評價，單因子評價法顯示2018—2020年清澗河處于污染狀態，主要污染物為TN。綜合污染指數法顯示，2018—2020年綜合污染指數P的變化范圍為0.86～7.13，平均值為2.28，呈現嚴重污染狀態。綜合污染指數P總體呈現下降趨勢，變化特征與各水質指標一致，枯水期＞豐水期。2018年到2020年，清澗河水質有所提升，但是仍呈現污染狀態，應高度重視，加大治理措施。