“十三五”商洛市丹江干流水环境质量评价及趋势分析

胡 晨

（陕西省水文水资源勘测中心,陕西 西安 710068）

丹江发源于陕西省商洛市西北部的秦岭南麓,流经陕西、河南、湖北三省,在湖北省丹江口市与汉江交汇,注入丹江口水库。商洛市作为南水北调中线工程的重要水源涵养区和水质保障区,承担着“一江清水送北京”的重要使命。

1 商洛水文概况

1.1 地表水系概况

丹江发源于商州区西部的秦岭山脉,是商洛境内流域面积最大的水系,流经商州、丹凤、商南三县区,向东南出省境流入河南、湖北,注入汉江。丹江的支流众多,在陕西境内的河段长249.6 km,流域面积为7510.8 km2,多年平均径流量为18.9 亿m3。

1.2 丹江干流断面布设

按照水利部对地表水国家重点水质站、全国重要饮用水水源地的监测要求,结合陕西省最严格水资源管理及河湖长制工作的需要,干流共布设6 个断面,监测河长总计243.5 km,断面的详细信息见表1。

表1 商洛市丹江干流水质断面布设一览表

图1 商洛市丹江干流水质站分布图

2 丹江水质现状评价

2.1 数据资料来源

根据陕西省水环境监测中心2016年~2020年监测数据。按照《水环境监测规范》（SL 219-2013）以及《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）要求,选取地表水基本项目24项、集中式生活饮用水地表水源地5项、电导率共30项。

2.2 评价方法

依照《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）与《地表水资源质量评价技术规程》（SL 395-2007）除水温、总氮、粪大肠菌群项目,主要采用单因子评价法和综合污染指数法。

2.2.1 单因子评价法

单因子评价法应用最为广泛,以断面的实测浓度值与《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）标准中相应指标的限值比对,以最差项目的类别确定水质类别。该方法可能导致评价结果较为片面,不能反映水体水质的整体情况[1],具体见公式（1）：

式中：pi为第i项评价指标的污染指数；Ci为第i项指标的实测值；Si为第i项指标的Ⅲ类标准限值。

2.2.2 综合污染指数法

先按照公式（1）计算出各污染物的单项污染指数,再对各单项污染指数公式（2）求和并取平均值,对照综合污染指数分级表（见表2）进行评价。具体见公式（2）：

表2 综合污染指数分级表

式中：P为综合污染指数。

2.3 评价结果

2.3.1 单因子评价结果

由表3可见,运用单因子评价结果,“十三五”商洛丹江干流断面水质均能达到Ⅲ类标准,“十三五”末,丹江干流断面均可达到Ⅱ类标准。

表3 “十三五”商洛市丹江干流水质断面类别评价表

2.3.2 综合污染指数评价结果

运用综合污染指数法评价时,水体各监测指标Ci的污染物浓度越高,则综合污染指数P的指标越差。结合丹江干流水体的特征污染状况,评价项目选取：高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、总磷、氟化物和阴离子表面活性剂共6项作为评价因子,对照表2《综合污染指数分级表》,得出各断面的水质级别,见表4。

表4 2016年~2020年年商洛丹江干流综合污染指数水质断面级别评价表

续表4

由图2可见,“十三五”商洛丹江干流各断面综合污染指数范围为0.18~0.60,其中,轻度污染8次,占比26.7%。丹江上、下游水质明显优于中游水质,上游麻街、下游耀岭河口和湘河断面的水质状况最好,基本处于尚清洁。张村、丹凤、月日断面存在不同程度的轻度污染,主要污染物为：化学需氧量和氨氮。这与其所代表的丹江商州开发利用区、丹江商州、丹凤保留区、丹江丹凤开发利用区有关,区域内均存在不同程度的工业与农业用水。

图2 2016年~2020年年商洛丹江干流水质断面综合污染指数变化趋势

2.3.3 主要污染指标分析

对6项监测指标的污染指数进行统计,由表5 可见,除了化学需氧量、氨氮指标存在轻度污染,其余指标均属于尚清洁或清洁。因此化学需氧量、氨氮指标的变化情况对丹江水质起着主导作用。

表5 2016年~2020年年商洛丹江干流水质单项污染指数统计结

对丹江干流2016 年~2020 年的化学需氧量COD和氨氮指标污染指数绘制折线图,见图3和图4。

图3 2016年~2020年丹江干流断面COD污染指数变化图

由图3可见,“十三五”丹江干流COD呈上升趋势,2016年~2017年,COD污染指数属于尚清洁；2017 年~2020 年,COD污染指数上升趋势明显,且涨幅较大,属于轻度污染；2020年COD污染指数稍有回落,但仍属于轻度污染。

图4可见,“十三五”初期至中期,氨氮污染指数相对处于高位,属于轻度污染,“十三五”末期,氨氮污染指数大幅下降,属于尚清洁。

图4 2016年~2020年丹江干流断面氨氮污染指数变化图

3 丹江水质变化趋势分析

3.1 秩相关系数法的计算

Spearman秩相关系法数是统计分析中广泛采用的方法。一般至少需要4个区间的数据,即5个时间序列的数据。按公式（3）、（4）计算:

式中：rs为秩相关系数；n为参与评价的时间周期数量,本文中n为5年；di为变量Xi与Yi的差值,本文中Xi为2016年~2020年水质综合污染指数从小到大排序,Yi为2016年~2020年时间排序。

将计算得到的秩相关系数rs的绝对值与《秩相关系数统计表》中的Wp进行比较,判定关系如下：

①当rs＞Wp,表明变化趋势有显著意义：

若rs为负值,表明在评价时段内有关统计量指标变化呈下降趋势或好转趋势；

若rs为正值,表明在评价时段内有关统计量指标变化呈上升趋势或加重趋势。

②当rs≤Wp,表明变化趋势没有显示意义：说明在评价时段内水质变化稳定或平稳。

表6 秩相关系数Wp的临界值表（单侧检验的显著性水平为0.05）

3.2 变化趋势分析

运用秩相关系法进行趋势分析,2016年~2020年商洛丹江干流6个断面的综合污染指数（若污染指数大小相同时,取小数点后第三位进行排序）,变化趋势见表7。

由表7 可见,商洛市丹江干流各断面在评价时段内水质变化平稳。这与《商洛丹江流域生态保护调查报告》[2]中公布的“近年来商洛全市区水环境质量持续稳定,洛河、银花河、金钱河、乾佑河等10 条主要河流20 个监测断面水质全部达到功能区标准,丹江出省断面水质达到国家地表水Ⅱ类标准”相吻合。

表7 2016年~2020年丹江干流水质变化趋势

4 污染防治建议

多年来,商洛市通过实施工业污染防治、生活污水治理、农业面源污染治理、沿江小流域治理等重点工程,确保了丹江水质总体良好,出省水质达到Ⅱ类标准。从趋势分析的结果看,水质变化平稳,但部分断面化学需氧量、氨氮指标还存在轻度污染的现象,为后续的工作指明了方向。

4.1 控制源头污染,健全排污系统建设。

加强对化工企业和污水处理厂的运营监管,整改或者淘汰产能落后的企业。健全农业排污系统建设,禁止将养殖、肥料、农药等有机废水直接流入排水系统。根据水体的水环境容量,确定各排污口的入河排污量,并实施相应的监督管理[3]。

4.2 提高污水的集中处理率。

将生活污水全部通过污水管道收集至污水处理厂,杜绝直接排入雨水管道以及河流、湖泊、水库的现象。进一步深化处理和回用,削减COD和氨氮排放量。

4.3 建立监测机制,提升监测能力。

建立排污口的动态监测机制,从时间、空间角度掌握排污状况,建立排污量的倒推与溯源机制,为有针对性的监测提供指引。

完善水污染事件的应急处置机制和反应能力,一方面结合当地现状与产业布局情况,配备相应的便携式的现场监测与在线监测设备,另一方面,要增加有机污染类的检测项目,以适应流域内的产业布局,准确反映相应指标的变化情况[3]。

4.4 强化管理、舆论监督和公众参与度。

建立水污染考核问责机制,将治污措施和防治项目落实到点源、排污单位和责任人,“河、湖长制”负责人要切实担起相应河湖管理和保护工作的一把手,及时协调解决河湖管理和保护中的问题；新闻媒体要加强污染防治的宣传教育,曝光违法排污的行为；提高干部群众对丹江流域综合治理的知晓率和参与度,对群众举报真实的行为给予奖励,形成公众积极参与和监督丹江污染整治的良好社会氛围。