張龔丹，舒恬靜，陳建華，黃 聰

(1.黃岡生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，湖北 黃岡 438000；2.黃岡市環(huán)境保護監(jiān)測站，湖北 黃岡 438000；3.湖北黃達環(huán)保技術(shù)咨詢有限公司，湖北 黃岡 438000；4.中南安全環(huán)境技術(shù)研究院股份有限公司，湖北 武漢 430071)

1 引言

黃岡市境內(nèi)水資源豐富，長江自南蜿蜒流過，流經(jīng)轄區(qū)內(nèi)總長216 km。境內(nèi)有倒水、舉水、巴河、浠水、蘄水、華陽河等6 大水系，大小支流3690 余條，屬中游下段北岸水系。長江是流經(jīng)黃岡的重要河流，西自團風(fēng)縣鵝公頸舉水入江處入境，東至黃梅縣段宣村出境，全長189 km，流經(jīng)團風(fēng)、黃州、蘄春、武穴、黃梅六縣市區(qū)。江心洲及淺灘較多，沿江地段地貌以沖積低陷平原為主。

2016～2020年，黃岡市在全市范圍內(nèi)持續(xù)開展地表水水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作，所得出的各斷面(點位)逐月水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)即為本研究數(shù)據(jù)來源。本研究對科學(xué)研判水質(zhì)變化的原因具有指導(dǎo)作用，為生態(tài)環(huán)境的管理部門科學(xué)合理開展水污染綜合防治工作提供參考。

2 監(jiān)測與評價概況

“十三五”期間(2016～2020年)，共計對黃岡市9條河流(19個監(jiān)測斷面)，5個湖泊(6個監(jiān)測斷面)、9座水庫進行了監(jiān)測。9條河流分別為：長江干流(黃岡段)、舉水、巴水、浠水、蘄水、灄水、倒水、東河、白蓮河；5個湖泊分別為：遺愛湖、龍感湖、太白湖、武山湖、白潭湖；9座水庫分別為：浮橋河水庫、白蓮河水庫、大同水庫、花園水庫、天堂水庫、張家咀水庫、金沙河水庫、尾斗山水庫、牛車河水庫。

監(jiān)測項目為《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》( GB3838-2002) 表 1 的 23 項(糞大腸菌群除外)，河流加測電導(dǎo)率和流量，湖庫加測透明度和葉綠素 a 。

水質(zhì)狀況評價按照《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法(試行)》環(huán)辦〔2011〕22號規(guī)定進行，采用單因子指數(shù)評價法[1]對河流水質(zhì)進行評價和分析。評價指標為：《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)[2]表1中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21項指標。湖泊、水庫營養(yǎng)狀態(tài)評價指標為：葉綠素a、總磷、總氮、透明度和高錳酸鹽指數(shù)共5項。地表水環(huán)境質(zhì)量年度評價，以每年12次監(jiān)測數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值進行評價。

3 結(jié)果評價

2020年，黃岡市地表水水環(huán)境質(zhì)量總體狀況為良好，Ⅰ～ Ⅲ類水質(zhì)斷面(點位)比例為 82.4%。全市主要河流Ⅰ～ Ⅲ類水質(zhì)斷面(點位)比例為100%，水環(huán)境質(zhì)量狀況為優(yōu)，詳細斷面水質(zhì)類別見表1；主要湖庫Ⅰ～ Ⅲ類水質(zhì)斷面(點位)比例為 60%，劣Ⅴ類水質(zhì)比例為13.3%，水環(huán)境質(zhì)量狀況為輕度污染，詳細斷面水質(zhì)類別見表2，主要超標項目為總磷、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)等。

表1 2020年全市主要河流水質(zhì)狀況

表2 2020年全市主要湖庫水質(zhì)狀況

4 趨勢分析

“十三五”期間，黃岡市主要河流和水庫的水環(huán)境質(zhì)量均維持在Ⅲ類水質(zhì)及以上，主要湖泊的水環(huán)境質(zhì)量均在Ⅴ類和劣Ⅴ類，只有少數(shù)湖泊少數(shù)年份出現(xiàn)Ⅲ類水質(zhì)。2016～2020年各河流、湖庫的水質(zhì)類別詳見表3、表4。

表3 2016～2020年全市重點河流水質(zhì)狀況

表4 2016～2020年全市重點湖庫水質(zhì)狀況

主要湖泊的水質(zhì)均較差，所有湖泊均不同程度地呈現(xiàn)富營養(yǎng)化的狀態(tài)。主要污染指標為氨氮、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、總磷等。

通過采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法，對評價指標(高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、氨氮、化學(xué)需氧量、總磷、總氮、葉綠素a的濃度)與時間序列間的相關(guān)性進行計算，從而對水質(zhì)變化趨勢進行定性分析，實現(xiàn)對黃岡市地表水水質(zhì)狀況年度變化趨勢的評價。詳細評價結(jié)果見表5。

表5 監(jiān)測斷面(點位)污染參數(shù)及秩相關(guān)系數(shù)

評價方法：將秩相關(guān)系數(shù)γs的絕對值同Spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計表中的臨界值γ(取0.9)進行比較。當γs>γ則表明變化趨勢有顯著意義，如果γs是負值，則表明在評價時段內(nèi)有關(guān)統(tǒng)計量指標變化呈下降趨勢或好轉(zhuǎn)趨勢；如果γs為正值，則表明在評價時段內(nèi)有關(guān)統(tǒng)計量指標變化呈上升趨勢或加重趨勢；當γs≤γ則表明變化趨勢沒有顯著意義，說明在評價時段內(nèi)水質(zhì)變化穩(wěn)定或平穩(wěn)。

評價結(jié)果顯示，“十三五”期間，黃岡市主要河流和水庫的水環(huán)境質(zhì)量總體上保持穩(wěn)定或改善的趨勢，主要湖泊的水環(huán)境質(zhì)量均呈惡化趨勢。

出現(xiàn)這種情況的主要原因是：①生活污染。雖然城區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠已經(jīng)建成并投入運行，但是管網(wǎng)系統(tǒng)還不完善，污水收集率低，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠運行很不穩(wěn)定，入戶支流建設(shè)還不到位，鎮(zhèn)區(qū)存在管網(wǎng)空白區(qū)，大量生活污水直排入湖；②農(nóng)業(yè)面源污染[3,4]。化肥、農(nóng)藥使用效率不高，小戶畜禽養(yǎng)殖污染未得到有效控制，水產(chǎn)養(yǎng)殖污染問題突出，一些“河邊塘”“湖邊塘”養(yǎng)殖污水未經(jīng)處理直接入湖[5]；③工業(yè)污染。部分縣市區(qū)仍存在工業(yè)園區(qū)污水處理設(shè)施不完善，企業(yè)廢水處理不到位，存在偷排行為，“散亂污”企業(yè)污染問題突出；④內(nèi)源污染。水葫蘆等水生植物生長腐爛，破壞水質(zhì)。底泥營養(yǎng)物質(zhì)被攪動，隨著水溫升高，藍藻、微生物的繁殖和死亡，加速水質(zhì)下降[6,7]；⑤水量因素?？菟竟?jié)，河湖水量小，水體自凈能力下降，影響水質(zhì)[8]。

5 趨勢預(yù)測

灰色數(shù)列模型(Grey Dynamics Model,GM)是以時間序列進行研究分析，用數(shù)列建立方程，將無規(guī)律的原始數(shù)列經(jīng)過轉(zhuǎn)換，使之成為較有規(guī)律的生成數(shù)列后再建模的一種預(yù)測方法。其中較為簡單的一種模型——采用一個變量的一階微分方程GM(1,1)模型已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、環(huán)境研究的許多領(lǐng)域之中進行預(yù)測。

現(xiàn)以各主要湖泊、2016～2020年水質(zhì)中總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素a、透明度年平均濃度建立灰色模型，預(yù)測2021～2025年這些指標濃度，預(yù)測值詳見表6～11。

表6 “十四五”期間遺愛湖(西湖湖心)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢預(yù)測

預(yù)測結(jié)果顯示，在“十四五”期間，黃岡市各主要湖泊水環(huán)境質(zhì)量總體上呈現(xiàn)惡化趨勢，營養(yǎng)化指數(shù)仍在上升，主要影響因子為葉綠素a和總磷，因此，在“十四五”期間，要持續(xù)采取措施控制面源、農(nóng)業(yè)源、生活源的污染，降低總磷、總氮入湖量，同時還要開展水質(zhì)提升工程。

表7 “十四五”期間遺愛湖(東湖出口)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢預(yù)測

表8 “十四五”期間龍感湖營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢預(yù)測

表9 “十四五”期間太白湖營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢預(yù)測

表10 “十四五”期間武山湖營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢預(yù)測表

表11 “十四五”期間白潭湖營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢預(yù)測

6 結(jié)論和建議

“十三五”期間，黃岡市主要河流和水庫的水環(huán)境質(zhì)量均在Ⅲ類水質(zhì)及以上，總體上保持穩(wěn)定或改善的趨勢；主要湖泊的水環(huán)境質(zhì)量均在Ⅴ類和劣Ⅴ類，且不同程度地呈現(xiàn)富營養(yǎng)化的狀態(tài)，總體上呈惡化趨勢。通過灰色數(shù)列模型預(yù)測，黃岡市的主要湖泊在“十四五”期間仍會呈現(xiàn)惡化趨勢，營養(yǎng)化指數(shù)會繼續(xù)上升，主要影響因子為葉綠素a和總磷。

“十四五”期間，黃岡市要以水環(huán)境質(zhì)量改善為核心，扎實推進“三水共治”。一是要持續(xù)落實水環(huán)境治理。大力推進城鎮(zhèn)點源污染防治工作，加強工業(yè)污染源監(jiān)管，強化工業(yè)集聚區(qū)污水治理，加強湖庫水環(huán)境保護，推進雨污分流積極落實，開展水產(chǎn)養(yǎng)殖污染防治；二是要積極加強水資源保護。強化飲用水水源地保護，推進飲用水源地面源污染防治，加強區(qū)域再生水循環(huán)利用；三是要逐漸加快水生態(tài)修復(fù)保護。加強河湖生態(tài)修復(fù)提升，強化水域岸線生態(tài)環(huán)境修復(fù)，合理推進水系聯(lián)通工程的建設(shè)。