南四湖水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與變化趨勢(shì)分析

張秀敏　曾驥　張健　李偉　齊云婷

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南四湖水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與變化趨勢(shì)分析

張秀敏1曾驥2張健1李偉1齊云婷1

一、引言

南四湖為南陽(yáng)湖、獨(dú)山湖、昭陽(yáng)湖和微山四湖的總稱，屬淮河流域，地處魯南泰沂山山前沖積平原與魯西黃泛平原的交接地帶。南四湖南北長(zhǎng)126km。東西寬5～25km，最大水面面積為1268km2，分屬蘇、魯、豫、皖四省32個(gè)縣（市、區(qū)）。山東境內(nèi)集水面積26255k m2，其中濟(jì)寧行政區(qū)省內(nèi)10686km2。南四湖二級(jí)壩樞紐工程將南四湖一分為二，壩北為上級(jí)湖，由南陽(yáng)湖、獨(dú)山湖、昭陽(yáng)湖（大部分）組成，壩南為下級(jí)湖，由昭陽(yáng)湖（小部分）和微山湖組成。上級(jí)湖總集水面積為27263km2，下級(jí)湖總集水面積為4250km2。南四湖入湖主要河流共有53條，其中29條入上級(jí)湖，24條入下級(jí)湖，出湖河流共4條。據(jù)南四湖流域1956～1996年資料統(tǒng)計(jì)，流域多年平均降水量689.2mm，降水量總的變化趨勢(shì)是從東南向西北減少。

二、研究范圍

1.水質(zhì)監(jiān)測(cè)

共選取11處水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，分別為南陽(yáng)湖的王廟、南陽(yáng)島、前白口，獨(dú)山湖的獨(dú)山，昭陽(yáng)湖的沙堤、二級(jí)湖（閘上）、二級(jí)湖（閘下）、大娟、高樓，微山湖的微山島和韓莊閘（閘上）。

2.評(píng)價(jià)因子及標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)水質(zhì)影響因子特征，選取pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總氮、氟、總磷作為評(píng)價(jià)因子。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

三、評(píng)價(jià)方法

采用環(huán)保部公布的《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法（試行）》（2011年）中推薦的Spearman秩相關(guān)系數(shù)法。具體過程如下：給出時(shí)間周期Y1……Yn和相應(yīng)數(shù)值C（即月均值、季均值或年均值C1……Cn），將C從大到小排列好。秩相關(guān)系數(shù)的計(jì)算公式如下：

di=Xi-Yi

式中：di—變量Xi與Yi的差值；

Xi—周期1到周期n按濃度值從小到大排列的序號(hào)；

Yi—按時(shí)間排列的序號(hào)；

N—周期次數(shù)；rs—秩相關(guān)系數(shù)。

將rs的絕對(duì)值同Spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表中的臨界值Wp進(jìn)行比較。如果rs＞W(wǎng)p則表明變化趨勢(shì)有顯著意義，如果Wp為正值，則表明有上升趨勢(shì)，如果Wp為負(fù)值，則表明有下降趨勢(shì)；如果rs≤Wp則表明變化趨勢(shì)沒有顯著意義。

圖1　2014年南四湖各參數(shù)超標(biāo)率示意圖

圖2　2014年、2013年南四湖各參數(shù)超標(biāo)率比較示意圖

四、評(píng)價(jià)結(jié)果

1.水質(zhì)評(píng)價(jià)

2014年南四湖總體水質(zhì)良好，各參數(shù)年平均值為：pH值8.13、溶解氧8.15mg/L、五日生化需氧量3.13mg/L、高錳酸鹽指數(shù)4.91mg/L、化學(xué)需氧量13.9mg/L、氨氮0.33mg/L、氟化物0.78mg/L、總磷0.031mg/L，均符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)?？偟?.14mg/L）超《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。各參數(shù)超標(biāo)率，見圖1。

與2013年相比，2014年南四湖總氮、總磷、化學(xué)需氧量略有下降，五日生化需氧量、高錳酸指數(shù)略有提高，其他監(jiān)測(cè)指標(biāo)均無(wú)變化，見圖2。主要污染物為總氮、總磷和化學(xué)需氧量。

2.年均值變化趨勢(shì)

2009～2014年南四湖水質(zhì)指標(biāo)變化趨勢(shì)較為平穩(wěn)，溶解氧、五日生化需氧量、化學(xué)需氧量年均值范圍分別在8.10～9.91mg/L、3.13～5.57mg/L、3.90～19.37mg/L之間，其年平均值的秩相關(guān)系數(shù)分別為-0.886、-0.943、-0.886。表明溶解氧、五日生化需氧量、化學(xué)需氧量含量呈明顯下降趨勢(shì)。pH、氨氮、總氮、氟化物、高錳酸鹽指數(shù)、總磷年均值范圍分別在8.01～8.134、0.209～0.314mg/L、1.75～2.49mg/L、0.641～0.782mg/L、4.62～5.98mg/L、0.012～0.100mg/L之間，其年平均值的秩相關(guān)系數(shù)分別為0.657、0.314、-0.143、0.714、-0.829、-0.829。表明pH、氨氮、總氮、氟化物、高錳酸鹽指數(shù)、總磷含量無(wú)明顯變化。評(píng)價(jià)結(jié)果詳見表1。

由表1可以看出南四湖6年來(lái)水質(zhì)的變化趨勢(shì)情況。主要影響因子五日生化需氧量和化學(xué)需氧量含量明顯下降，溶解氧雖然有下降趨勢(shì)，但仍好于Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。

3.水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果變化

（1）上級(jí)湖

2009～2014年南四湖上級(jí)湖主要污染物年均值變化范圍：pH為7.98～8.12、溶解氧為7.77～9.00mg/L、五日生化需氧量為3.18～6.01mg/L、高錳酸鹽指數(shù)為4.58～6.04mg/L、化學(xué)需氧量為14.66～19.29mg/L、氨氮為0.24～0.57mg/L、總氮為2.03～3.21mg/L、氟化物為0.61～0.78mg/L、總磷為0.0094～0.166mg/L。主要超標(biāo)污染物為溶解氧、五日生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷。最大超標(biāo)倍數(shù)分別為0.2、2.7、0.82、1.48、6.69、20.0、39.2。變化趨勢(shì)見圖3。

（2）下級(jí)湖

2009～2014年南四湖下級(jí)湖主要污染物年均值變化范圍pH為8.02～8.19、溶解氧為8.19～9.91mg/L、五日生化需氧量為2.97～4.72mg/L、高錳酸鹽指數(shù)為4.50～5.45mg/L化學(xué)需量為12.22～18.82mg/L、氨氮為0.08～0.28mg/L、總氮為1.74～2.33mg/L、氟化物為0.70～0.77mg/L總磷為0.0004～0.059mg/L。主要超標(biāo)污染物為溶解氧、五日生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷。最大超標(biāo)倍數(shù)分別為0.56、1.38、0.45、1.40、1.81、7.54、9.60。變化趨勢(shì)見圖4。

圖3　2009～2014年南四湖上級(jí)湖主要水質(zhì)指標(biāo)最大超標(biāo)倍數(shù)圖

圖4　2009～2014年南四湖下級(jí)湖主要水質(zhì)指標(biāo)最大超標(biāo)倍數(shù)圖

表1　2009～2014年度南四湖監(jiān)測(cè)指標(biāo)均值變化趨勢(shì)評(píng)價(jià)結(jié)果表

通過對(duì)2009～2014年南四湖上級(jí)湖、下級(jí)湖兩湖區(qū)水質(zhì)最大超標(biāo)倍數(shù)年度變化比較分析，影響水質(zhì)指標(biāo)的主要污染物為化學(xué)需氧量、總氮、總磷。

五、結(jié)論及建議

（1）2009～2014年南四湖主要水質(zhì)指標(biāo)五日生化需氧量和化學(xué)需氧量含量明顯下降，溶解氧雖然有下降趨勢(shì)，但仍好于三類水標(biāo)準(zhǔn)。南四湖水質(zhì)明顯改善，但距離穩(wěn)定達(dá)到南四湖Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)還有一定的差距，影響水質(zhì)指標(biāo)的主要污染物為化學(xué)需氧量、總氮和總磷。

（2）建議繼續(xù)加強(qiáng)南四湖流域的工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、重點(diǎn)企業(yè)截污和城市污水處理廠脫氮除磷等點(diǎn)源控制措施，同時(shí)高度重視非點(diǎn)源的控制與治理工作。嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度和污染物排放總量制度，堅(jiān)決關(guān)停污染企業(yè)、淘汰嚴(yán)重污染企業(yè)。

（3）減少湖區(qū)畜禽養(yǎng)殖和水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中所產(chǎn)生的殘餌和養(yǎng)殖生物排放的COD、氮、磷等污染物。應(yīng)科學(xué)安排養(yǎng)殖生產(chǎn)，繼續(xù)嚴(yán)格控制水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模，優(yōu)化養(yǎng)殖品種，發(fā)展生態(tài)漁業(yè)和清潔養(yǎng)殖。

（4）應(yīng)大力推進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)和有機(jī)農(nóng)業(yè)建設(shè)，組織實(shí)施農(nóng)業(yè)生態(tài)項(xiàng)目，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)體系建設(shè)，積極開展農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)環(huán)境執(zhí)法管理■

（作者單位：1.濟(jì)寧市水文局272019 2.山東省水文局250014）