陳 平，楊 娟

(廣安市環(huán)境監(jiān)測站,四川 廣安 638000)

西溪河屬于渠江一級支流，發(fā)源于廣安市岳池縣，流經(jīng)小平故居和廣安城區(qū)后匯入渠江,作為唯一流經(jīng)廣安主城區(qū)的河流，西溪河水質(zhì)的優(yōu)劣對沿岸群眾有著非同一般的重要意義。但由于西溪河沿岸農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)用水增加使流量減小，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水排放量加大，以及下游城區(qū)規(guī)模迅速擴大,人口急劇增加，導(dǎo)致西溪河水質(zhì)開始惡化，有逐漸向黑臭水體發(fā)展的趨勢，水環(huán)境問題越來越受人們重視。近幾年經(jīng)過市區(qū)協(xié)同治理，西溪河中下游水質(zhì)逐漸穩(wěn)定并開始得到改善。從監(jiān)測數(shù)據(jù)中挖掘有用的信息，對其水質(zhì)變化特征和過程進行研究，識別潛在污染源能提高人們對區(qū)域狀況的認(rèn)識[1]，可對整個流域的環(huán)境管理和治理提供參考之處。

本文研究的西溪河流域設(shè)置有水質(zhì)例行監(jiān)測斷面，通過長期的監(jiān)測，基本了解了該河流的水質(zhì)狀況。對其做出合理評價，制定有針對性的水環(huán)境治理規(guī)劃和方案，水質(zhì)評價的合理性將直接影響水環(huán)境整治決策的準(zhǔn)確性[2-3]、目前，河流水質(zhì)評價主要有單因子評價法[4]、模糊數(shù)學(xué)評價法[5-6]、灰色類聚法[7-8]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[9]、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法[10]、主成分分析法[11]等，在實際運用當(dāng)中，這些方法各具優(yōu)點，但有些方法計算過程繁瑣、復(fù)雜，不方便實際應(yīng)用[12]。根據(jù)幾種評價方法的特點，本文使用單因子評價法和平均綜合污染指數(shù)法[13]相結(jié)合的方式，對西溪河流域進行水質(zhì)狀況評價，并使用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法進行水質(zhì)變化趨勢分析。結(jié)合近年治理措施及結(jié)果，分析該河流水質(zhì)變化特征及水污染源特征，旨在為西溪河流域水資源質(zhì)量保護及合理利用提供參考。

1 研究區(qū)域及研究方法

1.1 區(qū)域概況及評價指標(biāo)

西溪河全長100多公里，發(fā)源于岳池縣，沿途流經(jīng)5鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及廣安主城區(qū)。主要支流顧縣河，途徑3鄉(xiāng)鎮(zhèn)于流域中游茍角鎮(zhèn)境內(nèi)匯入西溪河中。流域內(nèi)主要為農(nóng)村區(qū)域，工礦企業(yè)少，無工業(yè)園區(qū)，有為數(shù)不多的規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖企業(yè)。

本文現(xiàn)用2014～2018年西溪河常規(guī)例行監(jiān)測數(shù)據(jù)進行研究，根據(jù)西溪河行政區(qū)域改變以及污染狀況等共在干流上設(shè)置了7個監(jiān)測斷面，頻次為每月1次?，F(xiàn)以《地表水環(huán)境質(zhì)量評價方法(試行)》[14]中除pH、溶解氧外的19個因子進行評價，pH基本穩(wěn)定無變化且未超標(biāo)，溶解氧很大程度與其他因子有關(guān)，評價因子可基本反映水質(zhì)大概情況[10]。標(biāo)準(zhǔn)按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)[15]執(zhí)行，見表1。各監(jiān)測斷面名稱和位置詳見圖1。

圖1 西溪河監(jiān)測斷面位置示意圖Fig.1 The diagram of monitoring cross-section of Xixi river

表1 評價因子及地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838—2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值Tab.1 Evaluation factors and standard limitation values of environmental surface water quality standard(GB 3838—2002)in category Ⅲ (mg/L)

1.2 評價方法

平均綜合污染指數(shù)法：對斷面或河流水體污染物產(chǎn)生的水質(zhì)影響進行綜合評價，定量描述總體污染狀況。其計算公式為

Pi=Ci/Si

(1)

(2)

式中：Ci為監(jiān)測值；Si為標(biāo)準(zhǔn)值，取《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002) 的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值；n為評價指標(biāo)的個數(shù)；Pi為第i項指標(biāo)的污染分指數(shù)；P為平均綜合指數(shù)。文中未檢出監(jiān)測項目以檢出限值參與計算。

Spearman秩相關(guān)系數(shù)法計算公式如下：

(3)

式中：di為變量Xi和變量Yi的差值，Xi為周期1到周期N按濃度值從小到大排列的序號，Yi為按時間排列的序號。

2 結(jié)果與討論

2.1 西溪河水質(zhì)空間分布變化特征

2014～2018年西溪河水質(zhì)監(jiān)測中8項主要指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表2所示，其余11項指標(biāo)基本無檢出未予列出，干流及主要支流綜合污染狀況見圖2。

表2 2014～2018年西溪河水質(zhì)監(jiān)測主要指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計Tab.2 Statistical data of leading indicators of Xixi river monitoring results during 2014～2018 (mg/L)

圖2 2014年～2018年斷面綜合污染狀況Fig.2 Overall contamination profile of river cross- section region from 2014 to 2018

其中顧縣河斷面位于西溪河上游主要支流，賀家蓋、紅色村、大壩位于中游，全民水庫庫區(qū)，葫蘆島、城區(qū)閘壩、凌云橋位于下游。由圖3可見，2014～2018年，西溪河及支流各斷面平均綜合污染指數(shù)有較強的空間差異性，分布特征呈明顯的凹線型。

顧縣斷面位于西溪河上游支流顧縣河，為縣內(nèi)水質(zhì)目標(biāo)斷面。由于流量較小，加之沿岸多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染的進入，致使水質(zhì)較差，平均綜合污染指數(shù)0.42，為全流域最高，也是導(dǎo)致整個流域水質(zhì)較差的主要原因。

圖3 2014年～2018年平均綜合污染沿程變化Fig.3 Average overall pollution variations from 2014 to 2018

上游賀家蓋斷面平均綜合污染指數(shù)呈小幅度波動，數(shù)據(jù)變化不大。因來水水量較小，受幾個上游人口較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水和沿途農(nóng)業(yè)面源畜禽養(yǎng)殖以及工業(yè)廢水的影響，平均綜合污染指數(shù)較高。主要超標(biāo)因子為高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量。紅色村為岳池和廣安區(qū)的交接斷面，水體經(jīng)過自凈和其他小流域進水的稀釋，與賀家蓋斷面相比，平均綜合污染指數(shù)略有下降。到大壩斷面時，進一步降低。葫蘆島為廣安城區(qū)上游背景斷面，得益于近年地方政府的大力整治河流沿岸的鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水和種養(yǎng)殖業(yè)，嚴(yán)格控制農(nóng)業(yè)面源污染進入，使該斷面未接納過多新污染物，2017、2018年平均綜合污染指數(shù)均為全流域最低，主要污染物為生化需氧量和化學(xué)需氧量。

城區(qū)閘壩和凌云橋斷面分別為城區(qū)內(nèi)河段控制斷面，受城區(qū)居民未收集完全的生活污水，以及園林景觀用水等影響，水質(zhì)逐漸變差。且由于城區(qū)攔河筑壩、原小水電站引水渠分流部分水量等原因?qū)е铝鲃有宰儾?，水體有所惡化，平均綜合污染指數(shù)升高，到入江斷面凌云橋時達到一個較高值，超標(biāo)因子主要為生化需氧量和化學(xué)需氧量。且在2014～2018年間平均綜合污染指數(shù)呈逐年增高的趨勢，需引起足夠重視。

總體來說，西溪河水體質(zhì)量較差，處于輕度污染狀態(tài)。其中上游支流水質(zhì)較差，中游經(jīng)過稀釋流動自凈作用有所好轉(zhuǎn)，進入廣安區(qū)境內(nèi)后，由于水體自凈作用，導(dǎo)致污染物濃度降低，水質(zhì)逐漸變好。進入城區(qū)后平均綜合污染指數(shù)再次升高，水質(zhì)明顯變差，超標(biāo)因子主要集中在生化需氧量，其次是化學(xué)需氧量、總磷和高錳酸鹽指數(shù)，大多數(shù)監(jiān)測因子達標(biāo)。

根據(jù)表3單因子評價法結(jié)果，顯示2018年西溪河流域7個監(jiān)測點位中支流顧縣河為劣Ⅴ類水，主要污染物是氨氮，其次是總磷，大壩為Ⅳ類水，主要污染物是總磷；其他斷面為Ⅲ類水質(zhì)，少數(shù)月份部分?jǐn)嗝姊纛愃|(zhì)，主要污染物為生化需氧量、化學(xué)需氧量、總磷和高錳酸鹽指數(shù)，說明流域主要污染物為有機污染因子和部分營養(yǎng)物質(zhì)。與2017年相比，總體水質(zhì)狀況有所改善。

表3 2017年、2018年單因子評價法評價斷面水質(zhì)類別變化Tab.3 Utilize single-factor evaluation method to evaluate cross-sectional water quality differences in 2017 and 2018

2.2 水質(zhì)變化趨勢

采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法對西溪河流域水質(zhì)變化進行趨勢分析。根據(jù)西溪河7個斷面各年度水質(zhì)的評價綜合污染指數(shù)計算秩相關(guān)系數(shù)。如表4所示，當(dāng)N=5，置信水平為0.05時，臨界值Wp為0.09，城區(qū)閘壩監(jiān)測斷面的|rs|>Wp，且rs<0，說明該監(jiān)測斷面平均綜合污染指數(shù)呈顯著下降趨勢，水質(zhì)明顯變好。其余斷面rs值均未超過臨界值Wp，平均綜合污染指數(shù)變化無顯著意義。但其中葫蘆島斷面平均綜合污染指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，紅色村斷面平均綜合污染指數(shù)呈上升趨勢，需要引起足夠的重視。顧縣河、賀家蓋、大壩和入江口凌云橋斷面平均綜合污染指數(shù)變化無相關(guān)性。見圖4。

從表4來看，西溪河流域干流秩相關(guān)系數(shù)小于零，呈現(xiàn)下降趨勢。這跟近年地方政府對西溪河流域整治的大力投入有關(guān)，如關(guān)閉沿岸畜禽鄉(xiāng)鎮(zhèn)養(yǎng)殖企業(yè)、轉(zhuǎn)變沿岸種植作物類型為經(jīng)濟果木，取締攔河小水電、完善污水管網(wǎng)、河道清理、提高污水收集率等措施以及河(湖)長制、山水林田湖、潔凈水行動、環(huán)保督查等系列環(huán)保工作制度的形式，得到各級政府相關(guān)部分的廣泛關(guān)注。促使流域水質(zhì)得到改善，取得了較好的效果?？傮w來說西溪河干流水質(zhì)整體優(yōu)于上游支流顧縣河水質(zhì)。支流和西溪河流域平均綜合污染指數(shù)變化無明顯相關(guān)性。

表4 西溪河流域秩相關(guān)系數(shù)Tab.4 Coefficient of rank correlation of Xixi river basin

圖4 西溪河斷面秩相關(guān)系數(shù)Fig.4 Coefficient of rank correlation of Xixi river cross-section

2.3 水質(zhì)時間變化特征

2018年西溪河流域水體綜合污染狀況逐月變化趨勢由圖5可見，西溪河干流全年水質(zhì)平均綜合污染指數(shù)變化幅度不大，狀況基本操持穩(wěn)定。支流顧縣河平均污染狀況隨月份變化起伏較大，1～3月上升趨勢明顯，4月由于汛期雨量充沛，降雨對污染物稀釋作用顯著，綜合污染指數(shù)經(jīng)較大回落后有所波動，但總體保持穩(wěn)定，基本較好?？傮w來說，西溪河整個流域水體平均綜合污染指數(shù)隨月份波動變化逐漸降低，其中1～3月逐步升高至3月時達到全年最高值0.634，主要污染來自于鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口生活污水和農(nóng)業(yè)種植面源污染，由于春季處于枯水期河流水量太小，加上沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)春節(jié)返鄉(xiāng)人員生活污水量增大，之后開始農(nóng)業(yè)春耕灌溉等原因使流量進一步降低，導(dǎo)致水質(zhì)較差。4月至9月處于豐水期，雨水充沛，由于降水量的增加，河流稀釋能力的增加使水體中污染物受到較好的稀釋凈化，導(dǎo)致水質(zhì)較好，但降雨的增加同時也導(dǎo)致地面沖刷而帶入新的污染物，讓水體污染物平均綜合污染指數(shù)出現(xiàn)輕微的波動。10月至12月流量平穩(wěn)，農(nóng)業(yè)種植處于修整期，使農(nóng)業(yè)面源污染大量減少，平均綜合污染指數(shù)變化幅度不大，水質(zhì)穩(wěn)定略有變好。冬季農(nóng)閑是導(dǎo)致水質(zhì)全年最好的主要原因。

圖5 2018年平均綜合污染指數(shù)月變化圖Fig.5 Monthly changingFigure of 2018 average overall pollution index

2.4 水質(zhì)變化特征分析

西溪河流域，除開廣安城區(qū)外共計有8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。其中干流上游包括天平鎮(zhèn)、興平鎮(zhèn)、茍角鎮(zhèn)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，根據(jù)第五次人口普查數(shù)據(jù)計算人口數(shù)量占整個流域的51.4%，根據(jù)第二次全國污染源普查現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果顯示工業(yè)企業(yè)占整個流域的23.8%，農(nóng)業(yè)面源畜禽養(yǎng)殖業(yè)占43.8%，而污水處理廠只占38.5%。說明干流上游生活污水和畜禽養(yǎng)殖對河流污染物貢獻占有較高比重，污水治理設(shè)置較人口比例來說相對較低。見表5。

表5 西溪河流域沿途污染源情況Tab.5 Pollution sources along the Xixi river basin

支流顧縣河包括東板鄉(xiāng)、長田鄉(xiāng)、顧縣鎮(zhèn)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，人口數(shù)量占沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)的26.6%，工業(yè)企業(yè)占66.7%，農(nóng)業(yè)面源畜禽養(yǎng)殖業(yè)占50%，而污水處理廠只占23.1%。說明顧縣河作為西溪河的重要支流，其工業(yè)和畜禽養(yǎng)殖對河流污染物貢獻占有較高比重，與之相反的是污水治理設(shè)置比例較低，匹配治污能力相對不足，有待進一步提升。

中下游包括濃溪鎮(zhèn)、龍安鄉(xiāng)2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，人口數(shù)量占沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)的22.0%，工業(yè)企業(yè)占9.5%，農(nóng)業(yè)面源畜禽養(yǎng)殖業(yè)占6.2%，而污水處理廠占整個流域的38.5%。目前中下游通過多項措施使工業(yè)廢水降到最低且生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染得到了有效的抑制。但由于上游河段水質(zhì)較差，尤其是主要支流顧縣河是導(dǎo)致整條河流平均綜合污染指數(shù)高居不下的主要原因，因此在保住中下游水污染治理成果的前提下，應(yīng)重點突出上游河段的治理工作，以確保整條河流的水質(zhì)改善。

3 主要污染防治對策建議

3.1 完善沿岸鄉(xiāng)鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施，增加集中式污水處理。對已建污水處理廠應(yīng)加強監(jiān)督保證其正常運行，嚴(yán)格要求場鎮(zhèn)雨污分流，完善污水管網(wǎng)，加大污水收集力度，增加收集面積，減少入河排污口數(shù)量，杜絕生活污水直排。同時對于農(nóng)村生活污水的處理吳歆悅[16]建議根據(jù)實際情況進行分散式處理更加靈活有效。其次增加農(nóng)村生活垃圾收集率，嚴(yán)禁垃圾傾倒入河，對入河污染物進行嚴(yán)格把控，減少污染物總量。

3.2 合理利用水資源，改變農(nóng)業(yè)用水模式，優(yōu)化沿岸種植作物類型，進行河岸治理。加大農(nóng)藥高效低量使用指導(dǎo)，嚴(yán)禁使用高毒、高殘留農(nóng)藥[17]，降低農(nóng)藥殘留通過地表徑流匯入河中產(chǎn)生污染。講求針對性科學(xué)施肥，合理化肥配額。發(fā)展節(jié)水灌溉，節(jié)約水資源，降低農(nóng)田退水污染。提倡城鎮(zhèn)居民節(jié)約用水，提高用水效率。減少用水，則可增加河流流量，加大河水自凈能力。

3.3 在流域范圍內(nèi)加強建設(shè)項目環(huán)境管理,禁止新增工礦企業(yè)及畜禽養(yǎng)殖企業(yè)，同時嚴(yán)肅現(xiàn)有企業(yè)的監(jiān)督管理，杜絕污染事件的發(fā)生。加大水質(zhì)目標(biāo)考核力度，深化生態(tài)補償制度[18]，按區(qū)域分段落實相關(guān)地方政府的治理職責(zé)。同時構(gòu)建環(huán)境管理協(xié)作機制，走協(xié)同合作型的路徑治理[19]解決各自為政單打獨斗的局面，切實促進流域綜合治理。

4 結(jié) 論

2014～2018年，西溪河流域水質(zhì)綜合污染狀況總體呈現(xiàn)下降的趨勢，上游支流顧縣河水質(zhì)相對較差，五年平均綜合污染指數(shù)為0.380，但污染狀況有所改善。進入西溪河干流中游時水質(zhì)污染狀況得到明顯緩解，進入城區(qū)后水質(zhì)再次出現(xiàn)變差的情況。整條流域超標(biāo)因子主要集中在生化需氧量項目，其次是化學(xué)需氧量、總磷和高錳酸鹽指數(shù)。年內(nèi)水質(zhì)變化枯水期比豐水期、平水期水質(zhì)要差，從全年來看，西溪河1～3月水質(zhì)較差，4月后基本保持穩(wěn)定，水質(zhì)相對較好。

通過Spearman秩相關(guān)系數(shù)法對西溪河流域水質(zhì)進行趨勢分析得出，城區(qū)閘壩污染狀況有顯著下降，其余斷面無顯著意義。紅色村斷面平均綜合污染指數(shù)有細(xì)微升高的趨勢，需要加強環(huán)境管理提高警惕。干流綜合污染指數(shù)整體呈穩(wěn)定下降的趨勢，說明近年對西溪河流域的治理措施起到了較好的效果。

西溪河流域污染源主要來自沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染，工業(yè)污染不明顯。中下游經(jīng)過加大環(huán)保投入，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、取締畜禽養(yǎng)殖等措施使水質(zhì)得到有效改善，對整條流域的治理具有較好的參考意義。