李 奇，張 生，郭 勇

宿州市主要河流污染的時(shí)空特征及水質(zhì)評(píng)價(jià)

李 奇1，張 生2?，郭 勇3

（1.安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院，安徽淮南 232000；2.宿州學(xué)院環(huán)境與測(cè)繪工程學(xué)院，安徽宿州 234000；3.宿州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，安徽宿州 234000）

基于2004～2010年宿州市5條主要河流的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析水體中污染物CODMn、BOD5、NH3-N、CODCr、TN、TP的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征，并利用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)水質(zhì)污染狀況進(jìn)行了評(píng)估.結(jié)果發(fā)現(xiàn)：除TP以外，其他5類污染物質(zhì)量濃度均呈總體下降的年際變化特征，而在年內(nèi)變化方面，各污染物總體呈“上升-下降-上升”特征，質(zhì)量濃度高值集中于3～6月份；6類污染物質(zhì)量濃度最高值均出現(xiàn)在奎河楊莊斷面，而最低值除CODMn出現(xiàn)在沱河?xùn)|關(guān)閘斷面外，其余5類污染物最低值均出現(xiàn)在新汴河泗縣汴河橋斷面.評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究期內(nèi)各河流水體均受到不同程度污染，其中奎河水質(zhì)最差，而新汴河和澮河水質(zhì)較好，多數(shù)河流斷面水質(zhì)較2004年有明顯改善，其中以沱河蘆嶺橋斷面最為顯著.

宿州市；河流水質(zhì)；時(shí)空特征；污染評(píng)價(jià)

作為人類社會(huì)及自然界賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，水資源在維系地球生態(tài)系統(tǒng)功能和支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面具有不可替代的重要作用［1］.我國水資源短缺且分布不均，人均水資源量僅為世界平均水平的28%［2］.特別是近幾年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，水體污染日趨嚴(yán)重，這進(jìn)一步加劇了水資源的緊張狀況［3］.盡管我國政府已采取多種措施加強(qiáng)污染防治，但水污染在總體上并未得到有效遏制，水質(zhì)型缺水已取代資源型缺水，成為威脅我國城市水安全的最主要因素［4］.

宿州市地表河流眾多，其水質(zhì)狀況的優(yōu)劣不僅對(duì)城市區(qū)域景觀有著顯著影響，同時(shí)還制約河流下游用水區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展［5］，因而有必要對(duì)其河流水質(zhì)污染狀況開展調(diào)查研究.選擇宿州市5條主要河流（奎河、新濉河、新汴河、沱河和澮河），依據(jù)2004～2010年的實(shí)地監(jiān)測(cè)資料對(duì)河流水體中污染物質(zhì)量濃度的年內(nèi)年際動(dòng)態(tài)變化和空間分布特征進(jìn)行分析，并利用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評(píng)估其水質(zhì)污染狀況，以期為區(qū)域水環(huán)境污染控制和綜合治理提供科學(xué)參考.

1　研究區(qū)概況

宿州市位于安徽省北部，黃淮海大平原南端，地處北緯33°18′～34°38′，東經(jīng)116°09′～118°10′之間，面積9 787 km2，人口626.06萬，境內(nèi)河流大多起源于廢黃河南堤，全市有南四湖水系、故黃河水系、新汴河水系、奎濉河水系、懷洪新河水系及安河水系共6大水系，共有中小河流35條，長度1 320 km［6］.全市地表水資源較貧乏，且遭受不同程度的污染.全市水資源總量為34.8億m3.人均占有水資源量605 m3，只相當(dāng)于全國人均水資源量的22%，全省人均水資源量的55%；畝均水資源占有量為460 m3，為全國畝均水資源量的26%，為全省畝均水資源量的46%［7］.全市多年平均徑流量17.76億m3（不計(jì)入外流客水），人均占有地表徑流量397.9 m3，遠(yuǎn)低于全省、全國、全球的平均水平.各水庫、河道總庫容20 687萬m3.多年平均地表徑流可利用量僅有3.3億m3，占徑流總量的18.6%.

2　研究方法

2.1河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)

在綜合比較宿州市河流水文特征的基礎(chǔ)上，選取奎河、新濉河、新汴河、沱河及澮河5條主要河流為研究對(duì)象.宿州市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站對(duì)該5條河流每年均逐月監(jiān)測(cè)，具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括：高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、5日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、化學(xué)需氧量（CODCr）、總氮（TN）及總磷（TP）.各項(xiàng)目監(jiān)測(cè)方法嚴(yán)格依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）和《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 91-2002）中相關(guān)要求執(zhí)行.

同時(shí)，每條河流均設(shè)定2～3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分別為楊莊、時(shí)村北大橋、符離閘、尹集、泗縣八里橋、七里井、劉閘、泗縣汴河橋、東關(guān)閘、蘆嶺橋、東坪集及祁縣閘斷面，各監(jiān)測(cè)斷面的基本情況如表1、圖1所示.

表1　宿州市主要河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面屬性表

2.2評(píng)價(jià)方法

采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法［8］對(duì)宿州市各主要河流水質(zhì)污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，該法特別突出污染最嚴(yán)重因子對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的貢獻(xiàn)，同時(shí)也兼顧其他參評(píng)因子的污染平均水平［9］.計(jì)算公式為：

式中，Pi、Ci、Si分別為水中第i類污染物（共6類，包括CODMn、BOD5、NH3-N、CODCr、TN、TP）的單因子污染指數(shù)、質(zhì)量濃度實(shí)測(cè)值及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值；PN為河流水質(zhì)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；PMax和PAvg分別為各類污染物單因子污染指數(shù)中的最大值和平均值.根據(jù)PN值的大小可將河流水質(zhì)污染狀況劃分為5類等級(jí)：PN≤1.0時(shí)為清潔；1.0＜PN≤2.0時(shí)為輕污染；2.0＜PN≤3.0時(shí)為中污染；3.0＜PN≤5.0時(shí)為重污染；PN＞5.0時(shí)為嚴(yán)重污染.

另外，根據(jù)《安徽省水環(huán)境功能區(qū)劃》中的要求，奎河和新濉河水環(huán)境功能為V類，沱河和澮河水環(huán)境功能為IV類，新汴河水環(huán)境功能為III類，對(duì)應(yīng)上述河流水環(huán)境的功能類型，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Si分別執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中相應(yīng)類別的標(biāo)準(zhǔn)限值，具體如表2所示.

表2　地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值（部分）（mg/L）

3　結(jié)果與分析

3.1宿州市河流污染物質(zhì)量濃度的時(shí)間變化特征

（1）年際變化特征.為更好地分析宿州市主要河流各污染物質(zhì)量濃度的年際變化特征，分別統(tǒng)計(jì)出2004～2010各年份6類水質(zhì)污染物的年均值，并將其繪制成圖，如圖2所示.從圖2中可以看出，除TP質(zhì)量濃度明顯上升外，其他5類污染物的質(zhì)量濃度總體均呈下降趨勢(shì).說明宿州市地表河流的整體水質(zhì)環(huán)境狀況正在逐漸改善，其中CODMn、BOD5和CODCr的質(zhì)量濃度變化表現(xiàn)為逐年下降趨勢(shì)，而NH3-N和TN的質(zhì)量濃度變化則呈現(xiàn)出明顯的波動(dòng)下降特征.另外，對(duì)比2004年和2010年河流水中的各類污染物質(zhì)量濃度發(fā)現(xiàn)，6類污染物的下降幅度依次為BOD5（62.34%）＞TN（58.20%）＞CODMn（49.55%）＞CODCr（49.07%）＞NH3-N（45.55%）＞TP（-40.00%），說明多數(shù)污染物的質(zhì)量濃度下降顯著.

（2）年內(nèi)變化特征.以2009年為例，分別統(tǒng)計(jì)出各月河流水體中6類污染物的質(zhì)量濃度平均值，并將其繪制成圖，如圖3所示.由圖3可以看出，宿州市主要河流污染物質(zhì)量濃度的年內(nèi)變化大致呈現(xiàn)“上升-下降-上升”特征，質(zhì)量濃度高值時(shí)段多集中在上半年的3～6月份（TN為9月份），而低值時(shí)段則主要以下半年的8～11月份為主.其中，有機(jī)污染物（CODMn、BOD5和CODCr）年內(nèi)變化基本一致，在3月、6月和12月份分別達(dá)到質(zhì)量濃度峰值，且以6月份的質(zhì)量濃度最高；NH3-N和TN的年內(nèi)變化特征較為接近，其質(zhì)量濃度在1～5月份波動(dòng)上升，隨后逐月下降，并分別于7月份（TN）和8月份（NH3-N）達(dá)到全年質(zhì)量濃度最低值，之后又呈波動(dòng)上升；而TP質(zhì)量濃度在1～4月份持續(xù)上升，并在4～6月份維持較高質(zhì)量濃度，隨后呈波動(dòng)下降并于10月份達(dá)到質(zhì)量濃度最低值.

3.2宿州市河流污染物質(zhì)量濃度的空間分布特征

為了解宿州市主要河流之間水體污染物的質(zhì)量濃度差異，計(jì)算出5條評(píng)價(jià)河流及其各斷面的污染物質(zhì)量濃度多年（2004～2010年）平均值，如表3、表4所示.由表3可以看出，各河流間的污染物質(zhì)量濃度差異明顯，其中6類污染物質(zhì)量濃度多年平均值均以奎河最高，CODMn、CODCr和TP以新汴河質(zhì)量濃度最低，而NH3-N、BOD5和TN又以澮河質(zhì)量濃度最低.結(jié)合各斷面污染物質(zhì)量濃度（見表4）來看，6類污染物質(zhì)量濃度最高值均出現(xiàn)在奎河楊莊斷面，而質(zhì)量濃度最低值除CODMn出現(xiàn)在沱河?xùn)|關(guān)閘斷面外，其余5類污染物最低值均出現(xiàn)在新汴河泗縣汴河橋斷面.

另外，對(duì)同一河流不同斷面的污染物質(zhì)量濃度對(duì)比發(fā)現(xiàn)，奎河上游楊莊斷面各污染物質(zhì)量濃度均遠(yuǎn)高出下游時(shí)村北大橋斷面（如楊莊斷面CODCr質(zhì)量濃度達(dá)時(shí)村北大橋的2.49倍），說明該河污染物主要來自上游流域，屬于外源型污染；沱河、澮河的下游斷面各污染物質(zhì)量濃度均較之上游斷面具有明顯上升的趨勢(shì)，在其下游斷面中，以沱河CODCr和澮河NH3-N的質(zhì)量濃度上升幅度為最大，分別達(dá)到上游斷面的2.09和2.02倍，說明這兩條河流的污染物主要來源于本研究流域，屬于內(nèi)源型污染；而對(duì)于新濉河和新汴河來說，相比上游斷面，前者在下游斷面中有機(jī)污染物CODMn、BOD5、CODCr和TP的質(zhì)量濃度上升顯著，而后者的NH3-N、TN質(zhì)量濃度增幅最大，說明新濉河水體中的有機(jī)污染主要來自本研究流域，含N類污染物主要來自上游流域，而新汴河恰好與之相反.

表3　不同河流污染物質(zhì)量濃度的空間差異性

表4　不同斷面污染物質(zhì)量濃度的空間差異性

3.3宿州市主要河流的水質(zhì)污染評(píng)價(jià)

從評(píng)價(jià)結(jié)果來看，宿州市主要河流在2004～2010年度污染較嚴(yán)重，全部斷面污染指數(shù)多年平均值都大于1.0，其中新濉河泗縣八里橋、新汴河泗縣汴河橋、沱河?xùn)|關(guān)閘、澮河祁縣閘和澮河?xùn)|坪集為輕污染，新汴河七里井和沱河蘆嶺橋?yàn)橹形廴荆訒r(shí)村北大橋、新濉河符離閘、新濉河尹集和新汴河劉閘為重污染，而奎河楊莊斷面綜合污染指數(shù)為6.63，已達(dá)到嚴(yán)重污染程度.而從污染指數(shù)的時(shí)間變化上來看，與2004年相比，多數(shù)河流斷面水質(zhì)有明顯改善，其中，以沱河蘆嶺橋斷面最為顯著，該斷面綜合污染指數(shù)由2004年的5.12下降至2010年的0.79，達(dá)到清潔水平.

表5　內(nèi)梅羅指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果

4　結(jié)論

以宿州市5條主要河流為例，通過對(duì)其水體中6類污染物含量的時(shí)空變化特征分析和水質(zhì)污染程度的綜合評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論：從年際變化上看，除TP質(zhì)量濃度明顯上升外，其他5類污染物的質(zhì)量濃度總體均呈下降趨勢(shì)，說明宿州市地表河流的整體水質(zhì)環(huán)境狀況正在逐漸改善；而從年內(nèi)變化上分析，3～6月份水質(zhì)較差，8～11月份水質(zhì)較好.各河流間的污染物質(zhì)量濃度差異明顯，其中奎河水質(zhì)最差，而新汴河和澮河水質(zhì)較好；監(jiān)測(cè)斷面之間的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，奎河屬外源型污染河流，沱河、澮河為內(nèi)源型污染河流，新濉河中有機(jī)污染物來源于本研究流域，而含N類污染物則來自上游，這與新汴河剛好相反.從內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果來看，2004～2010年宿州市主要河流均受到不同程度污染，全部斷面污染指數(shù)多年平均值都大于1.0，其中以奎河楊莊斷面最為嚴(yán)重；而從綜合污染指數(shù)的時(shí)間變化上來看，多數(shù)河流斷面水質(zhì)較2004年有明顯改善，其中以沱河蘆嶺橋斷面最為顯著.

［1］ 丁文喜.中國水資源可持續(xù)發(fā)展的對(duì)策與建議［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（14）：221-226.

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［4］ 吳舜澤，夏青，劉鴻亮.中國流域水污染分析［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2000（2）：1-6.

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Evaluation of spatial and temporal characteristics and water quality pollution of major rivers in Suzhou City

LI Qi1，ZHANG Sheng2?，GUO Yong3
（1.School of Earth and Environment，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232000，China；2.School of Environmental and Mapping，Suzhou University，Suzhou 234000，China；3.Environmental Monitoring Station of Suzhou City，Suzhou 234000，China）

Based on the water quality monitoring data of the five major rivers in Suzhou city from 2004 to 2010，the paper analyzed the spatial-temporal dynamic change characteristics of water pollutants as CODMn，BOD5，NH3-N，CODCr，TN and TP，and used Nemerow index method for the assessment of water pollution situation.The results show that：In addition to TP，the other five categories of pollutant concentrations showed interannual variation of the overall decline，but in terms of changes during the year，various pollutants generally have a“up-down-up”feature，high concentration values appear from. March to June；The highest concentration value of six class pollutants appeared in the Yangzhuang section of Kui River，but except that the lowest concertration of CODMnappeared in the Dongguanzha section of Tuo River，the lowest concentration values of the remaining five pollutants appeared in the Sixian Bian River Bridge section of New Bian River；The evaluation results show that：in the study period，all rivers are subject to different levels of pollution，among with the Kui River water quality is the worst，while the new Bian River and the Hui River＇s water qualities are better，most of the water quality of the river section has improved significantly compared with 2004，with Luling Bridge section of Tuo River improved the most.

suzhou city；river water quality；temporal and spatial characteristics；pollution evaluation

X522

A

1672-2477（2015）02-0042-06

2015-01-20

宿州學(xué)院教授博士基金資助項(xiàng)目（2014JB02）；安徽省煤礦勘探工程技術(shù)研究中心開放平臺(tái)基金資助項(xiàng)目（2012YKF11）

李 奇（1992-），男，江西鷹潭人，碩士研究生.

張 生（1960-），男，安徽宿州人，教授，碩導(dǎo).