2014—2018年大连市大沙河水质时空变化特征分析

原 晖

(辽宁省大连水文局，辽宁 大连 116023)

水资源是人类赖以生存的自然资源，地球上任何自然活动都离不开水资源的支持。河流是水资源的一种重要表现形式，合理利用河流水资源，对社会经济的可持续发展具有重要意义。

位于大连境内的大沙河是一条独立入海的河流，发源于普兰店区安波镇的鸡冠山[1]，是大连市的主要供水水源，承担着向大连市城镇居民提供生活、生产和农田灌溉用水的任务。近年来，随着工农业发展步伐的加快，大量工农业废水和生活污水排入大沙河流域，导致大沙河水质恶化，已经严重影响了流域内城镇的发展。众所周知，水质变化是自然因素和人为因素两方面共同作用的结果[2]，因此大沙河流域的水质变化趋势仍然存在着许多未知。为使大沙河流域经济实现可持续发展，本文利用大沙河2014—2018年的水质监测数据，分析了近年来大沙河水质的时空变化特征，以期为日后大沙河的治理和合理开发利用提供数据支撑。

1 研究区概况

大沙河发源于普兰店区安波镇鸡冠山南麓，流经普兰店区、瓦房店市，于瓦房店市三台满族乡娘娘宫村注入渤海。流域面积约为1648km2，河流长度约为129km，平均河流宽度可达350m，平均比降为1.34‰，主要支流有长山河、夹河及洼店河。

大沙河地处大连市普兰店区，属暖温带大陆性季风气候，既无严寒之冬，亦无酷暑之夏，但却四季分明，年平均温度约为9.7℃，年平均日照时间约为2276.2h。每年的6—9月为汛期，其中7月、8月为主汛期，年平均降水量可达635.0～920.8mm。

2 水质监测及分析方法

2.1 水质监测

为了能够全面地反映大沙河水质特征，在大沙河的上、中、下游设置了3个监测断面，分别为刘大水库、元台大桥以及洼子店闸，见图1。监测时间为2014—2018年，监测频次为每月1次，即每年共获取12次监测数据。监测的主要指标包括高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮以及富营养化指数，其中水样的采集以及分析工作均由辽宁省水环境监测中心大连分中心完成。

图1 大沙河水质监测断面分布

2.2 分析方法

2.2.1 主要监测指标的测定方法

主要监测指标均采用国标方法进行测定，具体如下：高锰酸盐指数依据《水质 高锰酸盐指数的测定》(GB 11892—1989)，利用高锰酸钾和草酸钠反滴定对高锰酸盐指数进行测定；氨氮依据《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》(HJ 535—2009)，采用紫外分光光度法进行测定；总磷和总氮则分别依据《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》(GB 11893—1989)和《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消减紫外分光光度法》(HJ 636—2012)进行测定。

2.2.2 富营养化指数的计算

根据水利部《地表水资源质量评价技术规程》(SL 395—2007)的要求，湖库富营养化的评价采用指数法，评价项目包括总磷、总氮、叶绿素a、高锰酸盐指数以及透明度。根据湖泊(水库)营养状态评价标准及分级方法，依据各个指标的浓度值，采用线性插值法获得各个指标的赋分值En，利用式(1)计算求得营养状态指数EI：

(1)

式中：EI为营养状态指数；En为评价项目赋分值；N为评价项目个数。

具体的赋分标准及分级方法见表1。

表1 营养状态评价标准

评分法是一种简单通用的评价模式，是验证其他评价模式的最好验证对比法。评分值越高说明水体的富营养化程度越严重。

3 分析结果

3.1 主要污染物浓度时空变化

大沙河2014—2018年主要污染物年平均浓度变化趋势见图2，具体表现为高锰酸盐指数和总氮近几年总体变化不大，呈稳定趋势；氨氮在2016年浓度升高之后即呈降低趋势；总磷在2015年浓度陡然升高之后也越来越低。总体来看，近几年大沙河主要河流污染物的浓度呈降低趋势，水质已得到了明显的改善，这与日益健全的法律法规以及相关部门严格的监管力度是分不开的。

图2 2014—2018年大沙河主要污染物年平均浓度变化

图3 2014—2018年大沙河各监测断面主要污染物年平均浓度变化

大沙河各个监测断面主要污染物年平均浓度变化趋势见图3。刘大水库2014—2018年高锰酸盐指数、氨氮和总氮平均浓度基本没有大的变化，整体呈平稳趋势；总磷则在2015年显著上升之后又突然下降并趋于平稳。元台大桥2014—2018年高锰酸盐指数和总磷在2015年上升以后又呈缓慢下降趋势；氨氮除2016年显著上升以外整体呈下降趋势；总氮在2014—2017年持续走高后于2018年开始下降。洼子店闸高锰酸盐指数2014—2018年基本没有变化，呈平稳趋势；氨氮自2015年上升以后于2016年开始下降；总磷除2017年显著上升外，总体呈先上升后下降趋势；总氮则在2015年下降以后又呈缓慢上升趋势。空间特征显示：元台大桥断面的各主要污染物浓度均明显大于刘大水库和洼子店闸，即大沙河中游水质明显劣于上游及下游。元台大桥地处瓦房店市元台镇，主要接纳瓦房店市的生活污水、工农业废水和元台镇3家企业的废污水。常年的污水排放导致元台大桥断面水质污染严重，因此仍要加强对元台大桥断面的水污染治理工作。

3.2 富营养化状况

富营养化是指水体在人类活动或自然条件的作用下，氮、磷等营养物质过剩，导致水体生产力从低的贫营养状态逐步向高的富营养状态过渡的一种水质污染现象。根据富营养化指数的计算方法，本文先后获得了大沙河流域的总体富营养化指数以及刘大水库、元台大桥、洼子店闸3个断面的富营养化指数。由图4可知，大沙河2014—2017年富营养化指数没有太大变化，2018年富营养化指数稍有降低，但基本都稳定在50左右。根据地表水评价技术规程的要求，总体上大沙河呈现的营养状态均为中营养状态。

图4 2014—2018年大沙河富营养化指数变化趋势

由图5可知，刘大水库及洼子店闸断面近5年来的富营养化指数总体都呈显著降低趋势，元台大桥断面除2016年突然升高以后，2017年和2018年都有明显下降。总体上3个监测断面富营养化指数近年来均呈显著减小的趋势，流域内水质有明显改善。根据富营养化指数的计算结果，元台大桥断面呈轻度富营养状态，而刘大水库和洼子店闸均为中营养状态。元台大桥富营养化指数较高是因为附近的生活污水排放较多，而生活污水中往往氮、磷含量都较高，因此导致进入水体中的氮、磷等营养物质过剩，水体呈现了轻度富营养化状态[3]。水体富营养化会严重影响水体水质，造成水体透明度降低，进而影响水生植物的光合作用，造成溶解氧过饱和。富营养化水体中的硝酸盐、亚硝酸盐含量也会超标，此类水作为饮水水源会严重危害人们的身体健康。因此元台大桥断面的水污染治理仍需得到高度重视[4]。

图5 2014—2018大沙河各监测断面富营养化指数逐年变化情况

4 结 论

根据大沙河流域2014—2018年上、中、下游3个监测断面的水质监测数据，分析了大沙河主要污染物以及富营养化指数的时空变化特征，得到如下结论：

a.主要污染物在时间维度上呈现减小趋势，在空间维度上中游主要污染物浓度要高于上游及下游。

b.富营养化指数在时间维度上亦呈减小趋势，在空间维度上中游的富营养化程度要高于上游和下游。

总体来说，大沙河近几年来的水质是有所改善的，这得益于国家对水环境治理的重视以及各项法律法规的有效落实。但是目前，对于大沙河中游的治理仍迫在眉睫。