清水河坝区水体总磷含量与上游降雨量相关性分析

朱贵友 张曙俊 李 东 徐 利

张家口市清水河市区河段被人为改造设置31 道橡胶坝，水体滞留明显，降雨过后上游水体携带大量含磷污染物进入河流坝区，导致河流水体污染。2017年 4月～11月在 市 区 1#坝 区进 行了总磷含量检测，总结其变化特征，分析坝区水体总磷含量与上游降雨量之间的相关性，为改善清水河水体环境质量和防控浮游藻类爆发提供指导意义。

1.研究方法

根据清水河坝区特点及研究目的，在缓冲坝区1#坝区设置总磷含量的监测点位，选取崇礼区为上游降雨量监测点位，采样点及清水河流域图如图1。采样时间为2017年4月～11月，每月1日、15日各采样一次，1#坝区水样采集选用不锈钢取样器，采集亚表层水体（水下0.5m），样品放入保温箱带回实验室12h 内完成总磷检测，崇礼区降雨量利用气象局崇礼监测点位数据。

总磷检测方法采用国标《钼酸铵分光光度法》，数据分析采用spss19 软件进行相关性分析，采用Origin8.0 软件做图。

2.总磷及降雨量时间变化特征

清水河1#坝区总磷含量平均值为0.14mg/L，变幅为 0.05～0.221mg/L。最高值出现在4月15日，最低值出现在6月5日，总磷时间变化曲线见图2。从图中可知，1#坝区总磷全年含量较低基本处于Ⅲ类水体以内。总体变化趋势为 4月较 高，5月至 7月较低 ，9月～11月有所上升。季节变化趋势为夏季较低，春秋季节略高。

降雨量监测点位为清水河上游崇礼区，降雨量数据为15日降雨量的总和，崇礼区15日降雨量时间变化曲线见图3。从图中可知，15日降雨量平均值为24.8mm，降雨量最高值出现在6月15日 至 7月1日 之 间 ，15日 降 雨 量 为70.9mm，4月降雨量为 0，变幅在 0～70.9mm 之间。总体趋势 4月较低，7、8、9月份降雨量较高，10 至 11月又降低。季节变化明显，春初及秋末降雨量较少，夏季和秋初降雨量较多。

3.清水河坝区水体总磷含量与上游降雨量相关性分析

崇礼区作为清水河上游区域，降雨产生径流，清水河坝区作为上游水体的受纳水体，受上游水体的干扰较为强烈。因此，针对清水河1#坝区总磷含量受干扰情况，分析了与上游崇礼区降雨量的相关性。

清水河坝区水体总磷含量与上游降雨量双侧检验显著性以及Pearson 相关关系系数分析结果如表1。从表中可以看出，1#坝总磷含量与崇礼区降雨量呈现显著负相关关系，两者做线性回归图4 所示。

图1 监测点位图

从图中可知，清水河坝区水体总磷含量与上游降雨量的线性回归同样体现出了负相关关系，一次回归的斜率为-124。当上游降雨量越大时清水河坝区水体总磷含量越低，当上游降雨量越小时清水河坝区水体总磷含量越高。降雨量较少时，初期雨水携带大量地面污染物且浓度很高进入上游河流，当进入清水河1#坝区时，导致坝区内总磷的浓度升高。当降雨量较多时，虽然径流量很大，但平均浓度要有所降低，进入清水河1#坝区后，相对雨量少时，反而坝区内总磷的浓度有所下降。

图2 1#坝区总磷时间变化曲线

图3 崇礼区15日降雨量时间变化曲线

图4 1#坝总磷含量与崇礼区降雨量线性关系

表1 1#坝总磷含量与崇礼区降雨量的相关系数及显著性

4.结论

一是清水河1#坝区总磷含量季节变化较为明显，呈现夏季较低，春秋季节略高的趋势。崇礼区15日降雨量时间变化总体趋势为4月较低，7、8、9月份降雨量较高，10 至 11月又降低。

二是清水河坝区水体总磷含量与上游降雨量呈现显著负相关关系。当上游降雨量越大时清水河坝区水体总磷含量越低，当上游降雨量越小时清水河坝区水体总磷含量越高。

5.对策建议

上游降雨对市区水体总磷含量影响规律表明：降雨量较小时地表径流的初期雨水含有较高浓度的磷污染物进入水体，导致下游水体污染。市区水体防控磷元素污染时应注意上游中小雨产生的地表径流进入水体的初期雨水污染现象。建议在缓冲坝区做好磷元素和浮游藻类监测，尤其在夏秋季节，谨防磷元素污染导致水体富营养化。