黄杨河水质变化趋势分析

林晓欣

(广东省水文局佛山水文分局，广东 佛山 528000)

黄杨河白蕉水质监测站点上游由西江分支螺洲溪、荷麻溪等汇合而下，下游经鸡啼门水道出海。该河段自上游接纳养殖及农田排水、居民生活污水，同时受潮汐影响，涨潮时下游受污染的水体也会影响该断面水质。近年来随着两岸人口增长生活污水量增加，水质受到污染的风险增大。因此，本文通过年际变化过程线，以及采用Spearman秩相关系数检验法分析水质变化趋势在统计上有无显著性，对白蕉水质监测站点进行水质趋势分析，总结水质变化成因。

1 白蕉站概况

白蕉水质监测站点(下文简称白蕉站)位于珠海市斗门区东部的白蕉镇，该镇是珠海西部地区的主城区，隔黄杨河与斗门区井岸镇相连(图1)。

图1 珠海市斗门区白蕉站位置示意

白蕉站所在河段顺直，全年受潮汐影响，大洪水期潮汐现象消失，枯季时段会受到咸潮影响。监测断面上下游约5 km的河宽变化较小，平均河宽约为330 m。两岸边均有泥沙淤积，上游约1 km有井岸公路桥，下游约3.5 km有尖峰公路大桥。该站的河流水文因素：高水无分流、低水无干涸；水流受潮洪混杂影响。左右两岸均为居民区。

2 水质监测情况

白蕉站于2001年开始监测水质，监测频次为12次/a，积累了较长序列资料，根据现有监测资料数据，选定有机污染物、毒性指标及重金属等多个项目进行分析。

3 水质评价及趋势分析

3.1 水质类别评价

依据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)技术要求，对白蕉站各项指标进行水质类别评价[1]，评价数据则选用2001—2019年监测资料数据的年均值。评价结果：总磷评价期内基本处于Ⅰ～Ⅱ类，氨氮在2001—2011年基本处于Ⅱ～Ⅲ类，2012年开始均为Ⅰ类水；高锰酸盐指数2001—2014年均处于Ⅱ～Ⅲ类，2015年以后水质类别处于Ⅰ类；溶解氧多年均处于Ⅱ～Ⅲ类；五日生化需氧量、氰化物、挥发酚、六价铬水质类别常年处于Ⅰ类水，汞、铜、铅、镉和砷等重金属项目在评价期内均处于Ⅰ类水；其他项目暂对水质类别总体影响不大。

3.2 水质变化趋势分析

3.2.1年际变化过程线分析

结合水质类别评价，绘制2001—2019年共19 a的指标值浓度年际变化过程线，选取其中对水质影响较大的污染指标包括总磷、溶解氧、五日生化需氧量、氨氮、高锰酸盐指数，进行白蕉站水质变化趋势分析[2]。

通过年均值绘制历史变化曲线[3]可以看出：

总磷浓度在2001—2014年间呈较小波动性变化，2014年以后呈缓慢下降趋势(见图2)。溶解氧在2001—2010年间波动性变化不显著，2010年后增大趋势较为显著，溶解氧的增大反映水质向好的趋势发展(见图3)。五日生化需氧量在2001—2010年间呈波动性变化，2010年开始整体呈下降趋势(见图4)。氨氮变化大致分为3个区间，2001—2005年呈整体下降趋势，2005—2010年呈上升趋势，2010开始呈缓慢下降趋势(见图5)。高锰酸盐指数在2001—2010年间呈波动性变化，但总体呈上升趋势，2010年开始呈下降趋势(见图6)。

水中溶解氧浓度上升及总磷、五日生化需氧量、氨氮、高锰酸盐指数等呈下降趋势，均表明河道水质状况[4]逐步好转。

图2 白蕉站总磷年际变化过程线示意

图3 白蕉站溶解氧年际变化过程线示意

图4 白蕉站五日生化需氧量年际变化过程线示意

图5 白蕉站氨氮年际变化过程线示意

图6 白蕉站高锰酸盐指数年际变化过程线示意

3.2.2Spearman秩相关系数趋势分析

为了进一步验证水体水质变化趋势在统计上的显著性，本文选用Spearman秩相关系数[5]检验法。该要求具有足够周期的数据，白蕉站水质资料在10 a以上，满足时间周期大于5的条件。算术公式如下：

(1)

Zi=Mi-Yi

(2)

其中n为监测数据周期时长；Zi为变量Mi与Yi的差值；Mi为按年从1到n且水质因子年均值从小到大排列的顺序号；Yi为按时间排列的顺序号。

计算后比较秩相关系数rs的绝对值与spearman秩相关系数的临界值Wp(见表1)。

表1 秩相关系数rs的临界值(Wp)

当rs>Wp，则表示变化趋势[6]有显著意义：若rs<0，则说明在评价期内该水质指标变化呈下降趋势；若rs>0，则说明在评价期内该水质指标变化呈上升趋势。

当rs≤Wp，则表示变化趋势没有显著意义，在评价期内水质指标变化平稳或稳定。

选取其中有代表性的11个水质指标作为计算因子，2002—2019年共18 a作为计算周期，计算白蕉站的年均值秩相关系数(见表2)。

表2 秩相关系数rs成果

注：周期n=18。

将表2中各因子的rs绝对值与临界值Wp进行比较后，总磷、氨氮、高锰酸盐指数、砷、锌、铅、镉、铁、锰、铜等10个水质因子的秩相关系数rs绝对值均远大于临界值Wp(0.399)，且rs<0。按照Daniel趋势检验法，可得出结论，在评价周期内，总磷、氨氮、高锰酸盐指数、砷、锌、铅、镉、铁、锰、铜等10个项目值变化趋势有显著意义，水质指标变化呈下降趋势。

溶解氧的秩相关系数rs绝对值小于临界值Wp(0.399)。按照Daniel趋势检验法，可得出结论，在评价周期内，溶解氧项目值变化趋势无显著意义，水质指标变化平稳。

4 结语

通过评价水质类别和分析水质变化的趋势，可以看出白蕉站的水资源质量逐年向好发展，其变化为当地政府的有力管控措施。

1)逐步取缔两岸污染企业

曾为全市重点污染源的一批制糖企业，于2010年后陆续关闭拆迁，并有一批水泥制品厂、石膏厂、煤饼加工厂等工业企业也在2018年底前被当地政府一律取缔。当地政府对斗门区多家企业实行清洁生产审核，实现重点污染源污染物稳定达标排放。产业结构系列的转移及调整都降低了排入黄杨河流域的污染物总量。

2)完善污水处理体系

完善相应管网设施的建设[7]，对条件适宜地区进行截污纳管，加强对老旧管网的维护与改造，提高污水收集管网的利用率及覆盖率，同时，提高对农村生活污水和垃圾无害化处理的能力，减少入河排污量，从而有效控制排入河道中污废水的氨氮、总磷含量。

3)加强农业养殖污染控制

一是通过结合禁止养殖区和限制养殖区的布局规划，逐步推进畜禽养殖场的关闭和搬迁，同时优化养殖结构，协调种植业发展；二是推广可持续水产养殖，合理运用水产养殖技术，从而改善养殖的水环境，控制农业养殖污染入河量。

4)加大环境整治力度

结合河道清淤、水系连通、湿地公园建设、生态补水和海绵城市等大型工程，整治黑臭水体，改善排污末端生态环境，减少河流的污染物含量，进一步改善了河流水质。