邱國良， 陳泓霖

(衡陽市環(huán)境監(jiān)測站， 湖南 衡陽 421001)

目前的地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測采用人工采樣、實驗室分析的監(jiān)測技術(shù)路線，每月監(jiān)測1次，手工監(jiān)測指標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中表1所包含的24項，水環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)為21項。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、自動監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護要求的提高，近年來，國家及地方相繼建設(shè)了大量地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站，監(jiān)測必測9項指標(biāo)及選測指標(biāo)。與手工監(jiān)測相比，水質(zhì)自動監(jiān)測站具有連續(xù)、實時、全天候運行的優(yōu)勢，能及時預(yù)警和防范水環(huán)境風(fēng)險，進一步提升水環(huán)境管理水平，是地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測發(fā)展的趨勢。筆者對兩種監(jiān)測方式下環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果的一致性進行了對比分析，探析以自動監(jiān)測為主、手工監(jiān)測為輔的監(jiān)測模式的可行性。

1 研究區(qū)域與自動站點位

衡陽市位于湖南省中南部、湘江中游，湘江干流衡陽境內(nèi)長226 km，約占湘江里程的39.7%；流域面積在3000 km2以上一級支流舂陵水、蒸水、耒水、洣水在境內(nèi)依次匯入湘江。選取湘江干流及4條一級支流入境處(市界交界監(jiān)測斷面)、4條一級支流入湘江口處(入湘江口監(jiān)測斷面)共9個國家地表水自動監(jiān)測站，監(jiān)測指標(biāo)為常規(guī)5參數(shù)及本地區(qū)重金屬選測指標(biāo)。自動監(jiān)測數(shù)據(jù)為9個自動站2018年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，每4 h監(jiān)測1次；手工監(jiān)測數(shù)據(jù)為9個自動站對應(yīng)的國控地表水監(jiān)測斷面的2018年總站“采測分離”監(jiān)測數(shù)據(jù)，每月監(jiān)測1次。

2 評價方法

地表水環(huán)境質(zhì)量狀況評價按《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法(試行)》(環(huán)辦[2011]22號)有關(guān)要求進行。地表水水質(zhì)評價指標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)表1中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21項指標(biāo)。河流斷面水質(zhì)類別評價采用單因子評價法，即根據(jù)評價時段內(nèi)該斷面參評的指標(biāo)中類別最高的一項來確定。描述斷面的水質(zhì)類別時，使用“符合”或“劣于”等詞語。斷面水質(zhì)類別與水質(zhì)定性評價分級的對應(yīng)關(guān)系為：Ⅰ～Ⅱ類水質(zhì)對應(yīng)水質(zhì)狀況優(yōu)，Ⅲ類水質(zhì)對應(yīng)水質(zhì)狀況良好，Ⅳ類水質(zhì)對應(yīng)水質(zhì)狀況輕度污染。河流、流域(水系)水質(zhì)評價如下：當(dāng)河流、流域(水系)的斷面總數(shù)少于5個時，計算所有斷面各評價指標(biāo)濃度的算術(shù)平均值，然后按照“斷面水質(zhì)評價”方法評價，并指出每個斷面的水質(zhì)類別和水質(zhì)狀況。

衡陽市9個國控地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站必測指標(biāo)包括常規(guī)5參數(shù)(水溫、pH、溶解氧、電導(dǎo)率和濁度)、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷共8項，部分水站選測指標(biāo)有砷、鉛、鎘、銻、錳。水溫、電導(dǎo)率、濁度3項不參與地表水水質(zhì)評價，國控水質(zhì)自動站一般只要求監(jiān)測必測指標(biāo)。筆者以必測指標(biāo)中的5項(pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷)評價自動站水質(zhì)。兩類監(jiān)測數(shù)據(jù)的計算統(tǒng)計處理與修約方式一致，帶L數(shù)據(jù)按其二分之一參與統(tǒng)計計算。

3 結(jié)果與分析

3.1 月度環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果對比分析

兩種監(jiān)測方式下的月度環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果見表1。以水質(zhì)自動站必測指標(biāo)中的5項(pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷)評價結(jié)果，與手工監(jiān)測對應(yīng)的5項指標(biāo)評價結(jié)果相對比：舂陵水入湘江口、洣水入湘江口2個斷面只出現(xiàn)1次水質(zhì)類別不一致的情況，單個斷面評價結(jié)果一致性最高達(dá)到91.7%(手工每月監(jiān)測1次、每年12次)；水質(zhì)稍差的蒸水入湘江口斷面出現(xiàn)9次水質(zhì)類別不一致的情況，單個斷面評價結(jié)果一致性最低為25.0%；9個斷面共108次月度評價結(jié)果中，兩種監(jiān)測方式評價結(jié)果水質(zhì)類別一致的月份有73次，占67.6%；出現(xiàn)不一致的月份有35次，占32.4%。歸陽鎮(zhèn)、舂陵水入湘江口、蒸水聯(lián)江村、洣水草市鎮(zhèn)、洣水入湘江口5個水質(zhì)較好的斷面(每月基本符合Ⅱ類水質(zhì))，只出現(xiàn)1～3次水質(zhì)類別不一致的情況。舂陵水羅渡鎮(zhèn)、耒水大河灘、耒水入湘江口、蒸水入湘江口4個水質(zhì)稍差斷面出現(xiàn)5～9次水質(zhì)類別不一致的情況。影響水質(zhì)類別不一致的主要指標(biāo)有總磷、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)。

表1 月度環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果對比Tab.1 Comparison of monthly water environmental quality evaluation result

續(xù)表1 (Continue)

因手工監(jiān)測5項與手工監(jiān)測21項指標(biāo)評價結(jié)果相比，只出現(xiàn)1次不一致，即舂陵水羅渡鎮(zhèn)11月手工監(jiān)測21項評價符合Ⅳ類水質(zhì)(砷Ⅳ類)，手工監(jiān)測5項評價符合Ⅰ類水質(zhì)，其余107次手工5項與手工21項評價結(jié)果均一致；而舂陵水羅渡鎮(zhèn)11月自動站5項評價結(jié)果符合Ⅱ水質(zhì)，因此自動站5項與手工21項評價結(jié)果相比出現(xiàn)不一致的月份也為35次，占32.4%。

9個斷面共35次水質(zhì)類別不一致的月份中，自動站5項與手工5項相比：除舂陵水羅渡鎮(zhèn)1月出現(xiàn)跨2個水質(zhì)類別(自動站與手工監(jiān)測分別符合Ⅰ水質(zhì)和Ⅲ類水質(zhì))、蒸水入湘江口3月出現(xiàn)跨3個水質(zhì)類別(分別符合Ⅲ水質(zhì)和劣Ⅴ類水質(zhì))外，其余33次均是相差1個水質(zhì)類別，35次不一致評價結(jié)果中相差1個水質(zhì)類別的次數(shù)占比為94.3%。

9個斷面共35次水質(zhì)類別不一致的月份中，自動站5項與手工21項相比：除舂陵水羅渡鎮(zhèn)1月出現(xiàn)跨2個水質(zhì)類別(分別符合Ⅰ類水質(zhì)和Ⅲ類水質(zhì))、舂陵水羅渡鎮(zhèn)11月出現(xiàn)跨2個水質(zhì)類別(分別符合Ⅱ水質(zhì)和Ⅳ類水質(zhì))、蒸水入湘江口3月出現(xiàn)跨3個水質(zhì)類別(分別符合Ⅲ水質(zhì)和劣Ⅴ類水質(zhì))外，其余32次均相差1個水質(zhì)類別，35次不一致評價結(jié)果中相差1個水質(zhì)類別的次數(shù)占比為91.4%。舂陵水羅渡鎮(zhèn)1月受手工監(jiān)測總磷影響，11月受手工監(jiān)測砷影響；蒸水入湘江口3月份受手工監(jiān)測氨氮影響。

9個斷面中，自動站5項評價出現(xiàn)4次超Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象，即蒸水入湘江口斷面9—12月4次檢測均為總磷超Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，按月統(tǒng)計的Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例為96.3%(總次數(shù)108)；手工監(jiān)測5項評價出現(xiàn)5次超Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象，即蒸水入湘江口斷面1月、3月、5月、8月、10月5次超Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，按月統(tǒng)計的Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例為95.4%(總次數(shù)108)。手工監(jiān)測21項評價出現(xiàn)6次超Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象，除蒸水入湘江口5次外，舂陵水羅渡鎮(zhèn)11月砷超Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，按月統(tǒng)計的Ⅰ～ Ⅲ類水質(zhì)比例為94.4%(總次數(shù)108)。

3.2 年度環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果對比

兩種監(jiān)測方式年度環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果對比見表2。蒸水入湘江口斷面自動監(jiān)測、手工監(jiān)測年度水質(zhì)類別均符合Ⅲ類水質(zhì)，水質(zhì)狀況均為良好；其余8個斷面兩種監(jiān)測方式評價得到的年度水質(zhì)類別均符合Ⅱ類水質(zhì)，水質(zhì)狀況均為優(yōu)。9個斷面兩種監(jiān)測方式年度評價到的Ⅰ-Ⅲ類水質(zhì)比例均為100%，兩種監(jiān)測方式對5條河流進行年度水質(zhì)狀況評價，得到的結(jié)果也一致。

不論是以水質(zhì)自動站必測指標(biāo)中的5項評價結(jié)果與手工監(jiān)測對應(yīng)的5項指標(biāo)相比，還是自動站5項與手工21項相比，9個斷面兩種監(jiān)測方式的年度環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果(水質(zhì)類別、水質(zhì)狀況)完全一致，5條河流的年度水質(zhì)狀況評價結(jié)果也一致。

表2 年度環(huán)境質(zhì)量評價對比Tab.2 Comparison of annual water environmental quality evaluation result

續(xù)表2 (Continue)

4 結(jié)論

① 對比兩種監(jiān)測方式月度環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果得出：自動監(jiān)測5項指標(biāo)(pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷)評價結(jié)果與手工監(jiān)測對應(yīng)的5項指標(biāo)或與手工21項相比，單個斷面月度評價結(jié)果一致性在25.0%～91.7%(手工每月監(jiān)測1次、每年12次)，水質(zhì)較好的斷面(每月基本達(dá)到Ⅱ類水質(zhì))兩者評價結(jié)果一致性程度較高。

② 9個斷面共108次月度評價結(jié)果中，兩種監(jiān)測方式評價結(jié)果水質(zhì)類別一致的月份有73次，占67.6%；出現(xiàn)不一致的月份有35次，占32.4%。35次水質(zhì)類別不一致月份中，主要以相差1個水質(zhì)類別為主(占比94.3%或91.4%)。9個斷面兩種監(jiān)測方式月度環(huán)境質(zhì)量評價的Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例(按月108次計)相差極小(0.9或1.9個百分點)，9個斷面自動站5項評價得到的Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例為96.3%，手工監(jiān)測評價得到的Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例為95.4%(手工5項)或94.4%(手工21項)。

③ 兩種監(jiān)測方式年度環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果對比表明：不論是以水質(zhì)自動站必測指標(biāo)中的5項評價結(jié)果與手工監(jiān)測對應(yīng)的5項指標(biāo)相比，還是自動站5項與手工21項相比，9個斷面兩種監(jiān)測方式的年度環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果(水質(zhì)類別、水質(zhì)狀況)完全一致，5條河流年度水質(zhì)狀況評價結(jié)果也一致。