喬 俊，陳希堯，孟雙明，劉建婧，楊家琪，王 新，郭 永*

（1.山西大同大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，山西大同037009；2.上海市計量測試技術(shù)研究院，上海201203）

松花江黑龍江段水質(zhì)評價及變化趨勢分析

喬 俊1，陳希堯2，孟雙明1，劉建婧1，楊家琪1，王 新1，郭 永1*

（1.山西大同大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，山西大同037009；2.上海市計量測試技術(shù)研究院，上海201203）

本文以松花江黑龍江段5個斷面水質(zhì)為目標(biāo)，采用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法對其在2003-2010年間的水質(zhì)進行了綜合評價。結(jié)果表明，高錳酸鹽指數(shù)和總磷在松花江黑龍江段超標(biāo)頻次較高，超標(biāo)程度較深，是影響松花江水質(zhì)的主要污染物。同時應(yīng)用Speraman秩相關(guān)系數(shù)法對松花江黑龍江段5個斷面在近8年間的水質(zhì)變化趨勢進行探究，分析結(jié)果表明松花江黑龍江段5個斷面中江南屯斷面水質(zhì)呈顯著好轉(zhuǎn)趨勢，其它4個斷面水質(zhì)比較穩(wěn)定。

水質(zhì)評價；水質(zhì)變化趨勢；松花江

現(xiàn)今，我國正處在經(jīng)濟快速增長和城市化高速發(fā)展時期，生態(tài)系統(tǒng)尤其是水生生態(tài)系統(tǒng)正承受著越來越大的壓力。國家環(huán)保部在2011年度《中國環(huán)境狀況公報》中指出，我國地表水污染情況依然較重，松花江、淮河、海河、遼河、長江、黃河、珠江、浙閩片河流、西南諸河和內(nèi)陸諸河十大水系的469個國控監(jiān)測斷面中，IV~V類及劣V類水質(zhì)的斷面比例分別達到了25.3％ 和13.7％[1]。水體污染會致使水體喪失其生態(tài)功能，并會引起或?qū)е轮卮蟮纳鷳B(tài)環(huán)境問題，給人類的健康和社會的良性發(fā)展帶來嚴(yán)重威脅。因此，監(jiān)測和評價地表水質(zhì)，防治流域的地表水污染，具有非常重要的意義。

松花江發(fā)源于中、朝交界的長白山天池，流向西北在扶余縣岔河附近與嫩江匯合，后折向東流稱松花江干流，在同江附近匯入黑龍江，最后在俄羅斯境內(nèi)的鄂霍次克海注入太平洋。松花江全長1 927 km，跨越遼寧、吉林、黑龍江和內(nèi)蒙古4省區(qū)。長期以來，松花江接納沿途工業(yè)和城鎮(zhèn)排放的污水，對其水質(zhì)造成了影響。本研究對松花江黑龍江段2003-2010年的水質(zhì)進行評價，并重點研究了松花江這段時間的水質(zhì)變化趨勢，為松花江流域水環(huán)境防治提供依據(jù)。

1 法和資料

1.1 松花江水質(zhì)監(jiān)測資料的來源

松花江黑龍江段國控、省控水質(zhì)監(jiān)測斷面眾多，本文選取具有代表性的三岔河、肇源、大頂子山、江南屯和同江5個斷面進行評價。5個斷面在2003-2010年間的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于《黑龍江省環(huán)境質(zhì)量報告（2006-2010）》。水質(zhì)評價指標(biāo)選定為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷和溶解氧共4項（其中2003-2005年間部分?jǐn)嗝婵偭椎臄?shù)據(jù)缺失），利用各項數(shù)據(jù)的年均值進行地表水質(zhì)綜合評價并分析水質(zhì)在該期間變化的趨勢。

1.2 水質(zhì)評價方法

建立合適的水質(zhì)綜合評價方法一直是水質(zhì)評價研究的熱點。已被報道的方法有層次分析法[2-3]、模糊評價法[4-5]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[6]、灰度系統(tǒng)法[7]和綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法[8-9]等。這些方法中以綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法應(yīng)用起來最為方便，并可較準(zhǔn)確地對河流的綜合水質(zhì)進行定性、定量評價[10]，本研究采用此法進行。

應(yīng)用該法首先需要確定單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)P，P的各項組成如下：

Pi的各項組成含義及具體的計算方法詳見徐祖信等的研究[8]，總的來講Pi數(shù)值越大，表示第i項監(jiān)測指標(biāo)的水質(zhì)污染越嚴(yán)重。

Pi值確定后，以此為基礎(chǔ)可確定某斷面的綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)I：

I指數(shù)各項的含義及具體計算過程詳見徐祖信等的研究[9]?？偟膩碇v，I數(shù)值越大 說明水質(zhì)越差。

1.3 水質(zhì)變化趨勢分析方法

采用我國環(huán)保部公布的《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法》中推薦的Spearman秩相關(guān)系數(shù)法對目標(biāo)河段的地表水水質(zhì)變化趨勢進行分析，根據(jù)計算結(jié)果可判斷在評價時間段內(nèi)地表水水質(zhì)是否呈顯著好轉(zhuǎn)、顯著惡化或水質(zhì)變化平穩(wěn)[11]。

2 結(jié)果和討論

2.1 松花江黑龍江段各斷面水質(zhì)評價

采用單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法，對松花江黑龍江段在2003-2010年間各斷面水質(zhì)進行評價的結(jié)果在表1中列出。結(jié)合松花江黑龍江段各斷面的水質(zhì)功能區(qū)劃類別（表1），參與水質(zhì)評價的4項水質(zhì)指標(biāo)在8年里都達標(biāo)的斷面只有江南屯，其余4個斷面水質(zhì)均存在不同程度的超標(biāo)，超標(biāo)的水質(zhì)指標(biāo)為氨氮、總磷和高錳酸鹽指數(shù)。

2003-2010年間，單項水質(zhì)指標(biāo)未達到水質(zhì)功能類別的4個斷面中，三岔河斷面水質(zhì)中氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和總磷超標(biāo)；肇源斷面，氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和總磷超標(biāo)；大頂子山斷面，氨氮超標(biāo)；同江斷面，高錳酸鹽指數(shù)超標(biāo)。從各指標(biāo)超標(biāo)范圍來看，高錳酸鹽指數(shù)和氨氮在3個斷面存在超標(biāo)，總磷在2個斷面存在超標(biāo)，因而松花江地表水受高錳酸鹽指數(shù)和氨氮污染的范圍較大，總磷的污染范圍相對集中；從各指標(biāo)的超標(biāo)頻次來看，在2003-2010年間高錳酸鹽指和總磷超標(biāo)頻次較高，超標(biāo)頻次分別為17次和10次，氨氮超標(biāo)3次；從各指標(biāo)單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的大小來看，總磷的指數(shù)數(shù)值普遍較大，其次為高錳酸鹽指數(shù)和氨氮。結(jié)合上述3方面的分析可知，高錳酸鹽指數(shù)和總磷在松花江黑龍江段水質(zhì)中超標(biāo)頻次較高，超標(biāo)程度較深，是影響松花江水質(zhì)的主要污染物。

表1 2003-2010年松花江黑龍江段各斷面單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)水質(zhì)評價結(jié)果

單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)對于確定主要的污染物可發(fā)揮較大的優(yōu)勢，但在對水質(zhì)進行綜合評價時，則需要考慮各種污染因子對水質(zhì)的影響，而不應(yīng)以污染最重指標(biāo)的污染程度確定水質(zhì)的類別。有研究表明，綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法的評價結(jié)果與灰色關(guān)聯(lián)法、模糊綜合法、層次分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等常用的水質(zhì)綜合評價方法的評價結(jié)果重合度最高、穩(wěn)定性最好，而且綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法運算更為方便簡單，與其它水質(zhì)評價方法相比有明顯的優(yōu)勢。

研究使用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法對松花江黑龍江段在2003-2010年間各斷面水質(zhì)進行了綜合評價，結(jié)果見表2。結(jié)合各斷面的水質(zhì)功能區(qū)劃類別，松花江黑龍江段5個斷面在2003-2010年間，所有斷面在各個年份的水質(zhì)都能滿足各自相應(yīng)的功能區(qū)劃類別標(biāo)準(zhǔn)。在2010年，綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)數(shù)值最高的斷面是三岔河（數(shù)值為3.920），最低的是江南屯（2.900），松花江黑龍江段5個斷面水質(zhì)從優(yōu)到劣排序依次為江南屯、大頂子山、同江、肇源、三岔河。

表2 2003-2010年松花江黑龍江段各斷面綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)水質(zhì)評價結(jié)果

2.2 水質(zhì)變化趨勢分析

對地表水的水質(zhì)現(xiàn)狀進行了解和評價固然重要，然而如果獲得某一流域地表水多年來的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，從中分析水質(zhì)變化趨勢，則能夠較為直接地檢驗現(xiàn)行的地表水污染防治措施的效果，這對于制定合理的地表水防治策略具有重要的意義。

應(yīng)用Speraman秩相關(guān)分析法對2003-2010年間松花江黑龍江段各斷面水質(zhì)連續(xù)變化趨勢進行分析，結(jié)果在表3給出。松花江黑龍江段三岔河、肇源、大頂子山和同江 4個斷面 |rs|＜ Wp0.05（0.643），說明這些斷面的水質(zhì)在這8年間無明顯變化趨勢， 水質(zhì)較穩(wěn)定。江南屯斷面 |rs|＞W(wǎng)p0.05（0.643），說明該斷面的水質(zhì)在這8年間呈顯著好轉(zhuǎn)趨勢。

表3 2003-2010年松花江黑龍江段各斷面水質(zhì)變化趨勢分析

3 結(jié)論

1）松花江黑龍江段地表水中高錳酸鹽指數(shù)和總磷在參與水質(zhì)評價的4項水質(zhì)指標(biāo)中，超標(biāo)頻次較高，超標(biāo)程度較深，是影響松花江水質(zhì)的主要的污染物。

2）應(yīng)用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法對松花江黑龍江段5個斷面水質(zhì)進行評價可知，在2003-2010年間松花江在黑龍江省的所有斷面水質(zhì)都能達到相應(yīng)的功能區(qū)劃類別要求，2010年松花江黑龍江段的5個斷面水質(zhì)由優(yōu)及劣排序依次為：江南屯，大頂子山，同江，肇源，三岔河。

3）黑龍江省現(xiàn)行的松花江水質(zhì)保護措施對松花江地表水水質(zhì)改善起到了一定的作用。在2003-2010年間，松花江黑龍江段5個斷面中江南屯斷面水質(zhì)呈顯著好轉(zhuǎn)趨勢，其它4個斷面水質(zhì)比較穩(wěn)定。

[1]中華人民共和國環(huán)境保護部.2011中國環(huán)境狀況公報[R].北京：中華人民共和國環(huán)境保護部，2012.

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〔責(zé)任編輯 楊德兵〕

W ater Quality Assessment and Variation Trend Analysis of Songhuajiang River′s Heilongjiang Section

QIAO Jun，MENG Shuang－ming，LIU Jian－jing，YANG Jia－qi，WANG Xin，GUO Yong
（1.School of Chemical＆Environmental Engineering，Shanxi Datong University，Datong Shanxi，037009；2.Shanghai Institute ofMeasurementand Testing Technology，Shanghai，201203）

This study uses comprehensivewater quality identification indexmethod to evaluate thewater quality of Heilongjiang section of Songhuajiang River based on the observation data of five river segments during 2003－2010.The results showed that the potassium permanganate index and total phosphorus were the main pollutants in Songhuajiang River＇s Heilongjiang section due to their high frequency and degree over the standard.At the same time，the Speraman rank correlation coefficientmethod was applied to analyze the water quality variation trend of the five segments during the past 8 years.The result showed that the water quality of Jiangnantun segmentwas improved intensively.However，the water quality of the four other segments was stable during the past 8 years.

water quality assessment；water quality variation trend；Songhuajiang River

TG161

A

1674－0874（2013）06－0031－03

2013-10-20

山西大同大學(xué)博士科研啟動基金[2012-B-10]

喬?。?983-），男，山西大同人，博士，講師，研究方向：環(huán)境化學(xué)，污染防治技術(shù)；*郭永，男，博士，教授，通信作者。