新泾港“十三五”水质变化趋势分析

顾佳萍

（上海市闵行区环境监测站，上海 201199）

随着城市的发展，越来越多的污染物质进入河流中，引起地表水质的污染，威胁人类健康，因此，地表水质的监测和评价越来越引起人们重视。全国各地都对当地的地表水水质用不同的方法进行了评价和趋势分析，主要有单因子评价法[1-3]、综合污染指数法[4-6]、神经网络法[7]、模糊数学法[8]等。通过对地表水水质的监测和评价，可以及时有效地监控水质污染状况，合理调整水污染治理措施。

本文采用单因子评价法和水质综合污染指数法分析了新泾港“十三五”期间的水质污染状况和时空变化趋势，并与“十二五”的数据进行比较，评价新泾港水质改善情况，显示了“十三五”期间河道整治的效果，为“十四五”水环境质量改善提供数据支持和理论参考。

1 研究内容与方法

1.1 新泾港概况

新泾港位于闵行区中部，原从颛桥镇附近的六磊塘东北流，越春申塘、淀浦河、蒲汇塘，经过程家桥，北抵北新泾镇入吴淞江，上游在清末已淤塞成陆，现仅残留从淀浦河到吴淞江的11km 河道。新泾港在闵行区设置吴中路、漕宝路和平阳路3 个监测断面（图1），闵行区水环境区划要求达到的水质类别均为Ⅴ类。

图1 新泾港监测断面布点图

1.2 数据来源

新泾港的监测数据来源于闵行区环境监测站2011-2020年的地表水监测数据。

1.3 水质评价方法

参考国家环境保护部印发的《地表水环境质量评价方法（试行）》（环办〔2011〕22号）进行地表水环境质量状况评价，采用单因子评价法和水质综合污染指数法，评价“十三五”期间（2016-2020年）新泾港各断面的水质污染状况和达标情况，与“十二五”期间（2011-2015 年）的数据进行比较，了解水质的时间和空间变化特征及水质改善情况。

1.3.1 水质单因子评价法

将单项水质因子监测结果与《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）相应标准值相比较，进行单因子评价，根据评价时段内该断面参评的指标中类别最高的一项来确定断面类别，评价指标为《地表水环境质量标准》表1 中（除水温、总氮、粪大肠菌群外）的21项指标。监测值小于相应类别标准值为达标，不同断面的功能类别按照闵行区水环境区划要求来确定。

断面水质超过Ⅲ类标准时，先按照不同指标对应水质类别的优劣，选择水质类别最差的前三项指标作为主要污染指标。当不同指标对应的水质类别相同时计算超标倍数，取超标倍数最大的前三项为主要污染指标。当氰化物或铅、铬等重金属超标时，优先作为主要污染指标。对于水温、pH 值和溶解氧等项目不计算超标倍数。

1.3.2 水质综合污染指数法

1.3.2.1 综合污染指数计算

综合污染指数法是对各污染指标的相对污染指数进行统计，得出代表水体污染程度的数值，该方法用以确定污染程度和主要污染物，并对水污染状况进行综合判断[9]。本文选取溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮和总磷五项有代表性的污染物指标，按照Ⅲ类功能区标准为基准来计算综合污染指数。

综合污染指数计算公式：

除溶解氧外，单项污染指数计算公式：

式中：P为综合污染指数；Pi为单项污染指数；Ci为污染物实测浓度；Si为相应功能类别的标准值；n为参与评价的水质项目。

溶解氧污染指数计算公式：

式中：C饱（t）为t 温度下的饱和溶解氧值，C饱(t)(mg/L)=477.8/(t+32.26)；

Ci为t温度下的溶解氧实测值；

C标(t)为t 温度下的溶解氧标准值（用GB3838-2002换算）。

1.3.2.2 水质随空间变化评价

计算河道下游较上游断面的综合污染指数变化率，评价上游至下游断面的水质变化。

1.3.3 水质随时间变化评价

根据《地表水环境质量评价方法（试行）》（环办〔2011〕22 号），采用Daniel 的趋势检验，Spearman 秩相关系数法评价综合污染指数的年度变化趋势及五项主要污染指标的月度变化和年度变化趋势。

1.3.4 水质改善情况

比较“十三五”期末与“十二五”期末的综合污染指数变化率以及五项主要污染指标的变化率，评价水质改善情况。变化率在5%以内为基本持平，5%～10%之间为略有变化（改善或恶化），10%～20%为轻微变化（改善或恶化），＞20%为显著变化（改善或恶化）。

2 结果与分析

2.1 单因子评价

2.1.1 “十三五”期间水质状况

用单因子法评价“十三五”期间新泾港三个断面的水质状况见表1，吴中路、漕宝路和平阳路断面在“十三五”前期水质类别均为劣V类，未达标，随后水质逐渐转好，至2020年均达到Ⅳ类水标准，达到闵行区水环境区划要求的水质类别（Ⅴ类）。“十三五”期末（2020 年）与“十二五”期末（2015年）相比，新泾港水质总体上升了两个类别，2016-2018 年水质未达标，2019-2020年水质达标。

表1 新泾港“十三五”期间水质状况

“十三五”前期新泾港主要污染指标为氨氮、总磷、化学需氧量，“十三五”期末主要污染指标为氨氮、溶解氧，表明总磷污染显著改善，且新泾港水体无重金属污染，以富营养化污染为主。

2.1.2 年度变化趋势

“十三五”期间，新泾港水体中，氨氮、总磷和高锰酸盐指数浓度呈下降趋势，溶解氧浓度稳中有升，五日生化需氧量浓度呈持平趋势（图2）。

图2 新泾港“十三五”期间主要污染物变化趋势图

“十三五”期间，新泾港水体中氨氮、总磷、高锰酸盐指数和五日生化需氧量平均浓度分别为2.55mg/L、0.29 mg/L、4.9 mg/L和3.3 mg/L，与“十二五”期间相比，分别下降57.1%、44.2%、26.9%和15.4%，氨氮浓度降幅最大；溶解氧平均浓度为3.30 mg/L，上升31.0%。由此可见，“十三五”期间水中溶解氧浓度显著上升，氨氮、总磷、高锰酸盐指数和五日生化需氧量浓度均有所下降，表明新泾港水体水质显著改善。

2.1.3 月度变化趋势

“十三五”期间，新泾港主要污染指标，氨氮浓度月度变化呈秋季低、春夏冬季高的特征；溶解氧浓度呈冬春季高、夏秋季低的特征；总磷、高锰酸盐指数和五日生化需氧量浓度月度变化相对平稳（图3）。其中，溶解氧浓度最低值出现在5 月（2.16 mg/L），最高值出现在2月（5.76 mg/L）；高锰酸盐指数浓度最低值出现在12月（4.0 mg/L），最高值出现在5月（5.3 mg/L）；五日生化需氧量浓度最低值出现在12 月（2.6 mg/L），最高值出现在2 月、3 月（3.6 mg/L）；氨氮浓度最低值出现在8 月（1.39 mg/L），最高值出现在1 月（3.73 mg/L）；总磷浓度最低值出现在12月（0.19 mg/L），最高值出现在7月（0.35 mg/L）。

图3 新泾港“十三五”期间主要污染物均值月际变化图

2.1.4 水质改善情况

“十三五”期末，新泾港水体中氨氮、总磷和高锰酸盐指数浓度分别为1.24 mg/L、0.18 mg/L和4.1 mg/L，与“十二五”期末相比，分别下降75.2%、63.6%和24.1%；溶解氧浓度为4.67 mg/L，上升100%；五日生化需氧量浓度为3.0 mg/L，与“十二五”期末持平。

2.2 综合污染指数评价

2.2.1 年度变化趋势

“十三五”期间，新泾港水体综合污染指数呈改善趋势（图4）。2016-2020 年，新泾港水体综合污染指数分别为1.98、1.72、1.57、0.99、0.99，呈下降趋势，五年均值为1.45，与“十二五”期间相比下降41.8%。其中，吴中路、漕宝路和平阳路断面综合污染指数五年均值分别为1.45、1.46和1.42，与“十二五”期间相比分别下降46.1%、39.9%和39.8%，吴中路断面改善幅度最大。

2.2.2 水质改善情况

“十三五”期末，新泾港水体综合污染指数为0.99，与“十二五”期末相比，下降幅度为56.6%，综合水质显著改善。吴中路、漕宝路和平阳路断面“十三五”期末综合污染指数分别为0.89、0.96和1.04，与“十二五”期末相比分别下降60.6%、58.1%和50.0%，吴中路断面改善幅度最大。

2.2.3 水质随空间变化评价

以III 类标准分别计算各断面的综合污染指数，计算上下游断面的综合污染指数变化率（见表2）。“十三五”期间，新泾港从上游的吴中路断面到下游的平阳路断面，综合污染指数2016 年和2020 年上升，表明水质在区内有所恶化；2017 -2019 年下降，表明水质在区内有所改善。由于从上游到下游，有多条河流与新泾港交汇，且沿程有工业区，影响水质变化的因素较多，每年新泾港水质的空间变化规律不完全相同。从2020 年新泾港的综合污染指数来看，下游的综合污染指数比上游高，2020 年新泾港沿程水质污染呈上升趋势。

表2 新泾港“十三五”期间综合污染指数的空间变化

3 结论

（1）新泾港吴中路、漕宝路和平阳路断面2020年均达到Ⅳ类水标准，达到闵行区水环境区划要求的水质类别（Ⅴ类）。“十三五”期末与“十二五”期末相比，新泾港水质总体上升两个类别，2016-2018 年水质未达标，2019-2020 年水质达标。

（2）“十三五”期末，新泾港主要污染指标为氨氮、溶解氧，无重金属污染，以富营养化污染为主。“十三五”期间，氨氮、总磷和高锰酸盐指数浓度呈下降趋势，溶解氧浓度稳中有升，五日生化需氧量浓度呈持平趋势。与“十二五”期间相比，“十三五”期间水中溶解氧浓度显著上升，氨氮、总磷、高锰酸盐指数和五日生化需氧量浓度均有所下降，表明新泾港水体水质显著改善。氨氮浓度月度变化呈秋季低、春夏冬季高的特征；溶解氧浓度呈冬春季高、夏秋季低的特征；总磷、高锰酸盐指数和五日生化需氧量浓度月度变化相对平稳。与“十二五”期末相比，“十三五”期末，氨氮、总磷和高锰酸盐指数浓度均有所下降；溶解氧浓度有所上升；五日生化需氧量浓度持平。

（3）“十三五”期间，新泾港水体综合污染指数呈改善趋势，吴中路、漕宝路和平阳路断面综合污染指数均有所改善，其中吴中路断面改善幅度最大。从上游的吴中路断面到下游的平阳路断面，综合污染指数2016 年和2020年上升，2017-2019年下降，每年新泾港水质的空间变化规律不完全相同。

（4）“十三五”期间，闵行区通过持续实施环保三年行动计划、《闵行区清洁水行动计划》、水污染总量减排、截污治污，使新泾港水质得到了较大改善，水质污染整体呈现改善趋势。