泗河水質(zhì)變化與影響因素分析

　　摘要：選取泗河流域1980—2019年的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷和總氮水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對近40a泗河流域水質(zhì)年際變化及污染情況進(jìn)行比較;采用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法、水質(zhì)綜合污染指數(shù)法及內(nèi)梅羅指數(shù)法，對泗河水質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)，分析流域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對泗河水質(zhì)的綜合影響。結(jié)果表明：1980—2019年間各監(jiān)控站點(diǎn)高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷和總氮濃度的年平均值總體呈先增大、后減小趨勢，綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)由1.600增大至15.926、再減小至4.221，水質(zhì)綜合污染指數(shù)由0.10增大至27.40、再減小至1.13，內(nèi)梅羅指數(shù)由0.12增大至54.24、再減小至1.58;泗河水體高錳酸鹽指數(shù)和氮、磷營養(yǎng)鹽含量在空間分布上差異較小。

　　關(guān)鍵詞：水質(zhì)評價(jià);綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù);內(nèi)梅羅指數(shù);時(shí)空分布;泗河

　　隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類生產(chǎn)活動(dòng)頻繁，工農(nóng)業(yè)活動(dòng)密集和城鎮(zhèn)生活污水排放激增，導(dǎo)致流域環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)迅速積累，流域內(nèi)營養(yǎng)負(fù)荷增加[1-2]。大量氮、磷營養(yǎng)元素輸入河流，使浮游植物生產(chǎn)力提高[3]，水體含氧量下降，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和河口水質(zhì)退化[4-5]。因此，流域水體的健康狀況與水質(zhì)變化趨勢引起了社會(huì)越來越廣泛的關(guān)注。

　　泗河是“南水北調(diào)”東線工程最大調(diào)蓄湖南四湖的主要入湖河流之一[6]，流域內(nèi)城鎮(zhèn)眾多，工業(yè)發(fā)達(dá)，曾有大量工業(yè)廢水和生活污水以點(diǎn)源形式排放到河內(nèi)[7]。同時(shí)，河流兩岸的土地利用類型主要為耕地，流域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖量較大，面源污染亦十分嚴(yán)重[8-9]。

　　經(jīng)過多年廢水排放監(jiān)管和流域綜合治污，泗河水體有機(jī)質(zhì)及氮、磷營養(yǎng)鹽的含量發(fā)生了較大變化。此前大量的研究大多關(guān)注泗河流域重金屬污染情況[10-11]，或是泗河某幾年水質(zhì)變化情況[12-13]，對連續(xù)多年水質(zhì)變化趨勢和污染物時(shí)空分布分析較少，因此，針對泗河流域近40a的社會(huì)發(fā)展，研究其多年水質(zhì)變化影響因素及污染物時(shí)空分布規(guī)律是十分必要的。

　　本文中選取高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)和總氮(TN)4個(gè)水質(zhì)指標(biāo)，對1980—2019年泗河流域水質(zhì)年際變化進(jìn)行比較，討論水質(zhì)變化趨勢;采用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法、水質(zhì)綜合污染指數(shù)法及內(nèi)梅羅指數(shù)法，對泗河水質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià);對泗河流域污染來源、時(shí)空分布及年內(nèi)變化進(jìn)行分析，同時(shí)探討流域管理措施對泗河水質(zhì)變化的影響，以期為該流域水資源綜合管理及水環(huán)境改善提供依據(jù)。

　　1研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

　　1.1研究區(qū)域概況

　　泗河發(fā)源于山東省新泰市東南太平頂山西麓上峪村東黑峪山，于濟(jì)寧新閘南泄入南四湖。河流長度為169km，流域面積為2383.6km2，多年平均流量為12.2m3/s。根據(jù)泗河流域地理環(huán)境特征及污染源空間分布特征，2017年自泗河上游至下游在干流布設(shè)5個(gè)采樣斷面。所有樣點(diǎn)采用全球定位系統(tǒng)(GPS)定位。

　　1.2數(shù)據(jù)來源

　　為了研究泗河水質(zhì)的時(shí)間變化規(guī)律，對來自水文局水文監(jiān)測站數(shù)據(jù)、泗水縣紅旗閘地表水監(jiān)測數(shù)據(jù)[14]及其他文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)[12-13,15]，進(jìn)行篩選和整理，統(tǒng)計(jì)出1980—2019年間各指標(biāo)的平均含量。1980—2019年泗河水質(zhì)年際變化監(jiān)測指標(biāo)包括CODMn、NH3-N、TP和TN，2017年泗河紅旗閘監(jiān)測斷面年內(nèi)水質(zhì)變化監(jiān)測指標(biāo)包括重鉻酸鹽指數(shù)(CODCr)和NH3-N。

　　2研究方法

　　1980—2019年泗河年際水質(zhì)變化趨勢，其中TN、TP濃度年均值部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失，選擇較為連續(xù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行年際水質(zhì)趨勢評價(jià)。CODMn濃度年均值呈現(xiàn)先增大、后減小的趨勢，濃度最小值出現(xiàn)在1981年(0.7mg/L)，之后逐步增大并具有一定的波動(dòng)性，2001年達(dá)到最大(512.6mg/L)，之后又波動(dòng)下降，2019年為4.14mg/L。

　　NH3-N則呈現(xiàn)3個(gè)明顯的峰值：1995年峰值，6.56mg/L;1997年峰值，11.4mg/L;2000年峰值，9.56mg/L;1997年峰值略大于1995年和2000年峰值。泗河水體CODMn和NH3-N含量主要受工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水影響。1995—2004年CODMn和NH3-N的濃度年平均值較大，原因主要是泗河流域內(nèi)城鎮(zhèn)眾多，隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大量未經(jīng)處理的生活污水、農(nóng)用廢水及沿岸企業(yè)污水未達(dá)標(biāo)排放[19]。

　　2004年之后，CODMn和NH3-N濃度平均值年際變化較小，CODMn濃度呈小幅度下降趨勢，可能與國家水利部―十一五‖規(guī)劃提出的水污染防治工作順利開展有關(guān)。TP濃度總體表現(xiàn)出下降趨勢：峰值出現(xiàn)在2005—2006年，年平均最大值出現(xiàn)在2005年(0.56mg/L)，之后快速下降，2008年以后濃度略有回升。至2019年，泗河TP濃度年均值為0.26mg/L，較2005年的峰值下降了53.57%。

　　TN濃度的變化趨勢與TP較為相似，總體呈下降趨勢。但有兩個(gè)明顯的峰值：2010年峰值(5.43mg/L)和2014年峰值(5.09mg/L)。TN濃度年平均最大值出現(xiàn)在2010年，自2014年開始快速下降，2019年濃度降至1.93mg/L，下降率為64.46%。河流中磷的含量主要受2種因素影響，即農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的磷酸鹽礦物肥料和污水排放[20-21]。泗河流域土地使用以農(nóng)業(yè)為主，耕地比重占流域面積的64.11%[22]。TP在2000—2007年濃度較大，與當(dāng)時(shí)農(nóng)藥化肥大量使用有關(guān)[22]。

　　TN的濃度年平均值在2009—2011年較大，可能是由于農(nóng)藥的過量使用造成土壤板結(jié)，土壤肥力下降，土壤中過剩的氮、磷營養(yǎng)元素隨降水、灌溉進(jìn)入河流[23]，導(dǎo)致泗河水體受到污染。自2008年以來，TN和TP濃度年平均值總體均呈現(xiàn)下降趨勢，這可能與泗河及其主要支流實(shí)施截污導(dǎo)流和污水資源化，有效削減入河排污量有關(guān)[22]。

　　泗河水質(zhì)變化及綜合水質(zhì)類別判定，泗河流域水體綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)和水質(zhì)綜合污染指數(shù)均呈現(xiàn)先增大、后減小的變化趨勢，說明近年來水體健康狀態(tài)表現(xiàn)為逐漸優(yōu)化的演變趨勢。2個(gè)指數(shù)在1995—2004年數(shù)值較大，并且在2000年出現(xiàn)最大值，表明水體功能已受到嚴(yán)重危害，水質(zhì)污染現(xiàn)象嚴(yán)重。2009年之后泗河水質(zhì)明顯改善，原因是全流域不斷推進(jìn)―治用保‖策略和泗河綜合開發(fā)規(guī)劃建設(shè)。

　　至2019年，泗河流域綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)達(dá)到4.221，屬于Ⅳ類水，水質(zhì)改善效果明顯，泗河流域綜合管理取得一定成效，但水質(zhì)綜合污染指數(shù)評價(jià)仍為污染狀態(tài)。在參與評價(jià)的指標(biāo)中，有2個(gè)指標(biāo)劣于水環(huán)境功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，分別為TN和TP。其原因可能是泗河流域耕地面積大，城鎮(zhèn)眾多，生活污水，化肥、農(nóng)藥殘留，工業(yè)廢水和畜禽養(yǎng)殖業(yè)用水未達(dá)標(biāo)排放，或未經(jīng)處理直接隨降雨、灌溉進(jìn)入河流，造成泗河水體污染[13,26]。

　　4結(jié)論

　　1980—2019年，泗河流域水體CODMn、NH3-N、TN和TP的濃度年平均值總體呈先增大、后減小趨勢。CODMn和NH3-N濃度年均值在1995—2004年數(shù)值較大，TN和TP的濃度年均值在2010年以前數(shù)值較大，變化趨勢相對平緩。

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　　從綜合水質(zhì)評價(jià)結(jié)果來看，泗河綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)由1.600增大至15.926、再減小至4.221，水質(zhì)綜合污染指數(shù)由0.10增大至27.40、再減小至1.13，內(nèi)梅羅指數(shù)由0.12增大至54.24、再減小至1.58。從污染物空間分布情況來看，泗河水體中CODMn和氮、磷營養(yǎng)鹽含量在空間分布上差異較小。2019年泗河水體達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)得到一定改善。南四湖近40a年來水質(zhì)改善效果明顯，泗河流域綜合管理措施具有一定成效。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]VILMINL,MOGOLLONJM,BEUSENAHW,etal.Formsandsubannualvariabilityofnitrogenandphosphorusloadingtoglobalrivernetworksoverthe20thcentury[J].GlobalandPlanetaryChange,2018,163:67-85.

　　[2]WUN,LIUSM,ZHANGGL,etal.AnthropogenicimpactsonnutrientvariabilityinthelowerYellowRiver[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2020,755(Pt1):142488.

　　[3]JARVIEHP,SMITHDR,NORTONLR,etal.PhosphorusandnitrogenlimitationandimpairmentofheadwaterstreamsrelativetoriversinGreatBritain:anationalperspectiveoneutrophication[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2018,621:849-862

　　[4]DUPASR,DELMASM,DORIOZJM,etal.AssessingtheimpactofagriculturalpressuresonNandPloadsandeutrophicationrisk[J].EcolIndic,2015,48:396-407.

　　作者：齊家蕙1，楊麗原1，張游2,3，江丹丹2,3，趙婷婷2,3

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