安溪縣環(huán)境監(jiān)測站 林鑫裕

隨著環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，我國多數(shù)地區(qū)已通過設(shè)置地表水在線自動監(jiān)測系統(tǒng)對河流水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控，本文通過分析某城鎮(zhèn)河流出口處設(shè)置的水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)獲取的pH、DO、電導(dǎo)率、水溫、濁度、總磷、氨氮、總氮、高錳酸鹽指數(shù)等2021年3月-6月的一些數(shù)據(jù)，對河流水質(zhì)出現(xiàn)的污染情況進(jìn)行分析研究，同時(shí)根據(jù)已有的污染原因調(diào)查，分析出現(xiàn)3種類型水質(zhì)污染的水質(zhì)變化趨勢，為河流污染成因分析提供一定的科學(xué)依據(jù)。

一、地表水水質(zhì)自動站所采用的監(jiān)測分析方法

該水站屬國家直接管控水站，所采用的分析方法：水溫-熱電阻溫度傳感器法、pH-玻璃電極法、溶解氧-極譜法、電導(dǎo)率-電極法、濁度-90度散射法、高錳酸鹽指數(shù)-高錳酸鉀氧化法、氨氮-納氏試劑分光光度法、總磷-鉬酸銨分光光度法、總氮-堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法。

二、河道污染類型分析

（一）多級水壩截流型水質(zhì)污染

多級水壩截流型水質(zhì)污染主要的特征是溶解氧異常超標(biāo)。河流溶解氧的來源主要有2個，一是水體的流動帶動空氣中氧氣的溶解，二是水中藻類的光合作用產(chǎn)生的溶解氧；而地表水中耗氧主要途徑也有多條：水生生物活動耗氧、水壩發(fā)電驅(qū)趕飽和溶解氧、污染物（如氨氮、還原性物質(zhì)）耗氧。從2016年福建省普及建設(shè)水質(zhì)自動站以來，我省有多條河流多次發(fā)生溶解氧異常情況，以晉江西溪某水站2021年5月份中的某次溶解氧連續(xù)超標(biāo)數(shù)據(jù)[1]，繪制成圖1、表1。

圖1 水質(zhì)自動監(jiān)測站中溶解氧與其他指標(biāo)圖（注：虛線對應(yīng)次坐標(biāo)軸）

表1 溶解氧與其他指標(biāo)皮爾遜相關(guān)指數(shù)

以溶解氧、流量等參數(shù)開始明顯變化為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，事件開始前2-3天各參數(shù)均值為本底值，監(jiān)測數(shù)值變化幅度最大的一天數(shù)據(jù)為極值。

變化幅度=（極值-本底值）/本底值*100%，可得出表2。

圖3 底泥/清淤污染型污染指標(biāo)變化圖（虛線對應(yīng)次坐標(biāo)軸）

表2 水壩截流型水質(zhì)變化幅度統(tǒng)計(jì)表

由圖1中可見溶解氧有明顯的變化，甚至超標(biāo)（≤5.0mg/L），而其他指標(biāo)有明顯變化且與溶解氧高度相關(guān)的指標(biāo)有流量、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)。通過皮爾遜相關(guān)指數(shù)結(jié)合圖1分析變化趨勢，高錳酸鹽指數(shù)正相關(guān)且相關(guān)性較高，主因是藻類的光合作用增強(qiáng)，溶解氧上升，產(chǎn)生的有機(jī)物也增加，高錳酸鹽指數(shù)隨之上升，而水生生物的活動增強(qiáng)時(shí)，消耗溶解氧增加，高錳酸鹽指數(shù)下降，這是正相關(guān)，顯然高錳酸鹽指數(shù)不是溶解氧下降的主因，兩者應(yīng)該是表征水質(zhì)的同類型指標(biāo)；氨氮指標(biāo)為負(fù)相關(guān)且相關(guān)性也較高，本底較低，但蓄積后濃度提升幅度大，雖然仍處于Ⅱ地表水（≤0.5mg/L），但也是造成本次溶解氧升高的主要原因之一；而從該自動站所處的位置（上下游8公里內(nèi)有3級水電站，第二、三級水壩的平均水深小于5米，水質(zhì)自動監(jiān)測站位處第三級電站水壩內(nèi)），近年來多次單純?nèi)芙庋醭瑯?biāo)事件，結(jié)合溶解氧監(jiān)測數(shù)據(jù)（水站所處位置第三級處溶解氧下降到3mg/L左右時(shí)，第二級經(jīng)常是4-5mg/L，第一級電站則有6-7mg/L）與電站水流量數(shù)據(jù)、氣象、所處位置等分析得出造成超標(biāo)的主要原因：一是水電站蓄水發(fā)電，造成河水流速緩慢，空氣中的氧難以溶解；二是水壩已導(dǎo)致污染物（氨氮）的蓄積，快速消耗溶解氧；三是水電站發(fā)電造成飽和溶解氧被驅(qū)趕，溶解氧隨水壩逐級下降；四是底泥沉積遇到季節(jié)性氣溫上升，底棲生物活動劇烈，耗氧迅速；五是水壩排沙濁度上升，水中的藻類光合作用能力下降，復(fù)氧緩慢；六是陰雨天氣光照不足，光合作用減弱甚至沒有。

（二）初期雨水導(dǎo)致生活污水污染型

我省多數(shù)城市（鎮(zhèn)）已普遍實(shí)現(xiàn)雨污分流，污水已基本能集中收集處理，但收集率并不能達(dá)到100%，且城市（鎮(zhèn)）等仍有不少商家店鋪將生活污水接入雨水管道，直接排入城市河道，導(dǎo)致降雨時(shí)水質(zhì)自動站容易出現(xiàn)污染事件，同樣，以同一水站5月上旬某次降水前后的水站數(shù)據(jù)[2]，繪制得圖2和表3，為雨期水質(zhì)自動站數(shù)據(jù)變化圖（虛線對應(yīng)次坐標(biāo)軸）

圖2 雨期水質(zhì)自動站數(shù)據(jù)變化圖（虛線對應(yīng)次坐標(biāo)軸）

表3 初期雨水污染型水質(zhì)變化幅度統(tǒng)計(jì)表

初期雨水生活污水污染型的水質(zhì)也有較明顯的特征，濁度變化幅度最大，可達(dá)到480%，是最直接指標(biāo)；氨氮、總磷先上升后下降變化幅度大，上升幅度分別達(dá)到142%、165%，原因是城市（鎮(zhèn)）的污染物被雨水沖刷流入水體，導(dǎo)致濃度上升，之后被逐漸沉淀或者生物作用分解合成，可認(rèn)為一次污染物導(dǎo)向指標(biāo)；總氮、高錳酸鹽指數(shù)、電導(dǎo)率先下降后上升，雨水使水中原有的污染物濃度被稀釋，而后一次污染物被分解或者合成生成二次污染物，使這三項(xiàng)指標(biāo)上升，可認(rèn)為是二次污染導(dǎo)向指標(biāo)；溶解氧先上升后下降，最后再上升，原因是雨水初期增加空氣中氧的溶解，之后污染物的生物分解作用耗氧導(dǎo)致溶解氧下降，最后污染物降低，耗氧減少溶解氧逐漸恢復(fù)。

（三）底泥/清淤污染型

該類型的污染特征也比較明顯。早期的某些小流域由于治污力度較小，生活污水污染較重，底泥長期沉積，甚至發(fā)黑發(fā)臭，清淤時(shí)攪動水體，若未配套污水回收治理工程，極易造成干流的水污染，該自動站三月份數(shù)據(jù)[3]就是排查出來的典型的清淤/底泥污染時(shí)的水質(zhì)變化數(shù)據(jù)。

通過圖3表4前6天的數(shù)據(jù)，可以看出該類型的污染最主要的特征：一是短時(shí)間內(nèi)氨氮迅速提升，上升幅度最大，達(dá)到237%，原因是底泥中銨鹽大量沉積，攪動后大量釋放溶解到水中；總磷、電導(dǎo)率、濁度中等程度上升,上升幅度50%-70%，當(dāng)然這三個指標(biāo)與清淤污水排入河道的量有直接關(guān)系，本次觀測到的清淤污水匯入量相對河水流量來說是比較小的；二是高錳酸鹽指數(shù)及溶解氧迅速下降（本次事件期間均無雨水補(bǔ)充，該流域已連續(xù)數(shù)個月無降水，可以排除大流量河水的稀釋，同時(shí)調(diào)閱所處電站的流量數(shù)據(jù)，也證明了這點(diǎn)），可以判斷原因是氨氮上升迅速耗氧，同時(shí)大量底泥中的微生物長期處于饑餓狀態(tài)，迅速分解消耗有機(jī)物與溶解氧，使高錳酸鹽指數(shù)下降。上述的變化至第七天后各項(xiàng)指標(biāo)開始好轉(zhuǎn)，原因是及時(shí)制止了污水排放行為，污染物開始沉淀，水質(zhì)回升。

表4 底泥污染型水質(zhì)變化幅度統(tǒng)計(jì)表

三、總結(jié)

本文所述地表水幾類水污染類型均有較為明顯的特征，多級水壩截流型污染最顯著的特征是溶解氧的下降，初期雨水污染型水質(zhì)的特征是濁度的顯著上升并伴隨氨氮總磷的上升，底泥/清淤污染型水質(zhì)特征是氨氮大幅上升以及是高錳酸鹽指數(shù)及溶解氧迅速下降。