陳澤榕

（廣東省水文局汕頭水文分局，廣東 汕頭 515041）

引言

榕江流域是廣東省地面水系中的一個主要組成部分。近年來，隨著區(qū)域經(jīng)濟的迅速發(fā)展，各種工業(yè)建筑物不斷拔高，工業(yè)企業(yè)不斷壯大，導(dǎo)致榕江流域的水環(huán)境污染問題日益突出[1]。為解決此方面問題，解決榕江流域水質(zhì)污染問題，有關(guān)單位在開展了大量研究后，提出了多種可用于防止水質(zhì)污染的技術(shù)與措施，盡管相關(guān)工作在實施中已經(jīng)取得了初步的成果，但由于榕江流域上游與農(nóng)戶排水相接，下游漲潮也會對流域水質(zhì)造成影響[2]。隨著近年來流域兩岸農(nóng)戶數(shù)量的增加，榕江流域水質(zhì)污染風(fēng)險呈現(xiàn)增加趨勢，為解決此方面問題，為水域污染治理等相關(guān)工作的規(guī)范化實施提供進(jìn)一步的指導(dǎo)與幫助，本文對榕江流域開展水質(zhì)污染程度變化與污染趨勢進(jìn)行分析研究，旨在掌握該水域的水質(zhì)情況，優(yōu)化水域管理等相關(guān)工作。

1 實驗與方法

1.1 實驗研究對象

以榕江流域現(xiàn)有8 個監(jiān)測斷面（富口、河婆、東橋園、赤坎、南河大橋、李網(wǎng)渡口、楓江大橋、炮臺）為實驗研究對象。8個監(jiān)測斷面布置示意圖見圖1。

圖1 榕江流域監(jiān)測斷面示意圖

1.2 實驗樣本數(shù)據(jù)

收集榕江流域8個監(jiān)測斷面六價鉻、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、鐵、錳、銅、鋅、總磷等10 項指標(biāo)2012—2022 年的數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計分析。榕江流域炮臺斷面2012—2022 年水質(zhì)污染年度監(jiān)測平均值統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 榕江流域炮臺斷面10項指標(biāo)2012—2022年水質(zhì)污染年度監(jiān)測平均值統(tǒng)計結(jié)果 mg/L

1.3 實驗方法

為實現(xiàn)對榕江流域水質(zhì)污染程度的分析，引進(jìn)指數(shù)法，進(jìn)行該地區(qū)水質(zhì)污染程度指數(shù)的計算。為了能夠更加清晰、直觀對榕江流域水質(zhì)污染的變化情況予以評價，先利用單因子，進(jìn)行水質(zhì)污染指數(shù)的計算，計算公式為：

式中：Pi表示單因子污染物i對榕江流域水質(zhì)的污染指數(shù)；Ci表示榕江流域水質(zhì)中污染物i的實測濃度；Si表示榕江流域水質(zhì)中污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)計算得到的不同污染物對榕江流域水質(zhì)的污染指數(shù)，結(jié)合綜合污染指數(shù)計算法，計算水體中綜合污染物對水質(zhì)的污染情況，計算公式如下：

式中：Pw表示水體中綜合污染物對水質(zhì)的污染指數(shù)；Pi,max表示單因子污染物i對榕江流域水質(zhì)污染指數(shù)的最大值（Pi最大值）；Pˉi,max表示單因子污染物i對榕江流域水質(zhì)污染指數(shù)的平均值（Pi平均值）。

經(jīng)計算，得到監(jiān)測斷面的水質(zhì)污染程度變化指數(shù)。根據(jù)綜合污染物對水質(zhì)的污染指數(shù)計算結(jié)果，進(jìn)行水質(zhì)等級劃分。劃分標(biāo)準(zhǔn)與對應(yīng)的水質(zhì)等級如表2所示。

表2 水質(zhì)等級與劃分標(biāo)準(zhǔn)

按照下述公式，進(jìn)行榕江流域斷面水質(zhì)污染秩相關(guān)系數(shù)rs計算。

其中：

式中：rs表示榕江流域斷面水質(zhì)污染秩相關(guān)系數(shù)；n表示監(jiān)測周期；Z表示前一周期監(jiān)測結(jié)果與當(dāng)前周期監(jiān)測結(jié)果的差值；M表示在整個水質(zhì)監(jiān)測周期中，前一周期監(jiān)測結(jié)果（上一周期監(jiān)測的水質(zhì)因子平均值序列號）；Y表示在整個水質(zhì)監(jiān)測周期中當(dāng)前周期監(jiān)測結(jié)果（當(dāng)前周期監(jiān)測的水質(zhì)因子平均值序列號）。

根據(jù)計算結(jié)果rs的絕對值，設(shè)定spearman 秩相關(guān)系數(shù)的臨界值，為滿足水質(zhì)污染分析需求，要求n應(yīng)不小于5，考慮到本次監(jiān)測周期n=11，則可以根據(jù)上述計算結(jié)果，對n在不同取值下的spearman 秩相關(guān)系數(shù)臨界值展開分析見表3。

表3 spearman秩相關(guān)系數(shù)臨界值分析

完成spearman 秩相關(guān)系數(shù)臨界值的設(shè)定后，分析臨界值與rs的關(guān)系，當(dāng)rs＞臨界值時，說明流域水質(zhì)污染指標(biāo)的變化趨勢具有分析或研究意義。在滿足上述條件下，當(dāng)rs＜0 時，說明在監(jiān)測周期內(nèi)根據(jù)樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計的該流域水質(zhì)污染指標(biāo)變化呈現(xiàn)一定的下降趨勢，當(dāng)rs＞0 時，說明在監(jiān)測周期內(nèi)根據(jù)樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計的該流域水質(zhì)污染指標(biāo)變化呈現(xiàn)一定的上升趨勢。反之，當(dāng)rs≤臨界值時，說明流域水質(zhì)污染指標(biāo)的變化趨勢不具有分析或研究意義，無法將其作為評價水質(zhì)污染情況的關(guān)鍵依據(jù)。

2 水質(zhì)污染趨勢分析

2.1 水質(zhì)污染指標(biāo)年際變化過程線分析

根據(jù)水質(zhì)類別，繪制榕江流域監(jiān)測斷面2012—2022 年污染物指標(biāo)值濃度年際變化過程線。根據(jù)不同污染物指標(biāo)的濃度變化情況，選擇總磷和溶解氧污染物指標(biāo)，進(jìn)行榕江流域監(jiān)測斷面水質(zhì)變化趨勢的分析。榕江流域監(jiān)測斷面2012—2022 年總磷和溶解氧污染物指標(biāo)值濃度年際變化過程線見圖2，顯著分析見圖3。

圖2 榕江流域監(jiān)測斷面年際變化過程線

圖3 水質(zhì)污染指標(biāo)年際變化顯著分析

由圖2 和圖3 可知，榕江流域炮臺斷面獲取的水質(zhì)污染物中總磷在8 個斷面中呈現(xiàn)下降趨勢，并且呈現(xiàn)顯著性變化，而溶解氧濃度均在8 個斷面中基本呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，僅富口斷面的溶解氧濃度在2022 年較2020 年之前有所降低，但是該斷面的溶解氧隨之時間的變化也存在較大波動，呈現(xiàn)了顯著性變化。在2022 年總磷濃度在0.12 mg/L 以下，8個斷面的總磷濃度均得到降低，而8個斷面在2022 年的溶解氧均達(dá)到了3.54 mg/L 以上，但是沿著榕江流向分析8 個斷面的溶解氧濃度可知，上游斷面的濃度較高，而下游的溶解氧濃度較低，說明該地區(qū)有關(guān)部門對水環(huán)境污染治理等工作的實施已經(jīng)取得了初步的成效。同時，存在其他污染物濃度降低，溶解氧濃度增加的情況，這是因為水環(huán)境治理措施中采用了生物技術(shù)和氧化劑等，而這些技術(shù)會降低其他污染物濃度，但是會增加含氧量，從而導(dǎo)致溶解氧濃度升高。

2.2 基于spearman秩相關(guān)系數(shù)法的水質(zhì)污染趨勢分析

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，引進(jìn)spearman 秩相關(guān)系數(shù)法，對榕江流域斷面進(jìn)行水質(zhì)污染趨勢的分析。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果，對榕江流域斷面10 項指標(biāo)的水質(zhì)污染秩相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計算，計算結(jié)果滿足水質(zhì)污染秩相關(guān)系數(shù)rs＞臨界值的分析標(biāo)準(zhǔn)。10項指標(biāo)的水質(zhì)污染秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果見圖4，顯著分析見圖5。

圖4 10項指標(biāo)的水質(zhì)污染秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果

圖5 10項指標(biāo)的水質(zhì)污染秩相關(guān)系數(shù)顯著分析

由圖4 可知，榕江流域8 個斷面的10 項指標(biāo)中除溶解氧外其余9 項指標(biāo)秩相關(guān)系數(shù)均為負(fù)值，東橋園斷面的總磷最低，達(dá)到了-4.2，而秩相關(guān)系數(shù)低于-4 還有東橋園斷面的五日生化需氧量，到達(dá)了-4.2，楓江大橋斷面的氨氮達(dá)到了-4.1；8個斷面的溶解氧秩相關(guān)系數(shù)高于0，為正值，說明該流域的溶解氧濃度呈現(xiàn)上升趨勢，結(jié)合圖5 的數(shù)據(jù)說明榕江流域8 個斷面的其他水質(zhì)污染物均呈現(xiàn)下降趨勢，并且下降趨勢較大，均達(dá)到了顯著變化。說明當(dāng)?shù)卣块T實施水環(huán)境治理等工作取得了良好的效果，顯著改善了當(dāng)?shù)厮h(huán)境，降低了水質(zhì)污染。

3 討論

綜上，發(fā)現(xiàn)流域水質(zhì)已經(jīng)從2012年的重污染等級下降到輕污染等級，仍未達(dá)到清潔等級，因此需要在后續(xù)工作中進(jìn)行水質(zhì)的進(jìn)一步改善。大部分?jǐn)嗝嬷械目偭缀砍尸F(xiàn)逐年下降的趨勢，而溶解氧呈現(xiàn)上升趨勢。由水質(zhì)污染秩相關(guān)系數(shù)可知，研究區(qū)域除溶解氧的水質(zhì)污染秩相關(guān)系數(shù)均為負(fù)值，說明水質(zhì)污染物在監(jiān)測周期內(nèi)變化呈現(xiàn)下降趨勢，溶解氧的秩相關(guān)系數(shù)為正值，呈現(xiàn)上升趨勢。說明該地區(qū)有關(guān)部門對水環(huán)境污染治理等工作的實施已經(jīng)取得了初步的成效，但是在治理工作中采用含氧量較高的治理技術(shù)，降低其他污染物濃度的同時，在一定程度上增加了溶解氧的濃度?；诖耍ㄗh加強污染源頭控制、推廣清潔能源、建立健全環(huán)境監(jiān)測體系、建立多元化的環(huán)境污染治理機制等[3-5]，通過該策略進(jìn)一步治理水環(huán)境污染，提高環(huán)境質(zhì)量。

4 結(jié)語

本文對榕江流域開展水質(zhì)污染程度變化與污染趨勢進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明：該流域現(xiàn)階段采取的污染治理方案在實際應(yīng)用中的效果良好，即經(jīng)過階段性的工作后，水質(zhì)各項污染指標(biāo)均呈現(xiàn)下降趨勢，說明水質(zhì)正在逐步被改善。為進(jìn)一步深化此方面工作，可以在后續(xù)的工作中，加大對流域生態(tài)環(huán)境的保護，采用退牧還草的方式，增加流域生物多樣性，并控制流域中含有大量重金屬物質(zhì)廢水的排入，通過此種方式，持續(xù)改善流域水質(zhì)，保證水質(zhì)中各項生態(tài)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，為環(huán)境保護等相關(guān)工作的規(guī)范化實施提供進(jìn)一步保障。