黃東嬌

(三明市永安生態(tài)環(huán)境局，福建 三明 366000)

沙溪位于福建省中部，系閩江上游的南源支流，上游為九龍溪，流域面積較大，水量較大，水力資源豐富。永安至沙溪口稱(chēng)沙溪，沙溪流經(jīng)建寧、明溪、寧化、清流、永安、三明、沙縣、延平等，在沙溪口與富屯溪匯合后注入閩江。沙溪永安段是永安市境內(nèi)最大的河流干流，其前段的鴨姆潭電站是永安市區(qū)最大的集中式飲用水源，約占全市供水量的52.1%。而后段匯入文川溪、后溪、胡貢溪等眾多支流，又流經(jīng)永安市尼葛工業(yè)園區(qū)、坂尾工業(yè)區(qū)、貢川水東工業(yè)園區(qū)，成為主要的納污水體。因此，沙溪的水環(huán)境質(zhì)量，不僅關(guān)系城鎮(zhèn)居民的用水安全，也影響永安市區(qū)的整體規(guī)劃。

開(kāi)展沙溪水質(zhì)評(píng)價(jià)，研究水質(zhì)變化趨勢(shì)，有利于分析掌握沙溪的水環(huán)境污染特征，為河流污染防治和城市生態(tài)環(huán)境管理提供有力的技術(shù)支撐。本文以三明市永安環(huán)境監(jiān)測(cè)站2011—2020年的沙溪水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料為依據(jù)，運(yùn)用當(dāng)前城市地表水評(píng)價(jià)考核的幾種常規(guī)方法，對(duì)2011—2020年沙溪永安段下游水質(zhì)和變化趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，并提出綜合防治建議。

1 研究區(qū)域與研究方法

沙溪的上游為九龍溪，經(jīng)過(guò)安砂水庫(kù)流入永安境內(nèi)，前段九龍溪為東西走向，后段沙溪為南北走向，流經(jīng)永安城區(qū)，最終流入三明市莘口鎮(zhèn)境內(nèi)。本文選擇永安段下游的出境考核斷面——永安貢川橋斷面作為代表斷面，并參照《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法(試行)》《城市地表水環(huán)境質(zhì)量排名技術(shù)規(guī)定(試行)》，選用水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)法、CWQI水質(zhì)指數(shù)法和Spearman秩相關(guān)系數(shù)法作為研究方法對(duì)該斷面開(kāi)展水質(zhì)狀況分析。

1.1 水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)法

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法(試行)》，河流斷面水質(zhì)類(lèi)別評(píng)價(jià)采用單因子評(píng)價(jià)法，評(píng)價(jià)指標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)表1中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)該斷面參評(píng)指標(biāo)中類(lèi)別最高的一項(xiàng)來(lái)確定，以每年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2 CWQI水質(zhì)指數(shù)法

采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)表1中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21項(xiàng)指標(biāo)，先計(jì)算出監(jiān)測(cè)斷面各單項(xiàng)指標(biāo)濃度的算術(shù)平均值，計(jì)算出單項(xiàng)指標(biāo)的水質(zhì)指數(shù)，再綜合計(jì)算出該斷面的水質(zhì)指數(shù)CWQI。低于檢出限的項(xiàng)目，按照1/2檢出限值參加計(jì)算各單項(xiàng)指標(biāo)濃度的算術(shù)平均值。水質(zhì)指數(shù)越小，說(shuō)明水質(zhì)狀況越好。

(1)

式(1)中，C(i)為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的濃度值；Cs(i)為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)地表水Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值；CWQI為i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)指數(shù)。

(2)

式(2)中,Cs(DO)為溶解氧的地表水Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值。

(3)

(4)

式(3)、(4)中,pHsd為GB3838-2002中pH的下限值；pHsu為GB3838-2002中pH的上限值。

1.2.2 斷面水質(zhì)指數(shù)

根據(jù)各單項(xiàng)指標(biāo)的CWQI，取其加和值即為斷面的CWQI，即：

(5)

1.3 Spearman秩相關(guān)系數(shù)法

選取高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷4項(xiàng)主要指標(biāo)的年均值，采用Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)技術(shù)，用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法分析環(huán)境污染變化趨勢(shì)。秩相關(guān)系數(shù)按下式計(jì)算：

(6)

di=Xi-Yi

(7)

式(6)、(7)中，di為變量Xi和變量Yi的差值；N為時(shí)間周期數(shù)；Xi為周期i到周期N按濃度值從小到大排列的序號(hào)；Yi為按時(shí)間排列的序號(hào)。

將秩相關(guān)系數(shù)rs的絕對(duì)值同Spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表中可信度水平為0.05的臨界值Wp進(jìn)行比較，當(dāng)rs>Wp則表明變化趨勢(shì)有顯著意義，如果rs是負(fù)值，則表明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)有關(guān)統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)變化呈下降趨勢(shì)或好轉(zhuǎn)趨勢(shì)；如果rs是正值，則表明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)有關(guān)統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)變化呈上升趨勢(shì)或加重趨勢(shì)。

2 沙溪永安段水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

2.1 斷面水質(zhì)評(píng)價(jià)

以沙溪永安貢川橋斷面為研究對(duì)象，依據(jù)2011—2020年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以斷面年均值評(píng)價(jià)，該斷面10年間的水質(zhì)類(lèi)別均達(dá)到或優(yōu)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)率均為100%，水質(zhì)保持優(yōu)良，各年水質(zhì)類(lèi)別詳見(jiàn)表1[1-2]。

表1 2011—2020年沙溪永安貢川橋斷面水質(zhì)類(lèi)別及水質(zhì)狀況

永安貢川橋斷面的水質(zhì)年均值達(dá)標(biāo)率從2011年到2020年均保持在100.0%，且“十三五”期間(2016—2020年)各年水質(zhì)類(lèi)別均為Ⅱ類(lèi)，水質(zhì)狀況保持優(yōu)，與“十二五”期間(2011—2015年)相比有所改善。

2.2 斷面水質(zhì)指數(shù)變化

利用21項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)式(1)～式(5)計(jì)算2011—2020年間各年永安貢川橋斷面的水質(zhì)指數(shù)(詳見(jiàn)表2)，得出2011—2013年間，該斷面水質(zhì)指數(shù)連續(xù)上升，2014—2017年水質(zhì)指數(shù)連續(xù)下降，2018年稍有上升，2019年、2020年又連續(xù)下降?？傮w而言，2020年與2011年相比，水質(zhì)指數(shù)由4.4188降至2.7616，下降了37.50%，水環(huán)境質(zhì)量變好。分析各指標(biāo)的單項(xiàng)指數(shù)可知，2020年單項(xiàng)指數(shù)與2011年相比降幅較多的指標(biāo)依次為五日生化需氧量、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和氟化物。

表2 2011—2020年沙溪永安貢川橋斷面水質(zhì)指數(shù)CWQI

2.3 河流主要指標(biāo)變化趨勢(shì)分析

2.3.1 主要指標(biāo)年際變化

利用2011—2020年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制永安貢川橋斷面4項(xiàng)主要指標(biāo)—高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷的年均值年際變化圖(圖1)，由圖1可得：高錳酸鹽指數(shù)年均濃度在波動(dòng)中呈下降趨勢(shì)，單因子水質(zhì)類(lèi)別由Ⅱ類(lèi)升至Ⅰ類(lèi)；五日生化需氧量年均濃度在2013年有所上升，后逐漸下降，單因子水質(zhì)類(lèi)別保持在Ⅰ類(lèi)；氨氮年均濃度自2015年起逐漸呈下降趨勢(shì)，單因子水質(zhì)類(lèi)別從2015年起逐步穩(wěn)定在Ⅱ類(lèi)；總磷年均濃度總體較為平穩(wěn)，2020年明顯下降，單因子水質(zhì)類(lèi)別保持在Ⅱ類(lèi)。趨勢(shì)變化詳見(jiàn)圖1。

圖1 2011—2020年沙溪永安貢川橋主要指標(biāo)

2.3.2 主要指標(biāo)變化趨勢(shì)

根據(jù)式(6)、式(7)計(jì)算該4項(xiàng)指標(biāo)的秩相關(guān)系數(shù)。由表3可見(jiàn)，2011—2020年間，永安貢川橋斷面的高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量和氨氮指標(biāo)的秩相關(guān)系數(shù)rs的絕對(duì)值均大于Wp，且為負(fù)值，表示3項(xiàng)指標(biāo)呈顯著下降趨勢(shì)；總磷rs為負(fù)值，但小于Wp，總體變化無(wú)顯著意義。主要指標(biāo)濃度變化趨勢(shì)與單項(xiàng)指數(shù)變化趨勢(shì)相符。

表3 2011—2020年沙溪永安貢川橋水質(zhì)隨時(shí)間變化趨勢(shì)

2.3.3 “十三五”與“十二五”對(duì)比

另外，就4項(xiàng)指標(biāo)在“十三五”期間和“十二五”期間的均值進(jìn)行對(duì)比，高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷濃度均有所下降，降幅分別為29.4%、39.8%、31.8%和59.8%。

2.4 水質(zhì)變化結(jié)論

綜上可得，2011—2020年，沙溪永安貢川橋斷面水質(zhì)類(lèi)別由Ⅲ類(lèi)轉(zhuǎn)為Ⅱ類(lèi)，水質(zhì)狀況由良轉(zhuǎn)優(yōu)并保持穩(wěn)定，斷面水質(zhì)指數(shù)也有明顯下降，且4項(xiàng)主要指標(biāo)中，高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮濃度均呈顯著下降趨勢(shì)，該斷面總體水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)。

3 水質(zhì)變化原因分析

永安市人民政府自2013年起開(kāi)始實(shí)施河道整治計(jì)劃，印發(fā)了《永安市2013年河道水污染綜合整治實(shí)施方案》，經(jīng)過(guò)8年治理，各主要河流水質(zhì)均有所改善。2016—2020年間，尼葛工業(yè)園、埔?guī)X汽車(chē)工業(yè)園、貢川水東工業(yè)園分別建成了園區(qū)污水處理廠(chǎng)并投入使用，對(duì)工業(yè)污水集中二次處理，減少了工業(yè)污水直排入河的污染。同時(shí)，國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)總站在沙溪三元溪口(永安貢川橋下游，永安與三元交界處)、文川溪永安洪田斷面分別設(shè)立了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)預(yù)警，三明市永安生態(tài)環(huán)境局對(duì)超標(biāo)報(bào)警數(shù)據(jù)及時(shí)反饋、聯(lián)合市河長(zhǎng)辦對(duì)異常斷面開(kāi)展調(diào)查，采取措施保證水質(zhì)良好[2]。

4 結(jié)論與建議

通過(guò)運(yùn)用水質(zhì)評(píng)價(jià)法、CWQI水質(zhì)指數(shù)法和Spearman秩相關(guān)系數(shù)法研究沙溪永安段下游出境斷面——永安貢川橋斷面的水質(zhì)狀況，得出沙溪永安段下游水質(zhì)在2011—2020年總體保持優(yōu)良。永安貢川橋斷面水質(zhì)類(lèi)別由Ⅲ類(lèi)轉(zhuǎn)為Ⅱ類(lèi)，水質(zhì)狀況由良轉(zhuǎn)優(yōu)并保持穩(wěn)定；斷面水質(zhì)指數(shù)CWQI在2016—2020年間明顯下降，與2011年相比，2020年下降了37.50%；4項(xiàng)主要指標(biāo)中，高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮濃度均呈顯著下降趨勢(shì)，水質(zhì)總體有所好轉(zhuǎn)。

沙溪水質(zhì)改善來(lái)之不易，而根據(jù)污染物排放統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生活水平的提升，2021—2025年永安市的廢水主要污染物排放總量將會(huì)繼續(xù)增加。建議從以下方面著手，保障水質(zhì)優(yōu)良。

①建立健全環(huán)境管理機(jī)制。繼續(xù)實(shí)行黨政領(lǐng)導(dǎo)生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)責(zé)任制，落實(shí)目標(biāo)責(zé)任書(shū)、“一崗雙責(zé)”規(guī)定中流域生態(tài)保護(hù)的要求。抓好“河長(zhǎng)制”，做好河流綜合整治，采取有效措施確保各斷面水質(zhì)符合考核要求。

②各部門(mén)分工合作，聯(lián)合執(zhí)法。市政部門(mén)完善城市污水管網(wǎng)布設(shè)，提升城市生活污水納管率；生態(tài)環(huán)境部門(mén)加強(qiáng)對(duì)工業(yè)企業(yè)廢水的監(jiān)管，突出節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推廣清潔生產(chǎn)，強(qiáng)化污染防治；生態(tài)環(huán)境部門(mén)和各工業(yè)園區(qū)管委會(huì)共同加強(qiáng)對(duì)企業(yè)的指導(dǎo)和監(jiān)管，引導(dǎo)企業(yè)建立規(guī)范的環(huán)境管理制度，同時(shí)監(jiān)督園區(qū)污水處理廠(chǎng)、生活污水處理廠(chǎng)和企業(yè)污水處理站正常運(yùn)行，保證污水處理后達(dá)標(biāo)排放；水利部門(mén)加強(qiáng)和沿河水電站協(xié)調(diào)溝通，在枯水期適時(shí)進(jìn)行水量生態(tài)調(diào)度，提高水體自?xún)裟芰Γ鷳B(tài)環(huán)境部門(mén)也需對(duì)水電站的下泄流量加強(qiáng)監(jiān)管，保證水電站最小下泄流量，防止出現(xiàn)斷流現(xiàn)象；各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道、農(nóng)業(yè)部門(mén)在春耕時(shí)節(jié)注意沿河農(nóng)田的肥料堆放，避免出現(xiàn)雨水將化肥沖刷入河造成氮、磷指標(biāo)濃度增大[2]。

③對(duì)沙溪各支流加強(qiáng)治理。支流小流域途經(jīng)村莊，沿河匯入較多農(nóng)村生活污水、養(yǎng)殖廢水等，且流量較小，不利于水體自?xún)?。?yīng)完善農(nóng)村污水管網(wǎng)布設(shè)，提高農(nóng)村集中污水處理設(shè)施利用率，減少污水直排入河現(xiàn)象。

④提升全民意識(shí)。繼續(xù)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的宣傳，提高民眾的環(huán)保意識(shí)，使群眾和企業(yè)自覺(jué)愛(ài)護(hù)環(huán)境，保護(hù)“母親河”[2]。