南畹河迭撒国控断面水质污染状况评价及污染特征分析

彭胜武

（德宏州生态环境局陇川分局，云南 德宏 678700）

引言

水环境是人类生存环境中极为重要的一环，水环境问题已成为制约发展的突出问题。随着水污染日益加剧，对流域的水环境质量做出科学、客观的评价是社会发展的需要，也是人类身体健康的需要，更可以通过评价对某些关键的污染因子进行防范和控制。目前，主要的水质评价方法有单因子评价法、综合污染指数法、内梅罗污染指数法、模糊数学评价法、灰色系统评价法、层次分析法、物元分析法、人工神经网络评价法等。

南宛河是陇川县第一大河，是陇川县的母亲河，同时也是伊洛瓦底江的重要支流。南宛河发源于陇川县护国乡、清平乡诸山溪流，进入陇川坝即称南宛河，沿国境线经瑞丽坝西南55号界牌处汇入瑞丽江，后流入缅甸第一大河伊洛瓦底江。河长65.7 Km，流域面积1 426.3 Km2。随着近年来工农业生产的发展及人口的快速增长，给南畹河水质造成一定程度的污染，但目前鲜有对南畹河水质状况的研究。

本文选取南畹河迭撒断面为研究对象，利用2013—2018年的水质监测数据，并采用单因子评价法、综合污染指数法、内梅罗污染指数法三种方法对其进行评价；采用Spearman秩相关系数发分析南畹河水质的时间变化规律；另外，结合自然气候因子，探讨气候对水质的影响，以期为南宛河水质保护与流域可持续发展提供科学依据。

1 研究方法

1.1 水样采集与测定

水质采样点位于南畹河迭撒大桥，为国家重点监控断面。采用2013—2018年的水质监测数据，每月采样一次，对《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）基本项目中除总氮外的23项指标进行测定[1]。水样预处理及测定方法均采用相应国家标准进行。

1.2 水质评价方法

1.2.1 单因子评价法

单因子评价法先要确定该水体评价标准，将各参数浓度与评价标准相比，根据比值是否大于1来评价该水体是否达到了相应的水质标准，并判定评价指标的水质类别，以最差的水质类别作为水质综合评价的结果。该方法简单明了，可直接了解水质状况与评价标准之间的关系，是目前环境监测系统划分水质类别的评价方法。

其计算公式如下：

式中Pi为污染指数；Ci为污染物实测值；Si为污染物评价标准值，根据水质考核要求，本研究根据《德宏州三线一单文本》取《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅱ类水质标准。

当Pi≤1时，表明该项污染物没有超标，若Pi＞1时则表明该项污染物超过标准值。

1.2.2 综合污染指数法

综合污染指数法是对各污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。在一般情况下，综合污染指数评价法的应用，是假设各参与评价因子对水质的贡献基本相同，采用各评价因子标准指数加和的算术平均值进行计算，同时也反映了多个水质参数与相应标准之间的综合对应关系[2]。

其计算公式为：

式中P为综合污染指数；Pi为i污染物的污染指数；n为污染物的种类。水质分级标准见表1。

表1 综合污染指数评价分级标准

1.2.3 内梅罗污染指数法

内梅罗指数法是美国叙拉古大学内梅罗（N.L.Nemerow）教授在其所著的《河流污染科学分析》一书中提出的一种水污染指数，是一种兼顾极值的计权型多因子环境质量指数，是当前国内外进行综合污染指数让算的最常用的方法之一。

其计算公式如下：

其中，P2iave、P2imax分别为平均单项污染指数和最大单项污染指数。内梅罗综合污染指数评价标准见表2。

表2 内梅罗综合污染指数评价分级标准

1.3 污染变化趋势定量分析方法-秩相关系数法

衡量环境污染变化趋势在统计上有无显著性，最常用的是Daniel的趋势检验，使用spearman的秩相关系数。给出时间周期Y1…YN，和其相应值X（即年均值C1…CN），从大到小排列好，统计检验用的秩相关系数。

其计算公式如下：

式中di为变量Xi与Yi的差值；Xi为周期i到周期N按浓度值从小到大排列的序号；Yi为按时间排列的序号。将秩相关系数rs的绝对值同Spearman秩相关系数统计表（详见《地表水环境质量评价方法》（试行））中的临界值Wp进行比较，当rs＞WP则表明变化趋势有显著意义，rs＞WP则表明变化趋势无显著意义[3]。

1.4 数据处理

实验数据及图形于SPSS17.0平台下处理完成，2013—2018年降水数据由当地气象部门提供。

2 结果与讨论

2.1 水质状况及单因子指数分析

南畹河迭撒断面主要水质指标见表3（其余未列出指标均达到国家Ⅰ类水质要求）。根据表3，6年指标均值达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅱ类水质要求，水质总体达标，单因子污染指数最高的为Tp（0.92）和BOD5（0.8）。分年度的话，2013、2014、2016、2017、2018五年水质均达到Ⅱ类水质要求，2015年水质为为Ⅲ类，水质超标，超标因子为Tp，单因子污染指数P为1.1，超标倍数为0.1，说明南畹河迭撒断面水质总体达标，但个别年份出现超标现象；同时，对2013—2018年各年度各类水质比列进行了统计，统计结果见表4。根据表4可知，南畹河迭撒断面各月水质在Ⅱ～Ⅳ之间，无Ⅴ类及以上水质，但同时水质超标（Ⅲ类及以上）比例较高，超标比例范围为41.7%～75%。综上，南畹河迭撒断面水质总体达标，但个别年份平均水质超标，各年度中水质超标比例较高，应引起足够重视。

表3 南畹河迭撒断面主要水质指标及单因子指数统计表（n=12）

表4 各类水质比列统计表 单位：%

2.2 水质综合评价

除将各年水温、pH值、DO、粪大肠菌群、TN外的19项指标带入单因子污染指数计算公式计算得各项污染物的单因子污染指数外，再带入综合污染指数和内梅罗污染指数公式计算得到相应的指数，具体结果见表5。根据表5可知，6年平均浓度对应综合污染指数指数P=0.33，6年指数均在0.2～0.4之间，对应水质状况为“较好”，表明南畹河迭撒断面水质检出值在标准内，个别项目接近或超标。6年平均浓度对应内梅罗综合污染指数PN=0.70，对应污染登记为“清洁（安全）”，但接近临界值。其中2015、2018年PN＞0.7，其余年份PN≤0.7。

表5 南畹河迭撒断面水质综合评价结果一览表（2013—2017）

2.3 水质的时间变化规律

将各年度综合污染指数指数P和内梅罗综合污染指数PN进行Daniel趋势检验，综合污染指数指数的spearman秩相关系数rs=-0.441（N=6），污染指数的spearman秩相关系数为rs=0.314（N=6），rs均小于0.829，说明评价时段内综合水质较为平稳。

2.4 污染状况与降水相关性

选取COD、CODMn、BOD5、NH3-N、Tp、Cu、Zn7项指标6年月均值分别与降水月均值进行spearman相关性分析。结果表明，CODMn与降水在置信度为0.01时，相关性显著（相关系数0.898，显著水平0.000）；Tp、Cu、Zn与降水在置信度为0.05时，相关性显著，相关系数分别为0.506（显著水平0.047）、0.566（显著水平0.027）、0.503（显著水平0.048），表明了随着雨季降水的增加，径流增加了外源污染物的输入。另外，COD、BOD5、NH3-N与降水的相关系数为0.382（显著水平0.110）、0.292（显著水平0.179）、0.196（显著水平0.271），这3项指标与降水在统计学意义上虽无显著相关性，但仍表现出了明显的雨季（4—9月）浓度比旱季（10—3月）高的特征，COD、BOD5、NH3-N雨季平均浓度与旱季的比值分别为1.44、1.18、1.13。南宛河流域主要季节性生产企业为制糖业，而制糖业生产周期集中在12月至次年4月份，生产时间集中在旱季，在此可以排除季节性生产企业污染物对雨季污染物浓度增加的影响，面源污染较工业污染严重。

3 结论

（1）南宛河迭撒断面水质总体良好，平均水平满足《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅱ类水质要求，但个别年份水质超标；综合水质方面，个别项目接近或超标；需提高对断面水质污染的重视。

（2）南宛河迭撒断面2013—2018年间综合水质变化平稳。

（3）降水对南宛河迭撒断面水质有显著影响，CODMn、Tp、Cu、Zn与降水直接存在显著的相关关系，COD、BOD5、NH3-N有明显的雨季浓度高于旱季的特征，表明降水形成的入河径流污染了水体，面源污染为主要污染源之一。