2012—2022 年練江揭陽(yáng)段水質(zhì)狀況及變化趨勢(shì)分析

李曉芳 陳湛峰

（廣東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣東廣州 510308）

1 引言

練江是粵東地區(qū)第三大河流，也是汕頭、揭陽(yáng)兩市的“母親河”，20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，由于低端產(chǎn)業(yè)、落后產(chǎn)能的無(wú)序發(fā)展，練江逐漸成為廣東污染最嚴(yán)重的河流之一。“十三五”以來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的重視及污染治理投入的增加，練江水環(huán)境質(zhì)量實(shí)現(xiàn)階段性好轉(zhuǎn)。

綜合分析不同流域的水環(huán)境質(zhì)量狀況、變化趨勢(shì)和原因，是管理部門科學(xué)合理地制定治理措施的關(guān)鍵，目前常用的定量評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量的方法有單因子評(píng)價(jià)法、污染指數(shù)評(píng)價(jià)法、模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法［1］；水質(zhì)變化趨勢(shì)定量分析方法有斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)法［2］、季節(jié)性Ken－dall 檢驗(yàn)法［3］、Mann－Kendall 檢驗(yàn)法［4］。本文采用2012—2022 年練江連續(xù)11 年的地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)法和斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)法對(duì)練江干流揭陽(yáng)段水環(huán)境質(zhì)量及其變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，旨在為練江流域的水污染防治提供參考和決策依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)域概況

練江流域發(fā)源于揭陽(yáng)市普寧市大南山，在汕頭市潮陽(yáng)區(qū)海門灣入海，干流全長(zhǎng)72 km，流域面積1 353 km2。練江干流揭陽(yáng)段長(zhǎng)29.8 km，流域面積515 km2，流經(jīng)15 個(gè)鎮(zhèn)（街道），常住人口175 萬(wàn)人。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究區(qū)為練江干流揭陽(yáng)段，監(jiān)測(cè)斷面包括干流的下村大橋和青洋山橋斷面，其中下村大橋?yàn)樯嫌伪O(jiān)控?cái)嗝?，青洋山橋?yàn)橄掠谓谊?yáng)與汕頭的交界斷面。本研究采用2012—2022 年練江地表水水質(zhì)的年均值監(jiān)測(cè)結(jié)果，選用高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、化學(xué)需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3－N）、總磷（TP）、氟化物（F）、陰離子表面活性劑（LAS）和硫化物（S）8 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)及趨勢(shì)分析。

2.3 研究方法

2.3.1 單因子污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)法是指將某項(xiàng)污染物實(shí)測(cè)值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，以最差的水質(zhì)單項(xiàng)因子所屬類別作為水質(zhì)的評(píng)價(jià)結(jié)果，其計(jì)算公式為：

式中，F(xiàn)i為單因子污染指數(shù)；Ci為第i 項(xiàng)污染物實(shí)測(cè)值；Cni為第i 項(xiàng)污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.3.2 內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)法

根據(jù)所選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)，按照其實(shí)測(cè)值和標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，其計(jì)算公式為：

式中，F(xiàn)ˉ為所有評(píng)價(jià)指標(biāo)單因子指標(biāo)的平均值；Fimax為評(píng)價(jià)指標(biāo)中污染指數(shù)最大值；Fp為內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。

內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［2］見(jiàn)表1。

表1 內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.3.3 斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)法

秩相關(guān)系數(shù)是描述兩要素之間相關(guān)程度的一種統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，其計(jì)算公式為：

式中，rs為秩相關(guān)系數(shù)；Xi為周期1 到周期N 按濃度值從小到大排列的序號(hào)；Yi為按時(shí)間順序排列的序號(hào)；N 為時(shí)間周期。

如果rs值為負(fù)，則表明污染指標(biāo)隨時(shí)間變化呈下降或減輕趨勢(shì)，反之呈上升或加重趨勢(shì)。rs的絕對(duì)值越接近1，說(shuō)明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)水質(zhì)變化趨勢(shì)越明顯［5］。

3 結(jié)果與分析

練江流域由普寧寒?huà)審街脸标?yáng)海門執(zhí)行GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 練江干流揭陽(yáng)段各項(xiàng)污染因子污染程度

3.1.1 氮磷污染指標(biāo)

河流氮磷污染的表征指標(biāo)主要有NH3－N 和TP等，研究顯示，練江干流揭陽(yáng)段氮磷超標(biāo)較嚴(yán)重。根據(jù)圖1，2012—2022 年下村大橋和青洋山橋斷面的NH3－N 和TP 污染指數(shù)均呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，污染程度逐漸減輕。2012 年以來(lái)，下村大橋斷面除2022 年TP達(dá)標(biāo)外，其余年份NH3－N 和TP 均超標(biāo)，2015 年超標(biāo)最重，污染指數(shù)分別為4.9 和3.3；青洋山橋斷面NH3－N 除2022 年達(dá)標(biāo)外，其余年份均超標(biāo)，2014 年超標(biāo)最重，污染指數(shù)為4.3，TP 在2012—2019 年超標(biāo)，2020—2022 年達(dá)標(biāo)，2015 年污染最重，污染指數(shù)為5.8。

圖1 2012—2022 年練江干流揭陽(yáng)段氮磷污染單因子污染指數(shù)

3.1.2 有機(jī)污染指標(biāo)

河流有機(jī)污染的表征指標(biāo)主要有CODCr，CODMn和BOD5等。根據(jù)圖2，近年來(lái)練江干流揭陽(yáng)段的有機(jī)污染程度明顯減輕。2012—2022 年下村大橋斷面CODMn，CODCr和BOD5的污染指數(shù)均呈逐漸下降趨勢(shì)，其中CODMn和CODCr分別在2016 年、2019 年開(kāi)始達(dá)標(biāo)，BOD5在2012 年、2014 年和2016 年超標(biāo)，其余年份均達(dá)標(biāo)。2012—2022 年青洋山橋斷面的CODMn，CODCr和BOD5的污染指標(biāo)均呈先升后降趨勢(shì)，2012—2015 年呈上升趨勢(shì)，2016—2022 年呈下降趨勢(shì)；其中，CODMn在2016 年開(kāi)始達(dá)標(biāo)，CODCr和BOD5在2012—2016 年、2018 年超標(biāo)，其余年份達(dá)標(biāo)。

圖2 2012—2022 年練江干流揭陽(yáng)段有機(jī)污染單因子污染指數(shù)

3.1.3 其他指標(biāo)

根據(jù)圖3，2012—2022 年下村大橋的LAS 和S均能達(dá)標(biāo)，但LAS 在2016—2018 年出現(xiàn)峰值，濃度顯著高于其余年份；2012—2022 年青洋山橋的LAS和S 均呈下降趨勢(shì)，LAS 在2017 年開(kāi)始達(dá)標(biāo)，S 在2016 年開(kāi)始達(dá)標(biāo)。

圖3 2012—2022 年練江干流揭陽(yáng)段其他指標(biāo)單因子污染指數(shù)

3.2 練江干流揭陽(yáng)段綜合污染狀況

綜合污染狀況采用內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)，根據(jù)公式計(jì)算出練江干流揭陽(yáng)段的內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。根據(jù)圖4，下村大橋在2012—2022 年間的內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)在0.82～3.65 間波動(dòng)，青洋山橋內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)在0.71～4.55 間波動(dòng)，2 個(gè)斷面的水質(zhì)污染均較嚴(yán)重。下村大橋的內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)波動(dòng)下降，污染程度呈波動(dòng)減輕趨勢(shì)，2012—2021 年水質(zhì)受不同程度污染，2022 年好轉(zhuǎn)為較清潔狀態(tài)；與2012 年相比，2022 年指數(shù)下降65.7%。青洋山橋的內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)先升后降，污染程度整體呈減輕趨勢(shì)，2012—2021 年水質(zhì)在輕污染至重污染間波動(dòng)，2014 年和2015 年污染最重，均為重污染，2022 水質(zhì)好轉(zhuǎn)為較清潔狀態(tài)；與2012 年相比，2022年指數(shù)下降72.1%?？梢?jiàn)，練江干流揭陽(yáng)段水質(zhì)階段性好轉(zhuǎn)，污染程度明顯減輕。

圖4 2012—2022 年練江干流揭陽(yáng)段各斷面內(nèi)梅羅綜合指數(shù)

3.3 練江干流揭陽(yáng)段水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

3.3.1 水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

表2 為2012—2022 年練江干流揭陽(yáng)段下村大橋和青洋山橋的內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)與年份的斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)，結(jié)果顯示，下村大橋和青洋山橋的內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)與年份的斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)均為負(fù)值，說(shuō)明2 個(gè)斷面的水質(zhì)均呈改善趨勢(shì)，其中青洋山橋在置信水平99%時(shí)具有顯著意義，水質(zhì)改善趨勢(shì)明顯。

表2 練江干流揭陽(yáng)段內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量指數(shù)與年份的斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)

表3 為2012—2022 年練江干流揭陽(yáng)段各指標(biāo)污染指數(shù)與年份的斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)，結(jié)果表明：下村大橋的CODMn，CODCr和BOD5在置信水平99%時(shí)具有顯著意義，污染指數(shù)下降趨勢(shì)顯著，TP 和S 在置信水平95%時(shí)具有顯著意義，污染指數(shù)下降趨勢(shì)明顯；青洋山橋的8 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)均在置信水平99%時(shí)具有顯著意義，且污染指數(shù)下降趨勢(shì)顯著。說(shuō)明2012—2022 年練江干流揭陽(yáng)段水質(zhì)呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，且下游青洋山橋的水質(zhì)改善程度更大。

表3 練江干流揭陽(yáng)段各項(xiàng)污染物污染指數(shù)與年份的斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)

3.3.2 水質(zhì)好轉(zhuǎn)原因分析

“十三五”以來(lái)，為深入打好練江流域綜合整治污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，廣東省、揭陽(yáng)市、普寧市一方面聚焦重點(diǎn)精準(zhǔn)施策，持續(xù)推進(jìn)污水收集處理設(shè)施建設(shè)，加快推進(jìn)污水處理廠配套管網(wǎng)和雨污分流管網(wǎng)建設(shè)，切實(shí)削減入河污染量；另一方面推動(dòng)企業(yè)入園集中生產(chǎn)，集中治污，集中管理，確保工業(yè)廢水集中處理，達(dá)標(biāo)排放；此外，還組織專業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)對(duì)干支流進(jìn)行全面排查，因地制宜地對(duì)黑臭支流進(jìn)行整治，降低支流對(duì)干流水質(zhì)的負(fù)面沖擊。

4 結(jié)論

2012—2022 年，練江干流揭陽(yáng)段的超標(biāo)項(xiàng)目有NH3－N，TP，CODMn，CODCr，BOD5，LAS，S 等；各斷面主要污染項(xiàng)目如NH3－N，TP，CODMn，CODCr和BOD5的污染指數(shù)均呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明練江干流揭陽(yáng)段水質(zhì)明顯改善。

2012—2022 年，練江干流揭陽(yáng)段的綜合污染指數(shù)明顯下降，下村大橋和青洋山橋斷面的水質(zhì)均呈改善趨勢(shì)，污染程度大大減輕，其中青洋山橋的水質(zhì)改善程度更明顯。水質(zhì)改善的主要原因是廣東省積極推進(jìn)練江流域污染綜合治理，堅(jiān)持源頭減污、源頭截污和雨污分流，推動(dòng)練江整治取得階段性成效。