鞍山市海城河水质演变及主要参数间相关性分析

李 雪

(辽宁省鞍山水文局，辽宁 鞍山 114032)

海城河流域是流经东北平原南部、辽东半岛中部偏北的一条河流，属浑河水系太子河支流，是海城市的母亲河[1]。河源分为两岔，西岔发源于辽宁省海城市孤山满族镇孙家街西岔，东岔发源于本镇王家堡村石道沟，东西两岔在析木镇汇合[2]，自东南向西北流经海城市区，在牛庄镇北汇入太子河，最终经太子河、浑河在营口市西炮台入辽东湾，干流全长90.8km[3]，是当地重要的生产生活用水水源。海城河流域位于辽宁老工业基地腹地，背靠鞍本铁矿、海(城)大(石桥)菱镁矿等重要的工业原料基地，流域内人口众多，工业、农业、第三产业聚集，水质状况比较复杂。因此，研究海城河全年丰水期、平水期和枯水期的水质水量现状、水质各个指标之间以及各指标与水温、水位、流量之间的相关性，对河流保护、水资源保障、流域生态安全及生态修复具有重要意义。鉴于此，本文对海城河水质进行评价，研究丰水期、平水期和枯水期海城河水质的变化趋势，并通过SPSS中的皮尔森相关性统计学方法对海城河水质各个参数之间进行相关性分析，从而了解水质的变化机理，研究结果可为揭示海城河水质演变及其驱动机制、水质治理提供支撑。

1 数据来源

为科学评价分析海城河流域的水质现状和演变特征以及各参数之间的相关性，选取丰水期(2020年6—9月)、平水期(2020年10—11月)和枯水期(2020年12月到2021年3月)海城河流域国家重要水质监测断面红土岭监测断面和海城监测断面的监测数据，红土岭监测断面位于海城河上游，海城监测断面位于海城河下游。选取pH值、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn)、氨氮(NH3-N)、五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、水温、水位和流量作为研究水质演变机理的指标。

2 水质演变及评价分析

红土岭和海城监测断面的主要指标数据见表1、表2，监测断面水质指标变化趋势见图1、图2。对海城河丰水期、平水期和枯水期进行评价，评价标准执行《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)，见表3。

表1 红土岭监测断面水质指标监测结果

表2 海城监测断面水质指标监测结果

续表

图1 红土岭监测断面水质指标变化趋势

图2 海城监测断面水质指标变化趋势

由表1、图1、表3可以看出，海城河上游红土岭监测断面其主要污染物为总氮，总氮超标严重，但丰水期总氮超标情况要优于平水期和枯水期。在总氮不参评的情况下，通过计算各个时期水质指标的平均浓度，可知红土岭监测断面丰水期和平水期水质为Ⅲ类，枯水期水质为Ⅱ类。由表2、图2、表3可以看出，海城河下游海城监测断面其主要污染物为总氮，同样丰水期总氮超标情况要优于平水期和枯水期。在总氮不参评的情况下，海城监测断面丰水期、平水期和枯水期水质均为Ⅱ类。

表3 地表水环境质量标准基本项目标准限值 单位：mg/L

海城河主要污染物为总氮，分析监测断面超标的原因为：ⓐ八里、牌楼和西柳镇城镇化率高，污水量大，未经任何处理直排入河，尤其西柳镇作为东北主要的服装产销集散地之一，镇内尚存很多小印染、小印花等家庭作坊，废水不经任何处理直排城镇下水道，混入生活污水中直排入河，这是造成断面污染物超标的主要原因；ⓑ沿线部分村、镇(区)生活垃圾、畜禽粪污和畜禽尸体随意倾倒并排入河道，以及海城河两岸未全部纳入城镇管网的生活污水溢流[4-5]；ⓒ2015年以来海城河城区段截流严重，下游河水径流量小，自然调节能力差，造成污染物超标。

3 海城河水质演变机理与各参数之间相关性分析

采用SPSS中的皮尔森相关性统计学方法[6-7]分析海城河水质指标与水温、水位和流量的相关性。Pearson积差相关系数是衡量两个定量变量之间的线性相关程度的重要指标，是说明有直线关系的两变量间相关关系密切程度和相关方向的统计指标，相关系数的符号(±)表明关系的方向(正相关或负相关)，其值的大小表示关系的强弱程度(完全不相关时为0，完全相关时为1)[8]。红土岭监测断面和海城监测断面水质指标相关性分析结果见表4、表5。

表4 红土岭监测断面水质指标相关性分析

表5 海城监测断面水质指标相关性分析

由表4、表5可以看出，红土岭监测断面溶解氧与高锰酸盐指数呈显著负相关关系，与总氮呈显著正相关关系，与化学需氧量、水温、水位呈极其显著负相关关系；高锰酸盐指数与五日生化需氧量显著正相关关系，与化学需氧量、总磷、水位、流量呈极其显著正相关关系；化学需氧量与水温呈显著正相关关系，与总磷、水位、流量呈极其显著正相关关系；总磷与水位呈显著正相关关系，与流量呈极其显著正相关关系；总氮与水温呈极其显著正相关关系。海城监测断面溶解氧与高锰酸盐指数呈显著负相关关系，与总氮呈显著正相关关系，与水温呈极其显著负相关关系；高锰酸盐指数与水温、水位呈显著正相关关系，与流量呈极其显著正相关关系；五日生化需氧量与总磷呈显著负相关关系；总氮与水温呈极其显著负相关关系。可知部分参数受水温影响较大，说明水质好坏也受季节的影响[9-10]。

4 结 语

本文主要分析了辽宁省鞍山市重要河流海城河的水质现状和水质演变趋势，并采用SPSS中的皮尔森相关性统计学方法分析了海城河各水质指标之间以及各指标与水温、水位和流量之间的相关性，从而掌握水质演变机理。结果表明，海城河流域上游红土岭监测断面和下游海城监测断面主要污染物均为总氮，总氮超标严重，但丰水期总氮超标情况要优于平水期和枯水期，在总氮不参评的情况下，水质良好。总氮超标的原因主要是由于工业、生活废水的排放以及河流自净能力差。海城河流域红土岭监测断面和海城监测断面水质中溶解氧都与高锰酸盐指数呈显著负相关关系，与总氮呈显著正相关关系，与水温呈极其显著负相关关系；高锰酸盐指数与水位和流量呈显著正相关关系；总氮与水温呈极其显著相关关系，部分参数受水温影响较大，说明水质好坏也受季节的影响。因此，政府各部门应完善相关的法律法规，根据丰水期、平水期、枯水期以及季节变化调整工业废水的排放量，同时加强监管力度，多措并举，减轻河流的污染负荷，坚持绿水青山就是金山银山的绿色发展理念。