崇明地表水水质变化趋势分析
来源:用户上传
作者:刘丹
摘要：随着水质考核体系的完善以及崇明建设世界级生态岛目标的确立，地表水水质作为生态环境中最基础的要素，显得愈发重要。本文以2015-2019年崇明地表水水质监测结果为依据，选取具有代表性的污染物，分析了崇明地区5年来的水质变化趋势。结果表明崇明地表水水质总体变化相对稳定，部分污染物指标呈现上升趋势，同时为水环境管理提出了相关的意见与建议。
关键词：崇明;地表水;水质;趋势;建议
Abstract：The surface water quality is particularly important as the one of the most basic elements with the improving on water quality evaluation system and the goal on a world-class ecological island in Chongming. By the typical pollutants， the change and trend of surface water quality in Chongming is presented in this paper based on the testing data from 2015 to 2019. The study shows that surface water quality in Chongming is relatively steady while the concentration of some pollutants is rising. Advices and suggestions are also presented in this paper.
Key words：Chongming;Surface water;Water quality;Trend;Suggestion
2010年上海市发布了《崇明生态岛建设纲要（2010-2020）》[1]，成为了崇明岛生态建设的行动纲领。2015年上海市发布《上海市水污染防治行动计划实施方案》（以下简称《方案》）[2]，以国考和市考断面为重点，进行达标考核，推进水质改善，按期完成断面水质达标任务，持续改善已达标断面水质，并力争提升水质类别。2016年，崇明撤县设区，在这新的历史起点，上海市人民政府印发了《崇明世界级生态岛发展“十三五”规划》（以下简称《规划》）[3]，亦明确了崇明以26个市考断面为主的地表水达标率，到2020年基本实现全域达到水环境功能区的水质控制标准。因此，积极开展地表水监测，通过数据分析，掌握崇明区地表水水质状况及变化趋势，具有重大意义，为跟踪评估崇明岛生态建设和发展对崇明水环境带来的影响，也为环境管理和环境考核提供了第一手的数据支撑。
1 监测点位及评价方法
根据《方案》及《规划》的要求，监测点位选取崇明区26个市考断面的点位，监测（评价）项目为pH 值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂和硫化物共21项;监测数据范围以2015～2019年的监测数据为基础进行统计。26个市考断面的考核目标均为Ⅲ类水质。
评价方法采用《地表水环境质量评价方法（试行）》（环办〔2011〕22 号）[4]中单因子评价法以及规定的Spearman秩相关系数法，确定断面水质类别和污染物变化趋势，同时比较几个主要污染物的浓度变化。另根据上海市地表水的特点，呈现以氮、磷为主的富营养化特征，选择溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总磷等5 项指标作为评价参数，以Ⅲ类为基准，通过计算综合水质指数及污染负荷率[5]，评价总体水质和5项指标对水体的污染贡献。同时结合Spearman秩相关系数法，确定变化趋势。
2 监测结果及综合水质指数
2.1 单因子评价及考核达标率
2019年崇明区地表水断面（点位）水质优良（Ⅰ～Ⅲ）比例为96.2%，自2015年以来，崇明区26个市考断面达到Ⅲ类水质的比例均超过95%（图1），总体状况良好，5年来，年度最多1个断面未达到考核目标（Ⅲ类）。
2.2 主要污染物浓度现状
2019年地表水氨氮浓度年均值为0.28mg/L（Ⅲ类），高锰酸盐指数浓度年均值为3.64mg/L（Ⅲ类），化学需氧量浓度年均值为13.5mg/L（Ⅲ类），五日生化需氧量浓度年均值为2.57mg/L（Ⅲ类），总磷浓度年均值为0.161mg/L（Ⅲ类），与2015年相比，除了氨氮浓度下降27.2%外，其余分别上升了23.4%，49.8%，3.6%，25.0%（图2，单位：mg/L）。
2.3 综合水质指数变化
经计算，2019年地表水综合水质指数为0.56，评价为优（≤0.62），与2015年相比，上升了17.7%，水质变化评价为轻微恶化，5年来地表水水质评价均为优（图3）。
2019年单项指标总磷污染负荷率为34%，与2015年相比，上升了7个百分点;氨氮污染负荷率为12%，与2015年相比，下降了4个百分点。5年来总磷污染负荷每年最高，污染贡献最大，氨氮每年的污染贡献相对最小（图3）。
3 变化趋势分析
根据《地表水环境质量评价方法（试行）》（环办〔2011〕22 号），采用Spearman 秩相关系数法，对评价指标值与时间序列进行相关性分析，秩相关系数rs的绝对值同spearman 秩相关系数统计表临界值Wp进行比较，以确定其是否有变化和变化程度。選择时间周期N=5，显著水平（单侧检验）0.05时，临界值Wp取0.900。
3.1 水质变化趋势分析 2015～2019年，水质优良（Ⅰ～Ⅲ）比例在96.2%～100%之间变化，秩相关系数rs绝对值为0.9，等于临界值Wp，变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内水质变化稳定或平稳。综合水质指数在0.47～0.59之间变化，秩相关系数rs绝对值为0.2，小于临界值Wp，变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内水质变化稳定或平稳。
3.2 浓度变化趋势分析
3.2.1 氨氮
5年来氨氮浓度年均值在0.27～0.39mg/L之间，秩相关系数rs绝对值为0.6，小于临界值Wp，变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内浓度变化稳定或平稳。
3.2.2 高锰酸盐指数
高锰酸盐指数浓度年均值在2.94～3.70mg/L之间，秩相关系数rs绝对值为0.6，小于临界值Wp，变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内浓度变化稳定或平稳。
3.2.3 化學需氧量
化学需氧量浓度年均值在9.0～13.5mg/L之间，秩相关系数rs绝对值为1，大于临界值Wp，表明变化趋势有显著意义;且秩相关系数rs的计算原值为正值，说明在评价时段内化学需氧量浓度变化呈上升趋势或加重趋势。
3.2.4 五日生化需氧量
五日生化需氧量浓度年均值在2.16～2.82mg/L之间，秩相关系数rs绝对值为0.1，小于临界值Wp，变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内浓度变化稳定或平稳。
3.2.5 总磷
总磷浓度年均值在0.122～0.162mg/L之间，秩相关系数rs绝对值为0.5，小于临界值Wp，变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内浓度变化稳定或平稳。
4 结论和建议
4.1 结论
2015～2019年近5年来，崇明区水质无论是Ⅲ类水比例，或是综合水质指数，在评价时段内变化趋势为变化稳定。各断面水质主要在Ⅲ类水质上下一个类别波动，综合水质指数均≤0.62，评价均为优。
多个主要污染物的五年浓度变化趋势分析表明，氨氮、高锰酸盐指数、五日生化需氧量及总磷的年度浓度振荡变化，总体变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内浓度变化稳定。化学需氧量浓度近五年来则呈现上升趋势。5年来，总磷每年污染负荷率最高，污染贡献最大，氨氮污染贡献相对最小。
从以上分析可知，崇明区水质总体状况良好，基本处于Ⅲ类水质，水质波动变化稳定，多项主要污染物浓度变化稳定，化学需氧量浓度虽能满足Ⅲ类水质的要求，但明显呈现上升趋势，指向水中还原物质（一般为有机物）浓度的上升。同时，总磷污染负荷率相对其他几项污染物的污染负荷率为最高，表征总磷的监测浓度相对其他污染物更接近Ⅲ类水标准，更容易影响对水质类别的评价（单因子评价法）。因此，总磷是目前崇明地表水污染贡献最大的污染物，而化学需氧量则是需要重点关注和警惕的污染物。
4.2 建议
4.2.1 实施河道专项整治及溯源调查
虽然目前考核达标率较高，但污染物仍有月度超标，甚至年度超标的出现。相关部门应按照各断面的实际情况，实行“一河一策”的专项环境整治及河道清理疏浚，彻底解决历史欠账，保证河道水系畅通，提升水体自净能力，在一定范围内稳定水质。
同时，根据总磷的污染贡献度以及化学需氧量上升的趋势，结合年度超标断面，进行“一断面一方案”的专项溯源监测及调查，排摸周边的各类污染源。短期而言，针对总磷、化学需氧量等相关污染物，进行相关的调查及监测，根据监测情况，严格整治，达标排放。长期来说，应建立长效管理监测机制，研究相关污染物排放溯源清单，为控制排放总量打下基础。
4.2.2 规范畜禽养殖粪污还田，控制农业面源污染
切实落实畜禽养殖规划，控制养殖规模。在保留规模化畜禽养殖场的基础上，对污染严重、管理水平低、还田土地面积匹配不足的畜禽养殖场进行规范，达不到要求的，分期清退。同时加强对畜禽粪污处理设施的监督管理，加强对粪污还田规范化的监管，防止由于过量还田，不规范还田，导致大量高浓度氮磷及复含有机物的还田水直接进入环境水体，抬高总磷及化学需氧量的浓度。
崇明农业种植分布广，农业小而散的生产局面尚未发生根本性转变，造成了农药化肥减量化使用源头控制难，部分化肥、农药未经农作物吸收，通过地表径流进入水体，直接影响地表水环境;特别是雨天，影响更为明显。
4.2.3 截污纳管，提标改造
部分集镇以及农场场部等仍未实现截污纳管，直排混排仍然存在;农村生活污水处理站大量建成，但处理标准不高。因此提高地区污水纳管率，提升农村污水处理站的处理水平和标准，可减少生活污水直排进入水环境的污染物总量。
4.2.4 强化水质监测，发挥预警作用，未雨绸缪
无论是水环境管理还是污染源排放管理，都需要水质监测数据提供第一手的材料支撑。通过分析历年监测数据以及调查数据等，说清污染现状，找出变化规律，为管理方针和措施指明方向。正如本文所指出，污染物总磷是目前崇明地表水污染贡献最大的污染物，而化学需氧量则是需要重点关注和警惕的污染物，直接指向水中还原物质的变化，需要进行进一步的分析调查，做到未雨绸缪。
4.2.5 尽快修订功能区规划
目前考核断面的考核目标均为Ⅲ类水质，但是按照崇明水环境功能区规划，其中部分断面的水环境功能区是Ⅳ类，低于考核目标，不利于控制和提高该区域的水质。因此应尽快修订水环境功能区规划，将管理和考核的目标统一。同时，应以Ⅲ类功能区划的要求，严格控制建设项目及现有项目的废污水排放，稳定地表水水质，保证考核目标的实现。
5 结语
本文对2015～2019年的相关地表水水质进行了单因子评价和综合评价，并结合评价规范的秩相关系数进行了变化趋势分析。结果表明崇明地表水水质变化稳定，总磷是目前崇明地表水污染贡献最大的污染物，而化学需氧量浓度呈现明显的上升，是需要重点关注的污染物，提出了可能的溯源以及相关的意见和建议，以期未雨绸缪，遏制污染物上升趋势，消除影响水质类别的潜在因素，稳定崇明地表水水质。
参考文献
[1]上海市人民政府.崇明生态岛建设纲要（2010年～2020年）[Z].2010.
[2]上海市环境保护局.上海市水污染防治行动计划实施方案[Z].2015.
[3]上海市人民政府.崇明世界级生态岛发展“十三五”规划[Z].2016.
[4]地表水环境质量评价方法（试行）环办〔2011〕22号[Z].2011.
[5]胡雄星.上海市水质综合评价方法研究[J].环境科学与技术，2012，35（S2）：104-107.
收稿日期：2020-04-15
作者简介：刘丹（1981-），男，本科学历，中级职称，研究方向为环境监测技术与业务管理。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15293663.htm
