黑河干流（张掖段）水质状况评价及变化特征分析

2016-08-18徐巍

甘肃科技纵横 2016年7期

关键词：张掖干流黑河

徐巍

（张掖市环境监测站，甘肃　张掖　734000）

卷首语

黑河干流（张掖段）水质状况评价及变化特征分析

徐巍

（张掖市环境监测站，甘肃张掖734000）

利用2006-2015年黑河干流（张掖段）4个监测断面的水质监测数据，分析了黑河干流（张掖段）水质状况，并对该段水体的水质变化特征进行了研究。结果表明，黑河干流（张掖段）各断面水质均符合目标水质类别，总体状况为优，水质呈明显好转趋势。黑河干流（张掖段）空间差异性较大，区域分布特征明显，沿程水质平均污染指数呈抛物线型变化，莺落峡断面水质较好，高崖水文站断面水质较差，蓼泉桥、六坝桥断面水质有所好转。影响黑河水质的主要污染因子为有机污染因子和营养盐类因子。

黑河干流；水质状况；变化特征

黑河是我国第二大内陆河，地处干旱与半干旱地区，是一个资源缺水性流域。如今，内陆河面临着有机污染物、重金属、农药等污染物带来的巨大压力［1，2］。位于黑河中游的张掖市，地处丝绸之路经济带要地，是甘肃、青海、内蒙古乃至北方地区的重要生态屏障。黑河流域环境安全，不仅事关流域内居民的生存环境和经济发展，也关系到西北、华北地区的环境质量，是关系民族团结、社会安定、国防稳固的大事，但针对黑河水质状况和变化的报道则很少。

目前，水质评价的方法有单因子评价法［3］、内梅罗污染指数法［4］、模糊数学评价法［5］等。其中单因子评价法简便易行［6］，应用广泛。因此，笔者采用单因子评价法对黑河流域水质进行评价，科学地开展变化特征研究，以期为黑河流域水污染防治及流域的水资源开发利用提供科学依据。

1　研究区域和数据来源

黑河发源于祁连山北麓中段，干流全长928 km，跨越不同的三种地理单元，流经青海省、甘肃省、内蒙古自治区，流域面积14万km2，年均径流量15.8亿m3。中游莺落峡至正义峡204 km，贯穿张掖全境，出境后流至内蒙古自治区额济纳旗境内的居延海，是张掖市、酒泉市金塔县和额济纳旗等城市工农业生产生活用水的主要水源。

采用2006～2015年黑河干流（张掖段）4个断面（莺落峡、高崖水文站、蓼泉桥、六坝桥）的监测数据，监测项目为pH、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物共21项，监测频次为1次/月。

2　研究方法

2.1水质评价方法

单因子评价法：依据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）［7］，用河流断面各监测项目的监测结果对照该项目分类标准，确定水质类别，即低于或者等于某类标准限值时评价为达到某类标准；在所有项目的水质类别中选取水质最差类别作为断面水体的水质类别［8］。

断面水质定性评价：依据《地表水环境质量评价办法（试行）》，当断面水质类别为Ⅰ-Ⅱ类时，水质状况为优；当水质类别为Ⅲ类时，水质状况为良。

平均污染指数法［9］：对断面或河流水体污染物产生的水质影响进行综合评价，定量描述总体污染状况。其计算公式为

式中：P为平均污染指数；Pi为污染物i的污染指数；Si为污染物i的标准值；Ci为污染物i的监测值。2.2变化趋势研究方法

衡量环境污染变化趋势在统计上有无显著性，最常用的是Daniel的趋势检验，它使用了Spearman秩相关系数，其计算公式为

式中：di为变量Xi、Yi的差值；Xi为周期1到周期N按浓度值从小到大排列的序号；Yi为按时间排列的序号。

将秩相关系数γs的绝对值同Spearman秩相关系数的临界值（Wp）进行比较，γs的绝对值大于等于临界值，则表明变化趋势有显著性，如果γs为负值，则表明变化有下降趋势，如果γs为正值，则表明变化有上升趋势。

3　结果与研究

3.1水质状况评价

采用单因子评价法，对2006～2015年黑河干流（张掖段）各断面水质进行评价，评价结果见表1所示。

表1　2006-2015年黑河干流（张掖段）各断面水质类别

由表1可见，2006～2015年黑河干流（张掖段）水质保持稳定达标，4个监测断面均符合目标水质类别，水质总体状况优。莺落峡断面水质达到Ⅰ类，水质状况优；蓼泉桥、六坝桥断面水质达到Ⅱ类，水质状况优；高崖水文站断面水质达到Ⅲ类，水质状况良。

从水质类别看，莺落峡断面水质一直保持在Ⅰ～Ⅱ类之间，水质状况优，相对稳定。高崖水文站断面2006～2013年水质为Ⅲ类，2014～2015年水质为Ⅱ类，水质状况由良变为优，呈好转趋势。蓼泉桥和六坝桥断面水质2006-2011年水质基本保持在Ⅲ类，自2012年开始，连续4年水质达到Ⅱ类，水质状况由良变为优，呈好转趋势。

3.2水质时间变化特征

2006～2015年黑河干流（张掖段）4个监测断面水质平均污染指数见图1所示。

图1　黑河干流（张掖段）各监测断面水质平均污染指数

由图1可见，2006～2015年黑河干流（张掖段）莺落峡断面水质平均污染指数变化不大，水质保持稳定。高崖水文站、蓼泉桥、六坝桥断面水质平均污染指数在一定幅度内波动，且变化趋势具有一致性，2006～2008年、2009～2011年和2012～2015年每个时间段内平均污染指数均呈倒“V”字型，说明每个时间段两端年份水质较好，中间年份水质较差。

采用Spearman秩相关系数对黑河干流（张掖段）各断面水质变化进行趋势分析。根据各年度水质平均污染指数计算其秩相关系数，见表2所示。

表2　2006-2015年黑河干流（张掖段）平均污染指数年际变化

由表2可见，2006～2015年黑河干流（张掖段）水质平均污染指数呈显著下降趋势，说明黑河干流（张掖段）水质明显好转。莺落峡断面水质平均污染指数无显著下降趋势，说明水质无明显变化。高崖水文站、蓼泉桥、六坝桥3个断面水质平均污染指数呈显著下降趋势，说明水质明显好转。

3.3水质空间变化特征

以2006-2015年黑河干流（张掖段）各断面每年平均污染指数的平均值，分析水质空间变化特征，见图2所示。

图2　2006～2015年黑河干流（张掖段）水质平均污染指数沿程变化

由图2可见，2006～2015年黑河干流（张掖段）4个断面水质空间差异性较大，区域分布特征明显，沿程水质平均污染指数呈抛物线型变化。莺落峡断面处于城市上游，水质受区域生产生活影响较小，平均污染指数最低，且低于黑河干流平均水平。高崖水文站断面水质平均污染指数最高，且高于黑河干流平均水平，主要是受工业废水和生活污水影响，且山丹河水质较差，汇入黑河后导致水文站断面水质变差。蓼泉桥、六坝桥断面水质平均污染指数基本与黑河干流平均水平一致，在受到周边工业废水和生活污水影响的同时，水体中的污染物会稀释、扩散、沉淀，也会发生氧化、还原等化学反应，水中部分微生物可以对有机物氧化降解［10］，从而导致蓼泉桥、六坝桥断面水质的平均污染指数逐渐下降，水质逐渐变好。

3.4主要污染物特征分析

根据2006～2015年黑河干流（张掖段）各断面21项水质指标监测结果可知，黑河干流（张掖段）各断面水质为中性偏碱；溶解氧、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物月浓度值为Ⅰ类水质，说明黑河干流（张掖段）水质基本不受或者受这些污染物影响较小；化学需氧量、生化需氧量、高锰酸盐、氨氮、总磷和挥发酚在部分断面月浓度值为Ⅱ类或Ⅲ类水质，说明影响黑河干流（张掖段）水质的主要污染因子为有机污染因子和营养盐类因子，污染因子主要来源于生活污水和造纸、食品加工、淀粉等行业的工业废水。

4　结论

2006～2015年黑河干流（张掖段）水质保持稳定达标，4个监测断面均符合目标水质类别，水质总体状况优。莺落峡断面水质达到Ⅰ类，水质状况优，蓼泉桥、六坝桥断面水质达到Ⅱ类，水质状况优，高崖水文站断面水质达到Ⅲ类，水质状况良。期间，黑河干流（张掖段）水质平均污染指数呈显著下降趋势，水质明显好转。莺落峡断面水质变化不大，高崖水文站、蓼泉桥、六坝桥断面水质平均污染指数在一定幅度内波动，且变化趋势具有一致性，水质呈明显好转趋势。

2006～2015年黑河干流（张掖段）4个断面水质空间差异性较大，区域分布特征明显，沿程水质平均污染指数呈抛物线型变化，莺落峡断面水质较好，高崖水文站断面水质较差，蓼泉桥、六坝桥水质有所好转。影响黑河水质的主要污染因子为有机污染因子和营养盐类因子。

［1］张奇.新疆塔里木河重度水污染［J］.新疆科技，2010，1（3）：71-74.

［2］苟新华，郑玉洁，张玲.新疆地质环境主要问题［J］.新疆地质，2013，21（3）：344-348.

［3］安乐生，赵全生，刘贯群，等.代表性水质评价方法的比较研究［J］.中国环境监测，2010，26（5）：47-50.

［4］谷朝君，潘颖，潘明杰.内梅罗指数法在地下水水质评价中的应用及存在问题［J］.环境保护科学，2002，28（1）：45-47.

［5］陈奕，许有鹏.河流水质评价中模糊数学评价法的应用与比较［J］.四川环境，2009，28（1）：94-98.

［6］艾克热木·吾布力，玉米提·哈力克，居麦尼亚孜·赛迪艾合麦提，等.基于内梅罗污染指数的和田河源流水质变化分析［J］.安徽农业科学，2013，41（18）：7 898-7 900.

［7］中华人民共和国国家质量检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB3838-2002地表水环境质量标准［S］.北京：中国出版社，2002.

［8］王蕾，关建玲，姚志鹏，等.汉丹江（陕西段）水质变化特征分析［J］.中国环境监测，2015，5（31）：73-77.

［9］荆红卫，张志刚，郭婧，等.北京北运河水质污染特征及污染来源分析［J］.中国环境科学，2013，33（2）：319-327.

［10］陈雨艳，杨坪，向秋实，等.岷江流域水质状况评价及变化趋势分析［J］.中国环境监测，2015，6（31）：53-57.

X824