2019—2020年菏泽雷泽湖水库水环境质量变化趋势分析

李新国 陈建民

摘 要：饮用水安全是最基本的民生需求，目前菏泽雷泽水库是菏泽城区唯一一个饮用水水源地。雷泽水库水质变化关系到菏泽城区饮用水安全问题。本文用秩相关系数法分析了雷泽湖高锰酸盐指数、氨氮、总磷、氟化物和综合污染指数变化趋势。通过分析得出2019—2020年水质总体呈下降趋势，总氮和氟化物呈显著下降趋势，总磷呈下降趋势，但不显著;高锰酸盐指数和氨氮呈上升趋势，氨氮上升趋势不明显，高锰酸盐指数有明显上升趋势。

关键词：雷泽湖;秩相关系数法;综合污染指数;变化趋势

饮用水安全是最基本的民生需求[1-2]，目前菏泽雷泽水库[3]是菏泽城区唯一一个饮用水水源地。雷泽水库水质变化关系到菏泽城区饮用水安全问题，了解雷泽湖水库水质变化趋势，对保障菏泽饮用水安全具有指导意义。菏泽雷泽湖又名西城水库，于2007年开始建设，位于菏泽市高新区，其中心坐标为（115.38147E，35.25355N）。雷泽湖水库库容1290万立方米，以黄河[4]水为水源，取水量约为155万立方米/月，为菏泽城区居民生活、工业企业供水。

為了解雷泽湖水库水质现状，本文借鉴了菏泽市生态环境局2019年《环境质量报告书》水质监测数据和2020年例行监测数据，雷泽湖水质监测数据满足《地表水环境质量标准》中Ⅲ类标准，符合集中式生活饮用水水源地二级保护区标准要求，能够满足菏泽城区居民生活用水要求。在分析统计过程中选取变化明显、有代表性的高锰酸盐指数、氨氮、总磷、氟化物4项质标进行分析，其数据详见表1，变化趋势图见下图。

1 评价指标和分析方法

评价指标为高锰酸盐指数、氨氮、总磷、氟化物和综合污染指数。高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷是雷泽湖水质主要指标。综合污染指数是评价水质现状的重要参数[5-6]。雷泽湖综合污染指数污染物评价选用《地表水环境质量标准》中Ⅲ类标准限值。计算公式如下：

P=1n∑ni=1Pi   Pi=CiSi

式中：P—综合污染指数。

Pi—i污染物的污染指数。

n—污染物的种类。

Ci—i污染物的实测浓度。

Si—i污染物的评价标准值。

变化趋势的分析方法采用秩相关系数法[7-8]，秩相关系数法通常用来衡量环境变化趋势在统计学是否存在显著性。使用秩相关系数法要求有足够量的数据，计算公式如下：

Rs=1-6∑ni=1d2iN3-N

式中：di—变化量Xi与Yi的差值。

Xi—周期i到周期N按照浓度从小到大排列的序号。

Yi—按时间排列的序号。

根据变化趋势Rs的计算结果，如果为Rs为负值表明在评价期间有关统计呈下降趋势，如果为Rs为正值表明在评价期间有关统计呈上升趋势。将Rs的绝对值同sparman秩相关系数法统计表中的临界值Wp进行比较，当Rs的绝对值大于Wp时则表明变化趋势有明显意义，说明评价时段水质变化不稳定;反之则表明变化趋势没有明显意义，说明评价时段水质变化稳定。

2 结果与讨论

2.1 高锰酸盐指数变化趋势

秩相关系数法分析2019—2020年雷泽水库每月高锰酸盐指数变化趋势，其计算结果见表2。高锰酸盐指数秩相关系数Rs为0.571，大于0，表明2019年1月至2020年12月高锰酸盐指数呈上升趋势;秩相关系数Rs大于临界值Wp，表明高锰酸盐指数上升趋势从统计学上是显著的。2019年雷泽湖高锰酸盐指数年均值为1.96mg/L，2020年年均值为2.23mg/L，上升了0.14倍，仍满足《地表水环境质量标准》中Ⅲ类标准6mg/L限值要求，符合符合集中式生活饮用水水源地二级保护区标准要求。

2.2 氨氮变化趋势

2019—2020年雷泽水库每月氨氮变化趋势，其计算结果见表3。氨氮秩相关系数Rs为0.102，大于0，表明2019年1月至2020年12月氨氮呈上升趋势;秩相关系数Rs小于临界值Wp，表明氨氮上升趋势从统计学上不显著。2019年雷泽湖氨氮年均值为0.106mg/L，2020年年均值为0.108mg/L，2019年与2020年氨氮浓度基本没有较大变化。

2.3 总磷

2019—2020年雷泽水库每月总磷变化趋势，其计算结果见表4。总磷秩相关系数Rs为-0.117，小于0，表明2019年1月至2020年12月氨氮呈下降趋势;秩相关系数Rs小于临界值Wp，表明总磷下降趋势从统计学上不显著。2019年雷泽湖总磷年均值为0.026mg/L，2020年年均值为0.022mg/L，2020较2019年总磷浓度下降了16%。

2.4 氟化物变化趋势

2019—2020年雷泽水库每月氟化物变化趋势，其计算结果见表4。氟化物秩相关系数Rs为-0.252，小于0，表明2019年1月至2020年12月氨氮呈下降趋势;秩相关系数Rs大于临界值Wp，表明氟化物下降趋势从统计学上是显著的。2019年雷泽湖氟化物年均值为0.586mg/L，2020年年均值为0.376mg/L，2020较2019年氟化物浓度下降了36%。

2.5 综合污染指数变化趋势

2019—2020年雷泽水库每月综合污染指数变化趋势，其计算结果见表6。综合污染指数秩相关系数Rs为-1.94，小于0，表明2019年1月至2020年12月综合污染指数呈下降趋势;秩相关系数Rs大于临界值Wp，表明综合污染指数下降趋势从统计学上是显著的。2019年雷泽湖综合污染指数年均值0.83，2020年年均值为0.63，2020较2019年综合污染指数下降了24%。

3 结论

雷泽湖水库2020较2019年综合污染指数下降了24%，2019—2020年水质总体污染指数呈下降趋势，总氮和氟化物呈显著下降趋势，总磷呈下降趋势，但不显著;高锰酸盐指数和氨氮呈上升趋势，氨氮上升趋势不明显，高锰酸盐指数有明显上升趋势。

综上所述，高锰酸盐指数是唯一一个有明显上升趋势的水质参数，2019年年均值为1.96mg/L上升到2020年年均值为2.23mg/L，上升了0.14倍，下一步要从源头查明原因，防止高锰酸盐指数继续上升，确保雷泽湖水质不断改善，保证菏泽城区饮用水安全。

参考文献：

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[4]李勃，穆兴民，高鹏，赵广举，孙文义.1956—2017年黄河干流径流量时空变化新特征[J].水土保持研究，2019（06）.

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[7]李成，李海波，高丹丹，杨小露.聚类-因子分析在黄河水污染综合评价中的应用[J].湖北大学学报（自然科学版），2017（01）.

[8]马原.水污染指数法在河流水质评价中的应用[J].水利技术监督，2017（01）.

作者简介：李新国，男，硕士，工程师，主要从事生态环境检测工作。