李 雪

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114032)

為優(yōu)化水質(zhì)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，落實(shí)“水利工程補(bǔ)短板，水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的水利改革發(fā)展總基調(diào)，全面提升水質(zhì)監(jiān)測(cè)支撐水資源合理利用、優(yōu)化配置和節(jié)約保護(hù)能力，國(guó)家設(shè)立了重要水質(zhì)站，其監(jiān)測(cè)信息反映了國(guó)家重要江河湖泊水資源質(zhì)量基本情況，并為水利中心工作提供了重要支撐。水質(zhì)是水文水資源的基本要素，所以對(duì)重要水質(zhì)站的水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析與評(píng)價(jià)更是必不可少。目前，對(duì)江河湖泊的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法有很多，其中水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法應(yīng)用較為普遍[1]，因此，本文采用水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)遼寧省鞍山市重要水質(zhì)站進(jìn)行評(píng)價(jià)，能夠較好地反映水體的污染狀況以及主要污染因子[2]。

1 概 述

遼寧省鞍山市的重要水質(zhì)站有三岔河、文家街、張荒地大橋、岫巖、高家、海城。三岔河監(jiān)測(cè)斷面位于遼寧省海城市，是大遼河上的監(jiān)測(cè)斷面，屬于農(nóng)業(yè)用水區(qū)，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)，其水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類水。文家街監(jiān)測(cè)斷面位于遼寧省鞍山市岫巖滿族自治縣，是哨子河上的監(jiān)測(cè)斷面，起始斷面是石湖水庫(kù)出口，終止斷面是入大洋河河口，屬于哨子河石湖水庫(kù)上游引用水源區(qū)以及農(nóng)業(yè)用水區(qū)，其水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類水。張荒地大橋監(jiān)測(cè)斷面位于鞍山市，屬于遼河上的監(jiān)測(cè)斷面，起始斷面是小徐家房子，終止斷面是西溝稍子，屬于遼河小徐家房子引用水源區(qū)以及農(nóng)業(yè)用水區(qū)，其水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類水。岫巖監(jiān)測(cè)斷面位于遼寧省鞍山市岫巖滿族自治縣，是大洋河上的監(jiān)測(cè)斷面，屬于大洋河岫巖源頭水保護(hù)區(qū)，其水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類水。高家監(jiān)測(cè)斷面位于鞍山市臺(tái)安縣，是繞陽(yáng)河上的監(jiān)測(cè)斷面，起始斷面是金家，終止斷面是王回窩堡，屬于繞陽(yáng)河金家農(nóng)業(yè)用水區(qū)以及漁業(yè)用水區(qū)，其水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類水。海城監(jiān)測(cè)斷面位于遼寧省海城市，是海城河上的監(jiān)測(cè)斷面，起始斷面是紅土嶺水庫(kù)出口，終止斷面是東三臺(tái)，屬于農(nóng)業(yè)用水區(qū)，其水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類水。

2 監(jiān)測(cè)方法與結(jié)果

隨著連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，其在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[3]。連續(xù)流動(dòng)分析法具有大批量檢測(cè)分析速率快、樣品用量少、試劑耗量低、檢出限低、檢測(cè)效率高、檢測(cè)體系封閉和環(huán)境友好等特點(diǎn)[4]。

本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用連續(xù)流動(dòng)分析法對(duì)影響水質(zhì)的主要指標(biāo)高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、總氮(TN)進(jìn)行檢測(cè)，三岔河、文家街、張荒地大橋、岫巖、高家、海城6個(gè)重要水質(zhì)站2019—2020年汛期(豐水期7—9月)和非汛期(平水期10—11月和枯水期12月—次年2月)CODMn、NH3-N、TP和TN的檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1～表3。

表1 三岔河和文家街監(jiān)測(cè)項(xiàng)目結(jié)果 單位：mg/L

表2 張荒地大橋和岫巖監(jiān)測(cè)項(xiàng)目結(jié)果 單位：mg/L

表3 高家和海城監(jiān)測(cè)項(xiàng)目結(jié)果 單位：mg/L

3 水質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

3.1 各監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)單因子分析

單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)可以完整標(biāo)識(shí)水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的類別、水質(zhì)數(shù)據(jù)、功能區(qū)目標(biāo)值等重要信息，既能定量地判別水體屬于哪一類別水質(zhì)，又能定性地分析不同水質(zhì)指標(biāo)在同一類別水質(zhì)中的優(yōu)劣[5]，還能反映河流中主要的污染因子。

單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)P由整數(shù)位、小數(shù)點(diǎn)、小數(shù)點(diǎn)后兩位或三位有效數(shù)字組成[6]。可表示為

Pi=X1X2X3

式中：X1為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類別；X2為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間中所處的位置;X3為水質(zhì)類別與功能區(qū)劃設(shè)定類別的比較結(jié)果。

X1X2的確定方法如下：

a.當(dāng)水質(zhì)介于Ⅰ類水和Ⅴ類水之間時(shí)，對(duì)于一般指標(biāo)[6]：

式中：ai為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)測(cè)濃度；a標(biāo)上、a標(biāo)下分別為第i項(xiàng)指標(biāo)在a類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間的上限值和下限值；a=1、2、3、4、5，該值根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)比較確定。

b.當(dāng)水質(zhì)等于或劣于Ⅴ類水時(shí)，a=6，對(duì)于一般指標(biāo)：

c.X3的確定方法為

X3=X1-f1

式中：f1為水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)類別。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)，基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值見表4。

表4 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值 單位：mg/L

3.1.1 三岔河、文家街

三岔河監(jiān)測(cè)斷面和文家街監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)指標(biāo)單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)見表5。

從表5可以看出，三岔河監(jiān)測(cè)斷面CODMn和TP在豐水期、平水期和枯水期均能達(dá)到遼寧省水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，其中NH3-N在1月(枯水期)超過(guò)功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)1個(gè)水質(zhì)等級(jí)，而TN在豐水期、平水期和枯水期均呈現(xiàn)不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象，并且枯水期TN超標(biāo)現(xiàn)象較豐水期略重，與功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相差5個(gè)水質(zhì)等級(jí)。文家街監(jiān)測(cè)斷面CODMn、NH3-N和TP在豐水期、平水期和枯水期均能達(dá)到其水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，只有TN在豐水期、平水期和枯水期均呈現(xiàn)不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象，從數(shù)值上可以看出枯水期的TN超標(biāo)現(xiàn)象更嚴(yán)重一些，與功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相差5個(gè)水質(zhì)等級(jí)。三岔河和文家街監(jiān)測(cè)斷面的主要污染因子均為TN，總體來(lái)說(shuō)，豐水期的水質(zhì)要好于枯水期的水質(zhì)。

表5 三岔河和文家街單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

3.1.2 張荒地大橋、岫巖

張荒地大橋監(jiān)測(cè)斷面和岫巖監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)指標(biāo)單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)見表6。

表6 張荒地大橋和岫巖單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

張荒地大橋監(jiān)測(cè)斷面CODMn在豐水期、平水期和枯水期均能達(dá)到遼寧省水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，NH3-N在2月(枯水期)超過(guò)功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)2個(gè)水質(zhì)等級(jí)，TP在9月(豐水期)超過(guò)功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)1個(gè)水質(zhì)等級(jí)，TN在平水期和枯水期均與功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)差4～5個(gè)水質(zhì)等級(jí)。岫巖監(jiān)測(cè)斷面CODMn、NH3-N和TP在豐水期、平水期和枯水期均能達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，TN在豐水期、平水期和枯水期的水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化不大，基本上都與功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相差4～5個(gè)水質(zhì)等級(jí)。張荒地大橋和岫巖監(jiān)測(cè)斷面的主要污染因子均為TN。

3.1.3 高家、海城

高家監(jiān)測(cè)斷面和海城監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)指標(biāo)單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)見表7。

表7 高家和海城單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

高家監(jiān)測(cè)斷面CODMn、NH3-N和TP在豐水期、平水期和枯水期均能達(dá)到遼寧省水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，TN濃度在9月(豐水期)最高，與功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相差7個(gè)水質(zhì)級(jí)別，之后平水期濃度明顯下降，到枯水期達(dá)到功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。海城監(jiān)測(cè)斷面CODMn、NH3-N和TP在豐水期、平水期和枯水期均能達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，TN濃度在7月、8月(豐水期)達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，之后濃度有所上升，平水期和枯水期的水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化不大，與功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相差2～3個(gè)水質(zhì)等級(jí)。高家和海城監(jiān)測(cè)斷面的主要污染因子均為TN，總的來(lái)說(shuō)水質(zhì)相對(duì)較好。

3.2 水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)是由單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)的總和平均值、參與整體水質(zhì)評(píng)價(jià)的水質(zhì)指標(biāo)中劣于功能區(qū)目標(biāo)的指標(biāo)個(gè)數(shù)及綜合水質(zhì)類別與功能區(qū)類別比較結(jié)果組成，其公式為

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)的級(jí)別判定見表8。

表8 綜合水質(zhì)級(jí)別判定[7]

由各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)計(jì)算得出綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)，見表9。 6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面豐水期、平水期和枯水期水質(zhì)變化趨勢(shì)見圖1。

表9 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

圖1 6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)變化趨勢(shì)

由表9和圖1可知，三岔河監(jiān)測(cè)斷面綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)在豐水期、平水期和枯水期均能達(dá)到遼寧省水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)較好，但指標(biāo)濃度TN不達(dá)標(biāo)。文家街監(jiān)測(cè)斷面在8月(豐水期)綜合水質(zhì)為Ⅲ類水，與其功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相差1個(gè)水質(zhì)等級(jí)，平水期和枯水期均能達(dá)到其水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。張荒地大橋監(jiān)測(cè)斷面在豐水期和平水期水質(zhì)較好，均能達(dá)到其水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，1月、2月(枯水期)綜合水質(zhì)為Ⅳ類水，與功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相差1個(gè)水質(zhì)等級(jí)。岫巖監(jiān)測(cè)斷面在豐水期和平水期綜合水質(zhì)均能達(dá)到其水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，1月(枯水期)與功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相差1個(gè)水質(zhì)等級(jí)。高家監(jiān)測(cè)斷面在9月(豐水期)綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)最大，水質(zhì)最差，與功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相差1個(gè)水質(zhì)等級(jí)，其他時(shí)期均能達(dá)到其水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。海城監(jiān)測(cè)斷面綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)在豐水期、平水期和枯水期變化幅度較小，均能達(dá)到其水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)較好。

4 結(jié) 論

a.通過(guò)對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)進(jìn)行分析，得出各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的主要污染因子均為TN。比較了豐水期、平水期和枯水期各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的達(dá)標(biāo)情況，6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的CODMn、NH3-N和TP基本上能達(dá)標(biāo)，只有TN存在超標(biāo)現(xiàn)象。鞍山市是重工業(yè)城市，周邊化工業(yè)、制造業(yè)、施肥農(nóng)藥等造成的點(diǎn)源和面源污染可能是造成TN超標(biāo)的主要原因。

b.通過(guò)對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)進(jìn)行分析，可以得出豐水期、平水期和枯水期6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的綜合水質(zhì)均較好，只有文家街監(jiān)測(cè)斷面的8月(豐水期)、張荒地大橋的1月和2月(枯水期)、岫巖的1月(枯水期)和高家的9月(豐水期)綜合水質(zhì)與其功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)相差1個(gè)水質(zhì)等級(jí)，其余均達(dá)標(biāo)。