(山西省水文水資源勘測(cè)局，山西 太原 030001)

石盤斷面水質(zhì)污染狀況淺析

王迪

(山西省水文水資源勘測(cè)局，山西 太原 030001)

石盤斷面處于離石城區(qū)河道下游，其水質(zhì)污染狀況較好的反映了離石城區(qū)的水污染狀況。選取石盤斷面14年全年、15年全年和16年上半年共14測(cè)次水質(zhì)化驗(yàn)成果做主成分分析，運(yùn)用spss18軟件分析各污染指標(biāo)間的相關(guān)性，分析石盤斷面主要污染物質(zhì)有含磷類化合物、含氮類化合物和揮發(fā)酚等，并結(jié)合離石城區(qū)實(shí)際情況提出對(duì)策和建議。

離石區(qū)；石盤斷面；北川河；東川河；主成分分析

呂梁市離石區(qū)位于山西省中西部，呂梁山中段西側(cè)，北接臨縣、方山縣，東臨交城縣、汾陽市、孝義市三縣(市)，南面交口縣、石樓縣，西與柳林縣接壤。離石區(qū)共有人口30余萬人，主要蘊(yùn)藏有煤炭、煤層氣等礦產(chǎn)資源，作為煤炭焦化電力等相關(guān)產(chǎn)業(yè)作為當(dāng)?shù)刂еa(chǎn)業(yè)規(guī)模較大、發(fā)展迅速。當(dāng)?shù)厥a(chǎn)土豆，作為人民喜聞樂見的主要食品，衍生出了“土豆粉”、“碗禿”等相關(guān)食品制造業(yè)。目前，當(dāng)?shù)卣哟罅Χ劝l(fā)展特色農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)等產(chǎn)業(yè)。

離石區(qū)境內(nèi)主要有北川河、東川河兩條河流，二者于離石城區(qū)西南方的交口鎮(zhèn)交匯向西南流去。北川河發(fā)源于方山縣馬坊鎮(zhèn)，向南經(jīng)橫泉水庫蓄水后進(jìn)入離石；東川河由大、小東川交匯而成，小東川中游處建有千年水庫。兩條河流均屬季節(jié)性河流，上游未進(jìn)入市區(qū)河段附近污染較少，水質(zhì)較好。因離石區(qū)地形主要以山地丘陵為主，因此河流沿岸為離石區(qū)主要生產(chǎn)生活場(chǎng)所。

圖1 石盤斷面位置示意圖

石盤斷面位于北川河和東川河交匯處下游約2.5 km處，位置示意如圖1所示。目前是三川河柳林農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水區(qū)的代表斷面，現(xiàn)階段水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類(2016年度)。石盤斷面距離城區(qū)較近，且北川東川二河匯至該斷面時(shí)已經(jīng)充分混合，可較好的反映離石城區(qū)的水質(zhì)污染狀況，因此其水質(zhì)污染狀況可作為為離石城區(qū)河流水質(zhì)污染狀況的“窗口”。

本文采用石盤斷面14年全年、15年全年和16年上半年共14測(cè)次資料運(yùn)用spss18軟件分析各污染指標(biāo)間的相關(guān)性，選取該斷面的主要污染物質(zhì)。同時(shí)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況分析污染物質(zhì)來源并提出對(duì)策建議。

表1 各指標(biāo)數(shù)據(jù)描述統(tǒng)計(jì)

圖2 各測(cè)次鎘檢測(cè)結(jié)果圖

1 污染指標(biāo)選擇

結(jié)合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)及其他相關(guān)要求和評(píng)價(jià)慣例，石盤斷面共有18項(xiàng)水質(zhì)項(xiàng)目可用作地表水質(zhì)量評(píng)價(jià)分析。項(xiàng)目包括：溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、總氮、氟化物、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻、氰化物、硫化物、鎘、鉛、銅、鋅、砷、硒、汞。

數(shù)據(jù)處理過程中，當(dāng)某項(xiàng)目未檢出時(shí)，選取檢出限的一半作為該項(xiàng)目最終結(jié)果。當(dāng)項(xiàng)目結(jié)果滿足地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)(參照GB3838-2002)時(shí)，視為該項(xiàng)目達(dá)標(biāo)，反之則為不達(dá)標(biāo)。上述18項(xiàng)目的檢出限均滿足地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，因此未檢出時(shí)均視為達(dá)標(biāo)。

上述18項(xiàng)中，銅、鋅、硒、砷、汞、六價(jià)鉻、鉛、氰化物等8項(xiàng)各測(cè)次結(jié)果均達(dá)標(biāo)，因此認(rèn)為石盤斷面現(xiàn)階段不受這8項(xiàng)污染物質(zhì)影響。由圖2可知，14測(cè)次中項(xiàng)目鎘僅1次不達(dá)標(biāo)，2次檢出(達(dá)標(biāo)率和檢出率高達(dá)92.9%和85.7%，)；同時(shí)，該項(xiàng)目?jī)H在第一測(cè)次不達(dá)標(biāo)，2014年5月后均未檢出，因此認(rèn)為現(xiàn)階段也不存在鎘污染。

最終選取溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、總氮、氟化物、揮發(fā)酚、硫化物等9個(gè)項(xiàng)目作為污染指標(biāo)分析石盤斷面水質(zhì)污染物主成分。各指標(biāo)統(tǒng)計(jì)參數(shù)見表1。

2 指標(biāo)相關(guān)性分析

對(duì)石盤斷面各指標(biāo)不同測(cè)次數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理，分析各指標(biāo)間的相關(guān)性(見表2)。由表2可知，總磷和總氮正相關(guān)性較好(0.952)，那么總磷和總氮的來源可能具有較好的相關(guān)性(如均來源于城市廢污水或固體廢棄物垃圾)；氨氮和總氮的正相關(guān)性高達(dá)0.991，說明石盤斷面的氨氮為是較為穩(wěn)定的氮污染來源；總磷、總氮與化學(xué)需氧量和氨氮的正相關(guān)性分別超過0.7，說明總磷總氮是造成水中氧含量降低的主要因素之一。

表2 指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)表

3 污染物主成分分析

將標(biāo)準(zhǔn)化后的各指標(biāo)數(shù)據(jù)降維處理，完成主成分分析統(tǒng)計(jì)和各指標(biāo)載荷統(tǒng)計(jì)。降維的同時(shí)完成KMO檢驗(yàn)和Bartlett檢驗(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn)(檢驗(yàn)結(jié)果見表3)，本次所選數(shù)據(jù)較適合做主成分分析。

表3 KMO檢驗(yàn)和Bartlett檢驗(yàn)成果表

表4 主成分分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

根據(jù)表4，本次選用的石盤斷面水質(zhì)參數(shù)可由2個(gè)主成分代替(累計(jì)貢獻(xiàn)已達(dá)80.4%)。從成分矩陣表格分析，初步可得到如下結(jié)論，成分1主要反映了總氮、氨氮、總磷、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)這幾個(gè)指標(biāo)，成分2主要反映了溶解氧。

表5 各指標(biāo)成份矩陣a

其中，化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)客觀反映了水體中有多少還原性物質(zhì)需要自凈，溶解氧反映了當(dāng)前條件下水體中氧含量的多少。三者均非污染物質(zhì)，但可作為評(píng)判水質(zhì)污染狀況的指標(biāo)。根據(jù)慣例，可選取化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)作為石盤斷面污染程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

總氮、總磷主要反映了水體富營(yíng)養(yǎng)化的程度，同時(shí)也是制約化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和溶解氧等指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的主要原因之一。其主要來源有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的化肥殘料、居民日常生活廢水中洗滌劑物質(zhì)，養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的糞便以及當(dāng)?shù)亍巴炼狗邸钡犬a(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢污水等。氨氮是總氮在氧化過程中的中間產(chǎn)物，可反映水體的自凈程度。因此，也將總氮、總磷、氨氮作為石盤斷面評(píng)價(jià)指標(biāo)。

揮發(fā)酚主要來源于煤炭焦化電力等產(chǎn)業(yè)的工業(yè)廢水，含毒性，難以自然降解，會(huì)造成水生生物中毒，并可影響河床底質(zhì)，是石盤斷面水質(zhì)主要污染物質(zhì)，并可選做水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

4 結(jié)語

綜上所述，在本文技術(shù)條件下，現(xiàn)階段(2014年—2016年上半年)石盤斷面的主要污染物質(zhì)有含磷類化合物、含氮類化合物和揮發(fā)酚等。這些污染物的主要來源有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的化肥殘料、居民日常生活廢水中洗滌劑物質(zhì)，養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的糞便，當(dāng)?shù)亍巴炼狗邸薄巴攵d”等產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢污水和當(dāng)?shù)孛禾拷够娏跋嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)。

針對(duì)上述問題，建議采取相應(yīng)對(duì)策措施。(1)加大宣傳力度，引導(dǎo)居民合理處置生活垃圾及蓄業(yè)產(chǎn)生的糞便。(2)規(guī)范“土豆粉”、“碗禿”等產(chǎn)業(yè)工藝流程，確保廢物水殘?jiān)玫接行幚怼?3)加大河道監(jiān)管力度，杜絕河岸垃圾隨意丟棄，減少河水污染。(4)加強(qiáng)企業(yè)違法排廢的監(jiān)察制度和處罰力度，給企業(yè)“上上緊箍咒”。(5)建議相關(guān)部門對(duì)石盤斷面的化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮、氨氮和揮發(fā)酚等水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握石盤斷面及該段河流水質(zhì)污染動(dòng)態(tài)信息。

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1004-1184(2017)05-0090-02

2017-06-06

王迪(1991-)，男，吉林雙遼人，助理工程師，主要從事水文與水資源工程工作。