泗河水質變化與影響因素分析

　　摘要：選取泗河流域1980—2019年的高錳酸鹽指數、氨氮、總磷和總氮水質監測數據，對近40a泗河流域水質年際變化及污染情況進行比較;采用綜合水質標識指數法、水質綜合污染指數法及內梅羅指數法，對泗河水質進行綜合評價，分析流域社會、經濟發展對泗河水質的綜合影響。結果表明：1980—2019年間各監控站點高錳酸鹽指數、氨氮、總磷和總氮濃度的年平均值總體呈先增大、后減小趨勢，綜合水質標識指數由1.600增大至15.926、再減小至4.221，水質綜合污染指數由0.10增大至27.40、再減小至1.13，內梅羅指數由0.12增大至54.24、再減小至1.58;泗河水體高錳酸鹽指數和氮、磷營養鹽含量在空間分布上差異較小。

　　關鍵詞：水質評價;綜合水質標識指數;內梅羅指數;時空分布;泗河

　　隨著社會、經濟發展，人類生產活動頻繁，工農業活動密集和城鎮生活污水排放激增，導致流域環境中的營養物質迅速積累，流域內營養負荷增加[1-2]。大量氮、磷營養元素輸入河流，使浮游植物生產力提高[3]，水體含氧量下降，導致水體富營養化和河口水質退化[4-5]。因此，流域水體的健康狀況與水質變化趨勢引起了社會越來越廣泛的關注。

　　泗河是“南水北調”東線工程最大調蓄湖南四湖的主要入湖河流之一[6]，流域內城鎮眾多，工業發達，曾有大量工業廢水和生活污水以點源形式排放到河內[7]。同時，河流兩岸的土地利用類型主要為耕地，流域內畜禽養殖量較大，面源污染亦十分嚴重[8-9]。

　　經過多年廢水排放監管和流域綜合治污，泗河水體有機質及氮、磷營養鹽的含量發生了較大變化。此前大量的研究大多關注泗河流域重金屬污染情況[10-11]，或是泗河某幾年水質變化情況[12-13]，對連續多年水質變化趨勢和污染物時空分布分析較少，因此，針對泗河流域近40a的社會發展，研究其多年水質變化影響因素及污染物時空分布規律是十分必要的。

　　本文中選取高錳酸鹽指數(CODMn)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)和總氮(TN)4個水質指標，對1980—2019年泗河流域水質年際變化進行比較，討論水質變化趨勢;采用綜合水質標識指數法、水質綜合污染指數法及內梅羅指數法，對泗河水質進行綜合評價;對泗河流域污染來源、時空分布及年內變化進行分析，同時探討流域管理措施對泗河水質變化的影響，以期為該流域水資源綜合管理及水環境改善提供依據。

　　1研究區域與數據來源

　　1.1研究區域概況

　　泗河發源于山東省新泰市東南太平頂山西麓上峪村東黑峪山，于濟寧新閘南泄入南四湖。河流長度為169km，流域面積為2383.6km2，多年平均流量為12.2m3/s。根據泗河流域地理環境特征及污染源空間分布特征，2017年自泗河上游至下游在干流布設5個采樣斷面。所有樣點采用全球定位系統(GPS)定位。

　　1.2數據來源

　　為了研究泗河水質的時間變化規律，對來自水文局水文監測站數據、泗水縣紅旗閘地表水監測數據[14]及其他文獻資料數據[12-13,15]，進行篩選和整理，統計出1980—2019年間各指標的平均含量。1980—2019年泗河水質年際變化監測指標包括CODMn、NH3-N、TP和TN，2017年泗河紅旗閘監測斷面年內水質變化監測指標包括重鉻酸鹽指數(CODCr)和NH3-N。

　　2研究方法

　　1980—2019年泗河年際水質變化趨勢，其中TN、TP濃度年均值部分數據缺失，選擇較為連續的數據進行年際水質趨勢評價。CODMn濃度年均值呈現先增大、后減小的趨勢，濃度最小值出現在1981年(0.7mg/L)，之后逐步增大并具有一定的波動性，2001年達到最大(512.6mg/L)，之后又波動下降，2019年為4.14mg/L。

　　NH3-N則呈現3個明顯的峰值：1995年峰值，6.56mg/L;1997年峰值，11.4mg/L;2000年峰值，9.56mg/L;1997年峰值略大于1995年和2000年峰值。泗河水體CODMn和NH3-N含量主要受工農業廢水和生活污水影響。1995—2004年CODMn和NH3-N的濃度年平均值較大，原因主要是泗河流域內城鎮眾多，隨著社會、經濟發展，大量未經處理的生活污水、農用廢水及沿岸企業污水未達標排放[19]。

　　2004年之后，CODMn和NH3-N濃度平均值年際變化較小，CODMn濃度呈小幅度下降趨勢，可能與國家水利部―十一五‖規劃提出的水污染防治工作順利開展有關。TP濃度總體表現出下降趨勢：峰值出現在2005—2006年，年平均最大值出現在2005年(0.56mg/L)，之后快速下降，2008年以后濃度略有回升。至2019年，泗河TP濃度年均值為0.26mg/L，較2005年的峰值下降了53.57%。

　　TN濃度的變化趨勢與TP較為相似，總體呈下降趨勢。但有兩個明顯的峰值：2010年峰值(5.43mg/L)和2014年峰值(5.09mg/L)。TN濃度年平均最大值出現在2010年，自2014年開始快速下降，2019年濃度降至1.93mg/L，下降率為64.46%。河流中磷的含量主要受2種因素影響，即農業生產活動中的磷酸鹽礦物肥料和污水排放[20-21]。泗河流域土地使用以農業為主，耕地比重占流域面積的64.11%[22]。TP在2000—2007年濃度較大，與當時農藥化肥大量使用有關[22]。

　　TN的濃度年平均值在2009—2011年較大，可能是由于農藥的過量使用造成土壤板結，土壤肥力下降，土壤中過剩的氮、磷營養元素隨降水、灌溉進入河流[23]，導致泗河水體受到污染。自2008年以來，TN和TP濃度年平均值總體均呈現下降趨勢，這可能與泗河及其主要支流實施截污導流和污水資源化，有效削減入河排污量有關[22]。

　　泗河水質變化及綜合水質類別判定，泗河流域水體綜合水質標識指數和水質綜合污染指數均呈現先增大、后減小的變化趨勢，說明近年來水體健康狀態表現為逐漸優化的演變趨勢。2個指數在1995—2004年數值較大，并且在2000年出現最大值，表明水體功能已受到嚴重危害，水質污染現象嚴重。2009年之后泗河水質明顯改善，原因是全流域不斷推進―治用保‖策略和泗河綜合開發規劃建設。

　　至2019年，泗河流域綜合水質標識指數達到4.221，屬于Ⅳ類水，水質改善效果明顯，泗河流域綜合管理取得一定成效，但水質綜合污染指數評價仍為污染狀態。在參與評價的指標中，有2個指標劣于水環境功能區標準，分別為TN和TP。其原因可能是泗河流域耕地面積大，城鎮眾多，生活污水，化肥、農藥殘留，工業廢水和畜禽養殖業用水未達標排放，或未經處理直接隨降雨、灌溉進入河流，造成泗河水體污染[13,26]。

　　4結論

　　1980—2019年，泗河流域水體CODMn、NH3-N、TN和TP的濃度年平均值總體呈先增大、后減小趨勢。CODMn和NH3-N濃度年均值在1995—2004年數值較大，TN和TP的濃度年均值在2010年以前數值較大，變化趨勢相對平緩。

　　水質檢測論文范例：生活飲用水水質檢測的重要性分析

　　從綜合水質評價結果來看，泗河綜合水質標識指數由1.600增大至15.926、再減小至4.221，水質綜合污染指數由0.10增大至27.40、再減小至1.13，內梅羅指數由0.12增大至54.24、再減小至1.58。從污染物空間分布情況來看，泗河水體中CODMn和氮、磷營養鹽含量在空間分布上差異較小。2019年泗河水體達到地表水Ⅳ類標準，水質得到一定改善。南四湖近40a年來水質改善效果明顯，泗河流域綜合管理措施具有一定成效。

　　參考文獻：

　　[1]VILMINL,MOGOLLONJM,BEUSENAHW,etal.Formsandsubannualvariabilityofnitrogenandphosphorusloadingtoglobalrivernetworksoverthe20thcentury[J].GlobalandPlanetaryChange,2018,163:67-85.

　　[2]WUN,LIUSM,ZHANGGL,etal.AnthropogenicimpactsonnutrientvariabilityinthelowerYellowRiver[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2020,755(Pt1):142488.

　　[3]JARVIEHP,SMITHDR,NORTONLR,etal.PhosphorusandnitrogenlimitationandimpairmentofheadwaterstreamsrelativetoriversinGreatBritain:anationalperspectiveoneutrophication[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2018,621:849-862

　　[4]DUPASR,DELMASM,DORIOZJM,etal.AssessingtheimpactofagriculturalpressuresonNandPloadsandeutrophicationrisk[J].EcolIndic,2015,48:396-407.

　　作者：齊家蕙1，楊麗原1，張游2,3，江丹丹2,3，趙婷婷2,3

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