徐州市某河流水质变化与水期相关性分析

(江苏省徐州环境监测中心，江苏 徐州 221000)

0 引言

徐州市为严重缺水城市，水资源紧缺，流域补给少，河水流动性差，水环境承载力相对薄弱，河流、城市内湖等均以自然降水为主要水源补给。丰水期，大量降水带来的地表径流补给和域外行洪客水等因素增大了部分河流断面水质的冲击负荷，河流水质变化与水期（降雨）呈一定的关联性。

针对徐州市重要河流断面水质易受水期（降水）和客水影响的特点，选取徐州市某主要河流作为分析对象，通过不同水期水质比较，采用数理统计的方式，分析河流水质受水期影响程度，并通过主要水质参数的变化规律，结合区域降水量，分析重点断面、河流水质状况与降水间的关系，说明降水对水质的影响，为环境管理提供预警支撑。

1 基本情况

徐州市某河流源起安徽，由南向北经由丰县流入徐州境内，贯穿徐州市西部全境，全长40 km。徐州市境内共设置2 个监测断面（A 和B），断面A 为河流入境断面，断面B 位于河流（徐州境内）中下游，距离断面A 约25 km。2 个控制断面均设有水质自动监测站，主要自动监测指标为CODMn，NH3-N，TP，pH值，DO 等。断面基本情况见表1。

表1 断面基本情况

2 水质与水期相关性分析

2.1 丰水期与枯、平水期日均值超标率的卡方检验

为分析水期与流域水质状况的关系，以丰水期（7～9月）和平、枯水期（1～6月、10～12月）分别统计超标天数，并用pearson 卡方检验的方式分析水期对水质影响的显著性[1-2]。2019年断面A，B 自动监测数据有效运行天数统计见表2。

表2 2019年自动监测数据有效运行天数统计

丰水期和平、枯水期超标率卡方检验结果见表3。

表3 丰水期和平、枯水期超标率卡方检验结果

由表3可以看出，在丰水期，2 个断面的P 值均小于0.05，与枯、平水期相比，河流水质呈明显的水期变化，丰水期断面超标比例与枯、平水期相比存在明显差异,水质恶化明显。

2019年丰水期与平、枯水期监测指标对比情况见表4。

表4 2019年丰水期与平、枯水期监测指标对比情况 mg·L-1

由表4可以看出，通过丰水期与平、枯水期各监测指标均值比较，水质变化明显。丰水期期间，除pH值相对稳定外，其他指标均出现较大波动，其中，DO质量浓度较平、枯水期下降明显；CODMn，NH3-N，TP质量浓度较平、枯水期均呈上升趋势，断面B 水质恶化程度尤为突出，河流水质呈明显的周期变化。

2.2 丰水期主要污染物浓度与降雨相关性分析

断面A 主要污染物浓度与降雨量变化趋势（7～9月）见图1。

图1 断面A 主要污染物质量浓度及降雨量变化趋势

由图1可以看出，断面A 水质受降雨影响明显，DO，NH3-N，TP 质量浓度受降雨影响较大，呈高度相关性。其中，DO 质量浓度在强降雨期间及过后一直处于低位波动，呈一定的负相关趋势；而NH3-N，TP 质量浓度则一直处于高位波动，特别是连续降雨期间，各污染物指标上升明显。

2019年丰水期与平、枯水期污染指标环比情况（断面A）见表5。

表5 2019年断面A 丰水期与平、枯水期污染指标环比情况 mg·L-1

由表5可以看出，通过丰水期与平、枯水期逐月环比情况分析，断面A 中TP 质量浓度与降雨量间随着雨量环比的增加呈正相关关系。CODMn，NH3-N质量浓度在降雨期间持续处在高位波动状态。

断面B 主要污染物浓度与降雨量变化趋势见图2。

图2 断面B 主要污染物质量浓度及降雨量变化趋势

由图2可以看出，断面B 在强降雨期间NH3-N，TP 质量浓度升高明显，且随着雨量的增大，NH3-N质量浓度涨幅尤为显著。

2019年丰水期与平、枯水期污染指标环比情况（断面B）见表6。

表6 2019年断面B 丰水期与平、枯水期污染指标环比情况 mg·L-1

由表6可以看出，断面B 丰水期降雨量及各指标月均值的环比变化随降雨量增大影响较大，DO质量浓度明显偏低，CODMn，NH3-N，TP 质量浓度与降雨量呈正相关，随降雨量增大均有不同程度上升，pH 值受降雨变化影响较小。

降雨对2 个断面水质均产生不良影响，降雨期间各监测指标与区域单日降雨量之间的相关性系数见表7。

表7 监测指标与降雨量之间的相关性系数

由表7可以看出，断面A 中CODMn，NH3-N，TP浓度与降雨量呈正相关性，而DO 浓度则与之成负相关性。断面B 中NH3-N 浓度与降雨量间的相关性最高为0.4；TP 浓度相关性虽然低于NH3-N，但在降雨后仍长时间处于高位，需重点关注。

3 原因分析及对策建议

3.1 原因分析

据调查，该河流两岸没有工业排放和畜禽排放源，均以农田为主，造成降雨期间水质恶化的可能原因：①秸秆浸泡水随降雨涌入河道。徐州地区一般6月至7月间进入雨期，还田秸秆尚未完全腐烂被土壤固化吸收，经稻田灌溉水浸泡发酵后，含有大量的有机质和N,P 等生物营养物质[3-5]，随雨水汇入河道，造成河道水质恶化。有实验表明[6]，玉米秸秆经浸泡2 d 后COD 质量浓度为86 mg/L，氨质量分数为2.18%，浸泡水中NH3-N，TP 指标逼近饱和，污染物含量较高；②稻田播种施肥造成初期雨水N,P 含量较高。徐州地区早稻种植在每年的5月中旬，约在6月下旬至7月初，播种出芽后及正常生长期间，需要施加大量的化肥和农药，这期间与雨期重合。另外，由于耕种方式的转变，稻苗播种不用深耕，化肥等施加在土壤浅层，易受降雨冲刷汇入河道，造成断面水质恶化。

3.2 对策与建议

（1）由政府引导，加强秸秆的“收、储、运、利用”全过程管理，秸秆还田的管理起点在“收”，重点在“储”和“运”，难点在“利用”，由于对秸秆收集和储运的意义认识不深，秸秆收集率普遍偏低，有些秸秆在农耕之后直接进入河道，加之粗放的还田方式，秸秆露天堆放，受雨水浸泡后，腐质随之进入河道，造成河道水质下降。建议建立党委政府责任制，加大财政补贴，引导农民做好秸秆的集中收集，建立秸秆收集点，统一储存和运输。同时加大科技投入，合理谋划秸秆使用，变废为宝，开展秸秆能源化、基料化、资源化的研究，提高秸秆的可利用效率，构建秸秆从收集运输到综合利用的产业闭环，形成产业链，增加其附加值，提高农民收入，激活其参与积极性。

（2）调整耕作结构，合理布局，提倡科学施肥，加强农田退水管理[7]。加强近河道农田管理，建立河道两侧非耕作区，耕作区深耕深翻，提倡种、肥同播，特别注意雨期与播种季重叠期的管理。加强农田退水管理，农田灌溉退水因裹挟大量化肥、有机质，导致N,P 含量较高，直接进入河道易造成水体污染，建议加强农耕水，特别是农田退水的收集，建立收集渠道或与城市管网相连接，集中收集处理，避免直接入河。

3 结论

（1）通过卡方检验发现，与枯、平水期相比，丰水期河流水质恶化显著。（2）降雨量与断面水质自动站主要监测指标相关性分析显示，降雨量对主要监测指标的影响显著，呈一定的规律性。其中，DO 浓度与区域降水量呈负相关关系，而NH3-N，TP，CODMn浓度与之呈正相关关系，又以NH3-N 指标相关性最高。TP 浓度会在降雨后的一段时间持续处于高位。（3）由于秸秆还田不完全，水稻种植肥料等，秸秆浸泡水、水稻灌溉水随降雨一同汇入河道，可能是造成丰水期水质恶化的主要原因。改善秸秆还田方式、加强农耕管理是解决丰水期水质恶化的主要措施。