泗河水质变化与影响因素分析

　　摘要：选取泗河流域1980—2019年的高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮水质监测数据，对近40a泗河流域水质年际变化及污染情况进行比较;采用综合水质标识指数法、水质综合污染指数法及内梅罗指数法，对泗河水质进行综合评价，分析流域社会、经济发展对泗河水质的综合影响。结果表明：1980—2019年间各监控站点高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮浓度的年平均值总体呈先增大、后减小趋势，综合水质标识指数由1.600增大至15.926、再减小至4.221，水质综合污染指数由0.10增大至27.40、再减小至1.13，内梅罗指数由0.12增大至54.24、再减小至1.58;泗河水体高锰酸盐指数和氮、磷营养盐含量在空间分布上差异较小。

　　关键词：水质评价;综合水质标识指数;内梅罗指数;时空分布;泗河

　　随着社会、经济发展，人类生产活动频繁，工农业活动密集和城镇生活污水排放激增，导致流域环境中的营养物质迅速积累，流域内营养负荷增加[1-2]。大量氮、磷营养元素输入河流，使浮游植物生产力提高[3]，水体含氧量下降，导致水体富营养化和河口水质退化[4-5]。因此，流域水体的健康状况与水质变化趋势引起了社会越来越广泛的关注。

　　泗河是“南水北调”东线工程最大调蓄湖南四湖的主要入湖河流之一[6]，流域内城镇众多，工业发达，曾有大量工业废水和生活污水以点源形式排放到河内[7]。同时，河流两岸的土地利用类型主要为耕地，流域内畜禽养殖量较大，面源污染亦十分严重[8-9]。

　　经过多年废水排放监管和流域综合治污，泗河水体有机质及氮、磷营养盐的含量发生了较大变化。此前大量的研究大多关注泗河流域重金属污染情况[10-11]，或是泗河某几年水质变化情况[12-13]，对连续多年水质变化趋势和污染物时空分布分析较少，因此，针对泗河流域近40a的社会发展，研究其多年水质变化影响因素及污染物时空分布规律是十分必要的。

　　本文中选取高锰酸盐指数(CODMn)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)和总氮(TN)4个水质指标，对1980—2019年泗河流域水质年际变化进行比较，讨论水质变化趋势;采用综合水质标识指数法、水质综合污染指数法及内梅罗指数法，对泗河水质进行综合评价;对泗河流域污染来源、时空分布及年内变化进行分析，同时探讨流域管理措施对泗河水质变化的影响，以期为该流域水资源综合管理及水环境改善提供依据。

　　1研究区域与数据来源

　　1.1研究区域概况

　　泗河发源于山东省新泰市东南太平顶山西麓上峪村东黑峪山，于济宁新闸南泄入南四湖。河流长度为169km，流域面积为2383.6km2，多年平均流量为12.2m3/s。根据泗河流域地理环境特征及污染源空间分布特征，2017年自泗河上游至下游在干流布设5个采样断面。所有样点采用全球定位系统(GPS)定位。

　　1.2数据来源

　　为了研究泗河水质的时间变化规律，对来自水文局水文监测站数据、泗水县红旗闸地表水监测数据[14]及其他文献资料数据[12-13,15]，进行筛选和整理，统计出1980—2019年间各指标的平均含量。1980—2019年泗河水质年际变化监测指标包括CODMn、NH3-N、TP和TN，2017年泗河红旗闸监测断面年内水质变化监测指标包括重铬酸盐指数(CODCr)和NH3-N。

　　2研究方法

　　1980—2019年泗河年际水质变化趋势，其中TN、TP浓度年均值部分数据缺失，选择较为连续的数据进行年际水质趋势评价。CODMn浓度年均值呈现先增大、后减小的趋势，浓度最小值出现在1981年(0.7mg/L)，之后逐步增大并具有一定的波动性，2001年达到最大(512.6mg/L)，之后又波动下降，2019年为4.14mg/L。

　　NH3-N则呈现3个明显的峰值：1995年峰值，6.56mg/L;1997年峰值，11.4mg/L;2000年峰值，9.56mg/L;1997年峰值略大于1995年和2000年峰值。泗河水体CODMn和NH3-N含量主要受工农业废水和生活污水影响。1995—2004年CODMn和NH3-N的浓度年平均值较大，原因主要是泗河流域内城镇众多，随着社会、经济发展，大量未经处理的生活污水、农用废水及沿岸企业污水未达标排放[19]。

　　2004年之后，CODMn和NH3-N浓度平均值年际变化较小，CODMn浓度呈小幅度下降趋势，可能与国家水利部―十一五‖规划提出的水污染防治工作顺利开展有关。TP浓度总体表现出下降趋势：峰值出现在2005—2006年，年平均最大值出现在2005年(0.56mg/L)，之后快速下降，2008年以后浓度略有回升。至2019年，泗河TP浓度年均值为0.26mg/L，较2005年的峰值下降了53.57%。

　　TN浓度的变化趋势与TP较为相似，总体呈下降趋势。但有两个明显的峰值：2010年峰值(5.43mg/L)和2014年峰值(5.09mg/L)。TN浓度年平均最大值出现在2010年，自2014年开始快速下降，2019年浓度降至1.93mg/L，下降率为64.46%。河流中磷的含量主要受2种因素影响，即农业生产活动中的磷酸盐矿物肥料和污水排放[20-21]。泗河流域土地使用以农业为主，耕地比重占流域面积的64.11%[22]。TP在2000—2007年浓度较大，与当时农药化肥大量使用有关[22]。

　　TN的浓度年平均值在2009—2011年较大，可能是由于农药的过量使用造成土壤板结，土壤肥力下降，土壤中过剩的氮、磷营养元素随降水、灌溉进入河流[23]，导致泗河水体受到污染。自2008年以来，TN和TP浓度年平均值总体均呈现下降趋势，这可能与泗河及其主要支流实施截污导流和污水资源化，有效削减入河排污量有关[22]。

　　泗河水质变化及综合水质类别判定，泗河流域水体综合水质标识指数和水质综合污染指数均呈现先增大、后减小的变化趋势，说明近年来水体健康状态表现为逐渐优化的演变趋势。2个指数在1995—2004年数值较大，并且在2000年出现最大值，表明水体功能已受到严重危害，水质污染现象严重。2009年之后泗河水质明显改善，原因是全流域不断推进―治用保‖策略和泗河综合开发规划建设。

　　至2019年，泗河流域综合水质标识指数达到4.221，属于Ⅳ类水，水质改善效果明显，泗河流域综合管理取得一定成效，但水质综合污染指数评价仍为污染状态。在参与评价的指标中，有2个指标劣于水环境功能区标准，分别为TN和TP。其原因可能是泗河流域耕地面积大，城镇众多，生活污水，化肥、农药残留，工业废水和畜禽养殖业用水未达标排放，或未经处理直接随降雨、灌溉进入河流，造成泗河水体污染[13,26]。

　　4结论

　　1980—2019年，泗河流域水体CODMn、NH3-N、TN和TP的浓度年平均值总体呈先增大、后减小趋势。CODMn和NH3-N浓度年均值在1995—2004年数值较大，TN和TP的浓度年均值在2010年以前数值较大，变化趋势相对平缓。

　　水质检测论文范例：生活饮用水水质检测的重要性分析

　　从综合水质评价结果来看，泗河综合水质标识指数由1.600增大至15.926、再减小至4.221，水质综合污染指数由0.10增大至27.40、再减小至1.13，内梅罗指数由0.12增大至54.24、再减小至1.58。从污染物空间分布情况来看，泗河水体中CODMn和氮、磷营养盐含量在空间分布上差异较小。2019年泗河水体达到地表水Ⅳ类标准，水质得到一定改善。南四湖近40a年来水质改善效果明显，泗河流域综合管理措施具有一定成效。

　　参考文献：

　　[1]VILMINL,MOGOLLONJM,BEUSENAHW,etal.Formsandsubannualvariabilityofnitrogenandphosphorusloadingtoglobalrivernetworksoverthe20thcentury[J].GlobalandPlanetaryChange,2018,163:67-85.

　　[2]WUN,LIUSM,ZHANGGL,etal.AnthropogenicimpactsonnutrientvariabilityinthelowerYellowRiver[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2020,755(Pt1):142488.

　　[3]JARVIEHP,SMITHDR,NORTONLR,etal.PhosphorusandnitrogenlimitationandimpairmentofheadwaterstreamsrelativetoriversinGreatBritain:anationalperspectiveoneutrophication[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2018,621:849-862

　　[4]DUPASR,DELMASM,DORIOZJM,etal.AssessingtheimpactofagriculturalpressuresonNandPloadsandeutrophicationrisk[J].EcolIndic,2015,48:396-407.

　　作者：齐家蕙1，杨丽原1，张游2,3，江丹丹2,3，赵婷婷2,3

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