倪 洋

（遼寧省沈陽水文局，沈陽 110000）

水是生物體維持其生命活動的物質(zhì)基礎，優(yōu)質(zhì)的水環(huán)境可以有力地支持農(nóng)業(yè)發(fā)展，保證人們的生活。近年來，隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及人類活動的增多[1]，大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢水流入水體，造成了嚴重的河流污染。這就是為什么近年來水環(huán)境的質(zhì)量在河流健康研究中引起如此多的關注。水質(zhì)的物理和化學指標是水生生態(tài)系統(tǒng)健康的有用視覺指標,是衡量水生生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的重要手段[2-3]。

1 評定方法

1.1 單指標法

評估水質(zhì)的單一指標法是基于某種污染物的測量濃度與該項目參考值的比率[4]，該適用方法簡單，計算結果安全可靠,其計算公式為：

式中：Ci為污染物實測濃度；Si為相應類別的標準值；Pi為某污染物的分指數(shù)。

5 個監(jiān)測參數(shù)COD、BOD、TN、TP 和NH3-N的監(jiān)測值被用來確定一個水體是否符合評估標準的相關水質(zhì)標準。將這5 個指標的水質(zhì)標準閾值列成表格，地表水環(huán)境質(zhì)量標準基本項目標準限值表，見表1。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標準基本項目標準限值表 mg/l

利用上述評標準，2012—2018 年期間，在每個監(jiān)測站對水質(zhì)指標進行了分析。在5 個監(jiān)測參數(shù)中，由于檢測率低，每個監(jiān)測點的COD 和BOD2都符合I 類水質(zhì)標準。TN 主要是在2mg/l 以上的高位被檢測到，但檢測到的最高水平在6mg/l 以上。TN 監(jiān)測值達到或超過了V 類水質(zhì)標準。各監(jiān)測站NH3-N、TP 指標監(jiān)測結果，見表2。表中選取每年5 月、7 月、9 月和11 月為代表月，其中5 月是汛前期，7 月是汛期，9 月為汛后期，11 月為枯水期。

表2 各監(jiān)測站NH3-N、TP 指標監(jiān)測結果 mg/l

表2顯示，NH3-N 在大多數(shù)時間段處于水質(zhì)等級I 類，在一些時間段處于水質(zhì)等級II 類和III 類；TP 檢測率也很高，不同地點和時間的檢測率差異相對較大。在觀音閣水庫和南甸站，NH3-N 濃度都比較低，水質(zhì)標準符合I 類水,在興隆水庫站，雖然在2016 年和2018 年有一段時間的污染濃度達到了V 類水平，但在大部分時間里，NH3-N 濃度都在I 類水質(zhì)標準范圍內(nèi)；在泉水站，NH3-N 大部分時間都在II 類水質(zhì)范圍內(nèi); 大多數(shù)時候，觀音閣水庫的TP 都在水質(zhì)標準II 類以上, 然而，在2018 年，濃度更高,南甸站站的TP 水平從2012 年的V 級下降，在2014—2017 年的大部分時間里保持在I 級,然而，2018 年出現(xiàn)了增長, 這可能是連續(xù)幾年降雨量低的結果。

分析顯示，由于2012—2018 年期間降雨量持續(xù)偏低，2014—2017年期間監(jiān)測站的水質(zhì)有所改善，但2018 年則有所惡化。在5 個監(jiān)測指標中，總氮（TN）和總磷（TP）影響了水質(zhì)標準，導致太子河流域的水質(zhì)低于劣五級。

1.2 綜合指標法

水質(zhì)綜合污染指數(shù)是指對各項水質(zhì)污染物參數(shù)的相對污染指數(shù)進行分析[5]，進而得到的數(shù)值代表著水質(zhì)的污染程度。考慮到主要流域的水污染性質(zhì)，選擇了5 個指標進行計算，即COD、BOD、TN、TP 和NH3-N[6-8]。

綜合污染指數(shù)的計算公式為：

式中:P為水質(zhì)綜合污染指數(shù)；n為評價指標的項目數(shù)。

綜合污染指數(shù)P 分級，見表3。

表3 綜合污染指數(shù)P 分級

采用綜合污染指數(shù)法計算觀音閣水庫、南甸水庫、興隆水庫和泉水是4 個監(jiān)測站的綜合污染指數(shù)，反映了2012—2018 年每個月的水污染情況。觀音閣水庫站綜合污染指數(shù)及水質(zhì)評價結果，見表4；南甸-基于月綜合污染指數(shù)的水質(zhì)評價結果，見表5；興隆水庫-基于月綜合污染指數(shù)的水質(zhì)評價結果，見表6；泉水-基于月綜合污染指數(shù)的水質(zhì)評價結果，見表7。

表4 觀音閣水庫站綜合污染指數(shù)及水質(zhì)評價結果

表5 南甸-基于月綜合污染指數(shù)的水質(zhì)評價結果

表6 興隆水庫-基于月綜合污染指數(shù)的水質(zhì)評價結果

2012—2018 年各月音閣水庫的綜合污染指數(shù)結果顯示，低度污染占主導地位，只有小部分中度污染評估結果，高度污染僅有1 次，即2012 年9月。2012—2014 年，南甸站是比較清潔干凈的，但2015—2018 年，水質(zhì)惡化，大部分水是中度污染，小部分則為是重度污染。2012—2015 年，興隆水庫站的污染評估結果為“清潔“和“尚清潔”，但2016—2018 年的評估結果基本為重度污染和中度污染，水質(zhì)惡化趨勢明顯。從2012—2015 年，泉水站的水質(zhì)被評為 清潔或者尚清潔，在2016—2018 年期間，大多數(shù)評估的結果是污染程度較高，有少數(shù)重度污染的地點。

從4 個站點的分析可以看出，2015 年以前各站點的水質(zhì)都處于清潔水平，但2018 年以來的3a，各站點的水質(zhì)都呈現(xiàn)出高污染或重度污染，水質(zhì)惡化趨勢明顯，主要原因是TN 的監(jiān)測值增加。采用數(shù)據(jù)采樣表中各監(jiān)測站2012—2018 年的BOD、COD、NH3-N、TN 和TP 的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù),分析各監(jiān)測指標污染物的濃度。2012—2018 各站污染物濃度變化Z 值表，見表8。大多數(shù)COD 指標沒有被檢測到，因此在此不作分析。

表8 2012—2018 各站污染物濃度變化Z 值表

表8中的MK趨勢分析結果顯示，盡管BOD濃度在相對較低的水平上被檢測到，但4個監(jiān)測點中的3個顯示出非常明顯的增長趨勢：①各站的NH3-N值差異很大，觀音閣水庫站呈明顯上升趨勢，泉水站呈明顯下降趨勢，其他兩個站呈不明顯的上升趨勢；②對于TN，觀音音水庫站表現(xiàn)出明顯的低估趨勢，而其他3個站則在顯著性水平以上呈現(xiàn)出上升趨勢；③各站的TP趨勢與TN基本相同，總的來說，監(jiān)測站的各種指標濃度普遍呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，而相應的河流水質(zhì)則呈現(xiàn)明顯的下降趨勢[9-10]。

2 各指標變化規(guī)律

2.1 水質(zhì)監(jiān)測指標年內(nèi)變化趨勢

2014、2016、2017 年BOD 濃度，見圖1，對本溪市2012—2018 年幾年的降雨量進行了分析，豐水年選擇的是降雨量大的2014 年，降雨量小的2017 年和降雨量較小的2016 年分別為枯水年和平水年。選擇3 個年份作為典型年份，為每個典型年份繪制4 個參數(shù)（BOD、NH3-N、TN 和TP）的折線圖，以分析1a 中水質(zhì)的變化。

圖1 2014、2016、2017 年BOD 濃度

由圖1 可知，在所有3 個典型年份中，BOD濃度在汛期結束時明顯增加；在3 個典型年份中，由于稀釋效應，污染物的濃度較低，但在旱季由于水的供應量較低而污染物濃度較高。

2014、2016、2017 年內(nèi)NH3-N 指標折線圖，見圖2。

圖2 2014、2016、2017 年內(nèi)NH3-N 指標折線圖

圖2顯示，2014 年NH3-N 濃度較低且穩(wěn)定，2016 年6 月后有不同程度的上升，2017 年3 月最高，此后一直保持低位。2014、2016、2017 年內(nèi)TN 指標折線圖，見圖3。

圖3 2014、2016、2017 年內(nèi)TN 指標折線圖

目前中國化肥施用量相當于美國、印度的總和，居世界之首?；实氖褂脤χ袊募Z食增產(chǎn)起著重大的促進作用。中國每年的谷物總產(chǎn)量與每年的化肥使用量有很高的線性正相關關系，但化肥對增產(chǎn)的影響趨于下降。由圖3 可知在1～4 月以及10～12月TN 指標有明顯的升高，即在枯水期TN 指標排放量有明顯上升。

2014、2016、2017 年內(nèi)TP 指標，見圖4。

圖4 2014、2016、2017 年內(nèi)TP 指標

如圖4 所示，觀音閣水庫站的TP 全年呈現(xiàn)不規(guī)則的波動分布，振幅逐年增大。

2.2 藻類濃度分析

根據(jù)相關調(diào)查，太子河流域藻類植物8 門120屬329 種（包括21 變種）；其中以硅藻類最多，有36 屬144 種，占總數(shù)的43.77%。該項目統(tǒng)計了2016—2018 年觀音閣水庫壩前和老官砬子2 個監(jiān)測點的藻類細胞濃度數(shù)據(jù)，并在此基礎上分析了2016—2018 年該監(jiān)測點的藻類密度對水質(zhì)的影響。藻密度與水華風險評估標準，見表9。

表9 藻密度與水華風險評估標準

由于2 個監(jiān)測站數(shù)值范圍及變化趨勢基本一致，因此僅列出老官砬子（觀音閣水庫本溪取水口）監(jiān)測點2016—2018 年各監(jiān)測時間監(jiān)測到的藻類優(yōu)勢種類、藻類密度和水華風險，老官砬子監(jiān)測站藻類監(jiān)測結果見表10。對每年各月的藻類細胞濃度變化情況進行分析，觀音閣水庫2016—2018 年間藻類細胞濃度變化情況，見圖5。

圖5 觀音閣水庫2016—2018 年間藻類細胞濃度變化情況

表10 老官砬子監(jiān)測站藻類監(jiān)測結果

河床中的藻類濃度直接受到水溫和水量的影響。由圖5 可知，每年4 月中旬和5 月中旬，該監(jiān)測站都會記錄到高濃度的海藻細胞，這與水庫的低水位和此時水溫的快速上升直接相關。當5 月中旬以后的汛期開始，水庫的蓄水的增加，藻類細胞的濃度開始明顯下降。此后，水庫的蓄水水平一直保持在高位，直到8 月，藻類的濃度仍然相對穩(wěn)定。對2010—2018 年的年平均海藻濃度的分析顯示，Z值為0.44，表明在分析期間海藻濃度有不明顯的增長趨勢。

3 結 語

太子河流域的TN 和TP 平均值在2012—2018 年期間呈現(xiàn)出不顯著遞減的趨勢，而BOD 和NH3-N 隨著時間的推移，它略微下降，然后再次增加，BOD 和NH3-N 的超標是太子河河流域現(xiàn)有的一個主要水質(zhì)問題，所有監(jiān)測的河段的水質(zhì)從2012 年的清潔到2018 年的嚴重或非常嚴重的污染，其水質(zhì)惡化較為明顯。