新涇港“十三五”水質(zhì)變化趨勢分析

顧佳萍

（上海市閔行區環(huán)境監測站，上海 201199）

隨著(zhù)城市的發(fā)展，越來(lái)越多的污染物質(zhì)進(jìn)入河流中，引起地表水質(zhì)的污染，威脅人類(lèi)健康，因此，地表水質(zhì)的監測和評價(jià)越來(lái)越引起人們重視。全國各地都對當地的地表水水質(zhì)用不同的方法進(jìn)行了評價(jià)和趨勢分析，主要有單因子評價(jià)法[1-3]、綜合污染指數法[4-6]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )法[7]、模糊數學(xué)法[8]等。通過(guò)對地表水水質(zhì)的監測和評價(jià)，可以及時(shí)有效地監控水質(zhì)污染狀況，合理調整水污染治理措施。

本文采用單因子評價(jià)法和水質(zhì)綜合污染指數法分析了新涇港“十三五”期間的水質(zhì)污染狀況和時(shí)空變化趨勢，并與“十二五”的數據進(jìn)行比較，評價(jià)新涇港水質(zhì)改善情況，顯示了“十三五”期間河道整治的效果，為“十四五”水環(huán)境質(zhì)量改善提供數據支持和理論參考。

1.1 新涇港概況

新涇港位于閔行區中部，原從顓橋鎮附近的六磊塘東北流，越春申塘、淀浦河、蒲匯塘，經(jīng)過(guò)程家橋，北抵北新涇鎮入吳淞江，上游在清末已淤塞成陸，現僅殘留從淀浦河到吳淞江的11km 河道。新涇港在閔行區設置吳中路、漕寶路和平陽(yáng)路3 個(gè)監測斷面（圖1），閔行區水環(huán)境區劃要求達到的水質(zhì)類(lèi)別均為Ⅴ類(lèi)。

圖1 新涇港監測斷面布點(diǎn)圖

1.2 數據來(lái)源

新涇港的監測數據來(lái)源于閔行區環(huán)境監測站2011-2020年的地表水監測數據。

1.3 水質(zhì)評價(jià)方法

參考國家環(huán)境保護部印發(fā)的《地表水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)方法（試行）》（環(huán)辦〔2011〕22號）進(jìn)行地表水環(huán)境質(zhì)量狀況評價(jià)，采用單因子評價(jià)法和水質(zhì)綜合污染指數法，評價(jià)“十三五”期間（2016-2020年）新涇港各斷面的水質(zhì)污染狀況和達標情況，與“十二五”期間（2011-2015 年）的數據進(jìn)行比較，了解水質(zhì)的時(shí)間和空間變化特征及水質(zhì)改善情況。

1.3.1 水質(zhì)單因子評價(jià)法

將單項水質(zhì)因子監測結果與《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）相應標準值相比較，進(jìn)行單因子評價(jià)，根據評價(jià)時(shí)段內該斷面參評的指標中類(lèi)別最高的一項來(lái)確定斷面類(lèi)別，評價(jià)指標為《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》表1 中（除水溫、總氮、糞大腸菌群外）的21項指標。監測值小于相應類(lèi)別標準值為達標，不同斷面的功能類(lèi)別按照閔行區水環(huán)境區劃要求來(lái)確定。

斷面水質(zhì)超過(guò)Ⅲ類(lèi)標準時(shí)，先按照不同指標對應水質(zhì)類(lèi)別的優(yōu)劣，選擇水質(zhì)類(lèi)別最差的前三項指標作為主要污染指標。當不同指標對應的水質(zhì)類(lèi)別相同時(shí)計算超標倍數，取超標倍數最大的前三項為主要污染指標。當氰化物或鉛、鉻等重金屬超標時(shí)，優(yōu)先作為主要污染指標。對于水溫、pH 值和溶解氧等項目不計算超標倍數。

1.3.2 水質(zhì)綜合污染指數法

1.3.2.1 綜合污染指數計算

綜合污染指數法是對各污染指標的相對污染指數進(jìn)行統計，得出代表水體污染程度的數值，該方法用以確定污染程度和主要污染物，并對水污染狀況進(jìn)行綜合判斷[9]。本文選取溶解氧、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、氨氮和總磷五項有代表性的污染物指標，按照Ⅲ類(lèi)功能區標準為基準來(lái)計算綜合污染指數。

綜合污染指數計算公式：

除溶解氧外，單項污染指數計算公式：

式中：P為綜合污染指數；
Pi為單項污染指數；
Ci為污染物實(shí)測濃度；
Si為相應功能類(lèi)別的標準值；
n為參與評價(jià)的水質(zhì)項目。

溶解氧污染指數計算公式：

式中：C飽（t）為t 溫度下的飽和溶解氧值，C飽(t)(mg/L)=477.8/(t+32.26)；

Ci為t溫度下的溶解氧實(shí)測值；

C標(t)為t 溫度下的溶解氧標準值（用GB3838-2002換算）。

1.3.2.2 水質(zhì)隨空間變化評價(jià)

計算河道下游較上游斷面的綜合污染指數變化率，評價(jià)上游至下游斷面的水質(zhì)變化。

1.3.3 水質(zhì)隨時(shí)間變化評價(jià)

根據《地表水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)方法（試行）》（環(huán)辦〔2011〕22 號），采用Daniel 的趨勢檢驗，Spearman 秩相關(guān)系數法評價(jià)綜合污染指數的年度變化趨勢及五項主要污染指標的月度變化和年度變化趨勢。

1.3.4 水質(zhì)改善情況

比較“十三五”期末與“十二五”期末的綜合污染指數變化率以及五項主要污染指標的變化率，評價(jià)水質(zhì)改善情況。變化率在5%以?xún)葹榛境制剑?%～10%之間為略有變化（改善或惡化），10%～20%為輕微變化（改善或惡化），＞20%為顯著(zhù)變化（改善或惡化）。

2.1 單因子評價(jià)

2.1.1 “十三五”期間水質(zhì)狀況

用單因子法評價(jià)“十三五”期間新涇港三個(gè)斷面的水質(zhì)狀況見(jiàn)表1，吳中路、漕寶路和平陽(yáng)路斷面在“十三五”前期水質(zhì)類(lèi)別均為劣V類(lèi)，未達標，隨后水質(zhì)逐漸轉好，至2020年均達到Ⅳ類(lèi)水標準，達到閔行區水環(huán)境區劃要求的水質(zhì)類(lèi)別（Ⅴ類(lèi)）?！笆濉逼谀?020 年）與“十二五”期末（2015年）相比，新涇港水質(zhì)總體上升了兩個(gè)類(lèi)別，2016-2018 年水質(zhì)未達標，2019-2020年水質(zhì)達標。

表1 新涇港“十三五”期間水質(zhì)狀況

“十三五”前期新涇港主要污染指標為氨氮、總磷、化學(xué)需氧量，“十三五”期末主要污染指標為氨氮、溶解氧，表明總磷污染顯著(zhù)改善，且新涇港水體無(wú)重金屬污染，以富營(yíng)養化污染為主。

2.1.2 年度變化趨勢

“十三五”期間，新涇港水體中，氨氮、總磷和高錳酸鹽指數濃度呈下降趨勢，溶解氧濃度穩中有升，五日生化需氧量濃度呈持平趨勢（圖2）。

圖2 新涇港“十三五”期間主要污染物變化趨勢圖

“十三五”期間，新涇港水體中氨氮、總磷、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量平均濃度分別為2.55mg/L、0.29 mg/L、4.9 mg/L和3.3 mg/L，與“十二五”期間相比，分別下降57.1%、44.2%、26.9%和15.4%，氨氮濃度降幅最大；
溶解氧平均濃度為3.30 mg/L，上升31.0%。由此可見(jiàn)，“十三五”期間水中溶解氧濃度顯著(zhù)上升，氨氮、總磷、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量濃度均有所下降，表明新涇港水體水質(zhì)顯著(zhù)改善。

2.1.3 月度變化趨勢

“十三五”期間，新涇港主要污染指標，氨氮濃度月度變化呈秋季低、春夏冬季高的特征；
溶解氧濃度呈冬春季高、夏秋季低的特征；
總磷、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量濃度月度變化相對平穩（圖3）。其中，溶解氧濃度最低值出現在5 月（2.16 mg/L），最高值出現在2月（5.76 mg/L）；
高錳酸鹽指數濃度最低值出現在12月（4.0 mg/L），最高值出現在5月（5.3 mg/L）；
五日生化需氧量濃度最低值出現在12 月（2.6 mg/L），最高值出現在2 月、3 月（3.6 mg/L）；
氨氮濃度最低值出現在8 月（1.39 mg/L），最高值出現在1 月（3.73 mg/L）；
總磷濃度最低值出現在12月（0.19 mg/L），最高值出現在7月（0.35 mg/L）。

圖3 新涇港“十三五”期間主要污染物均值月際變化圖

2.1.4 水質(zhì)改善情況

“十三五”期末，新涇港水體中氨氮、總磷和高錳酸鹽指數濃度分別為1.24 mg/L、0.18 mg/L和4.1 mg/L，與“十二五”期末相比，分別下降75.2%、63.6%和24.1%；
溶解氧濃度為4.67 mg/L，上升100%；
五日生化需氧量濃度為3.0 mg/L，與“十二五”期末持平。

2.2 綜合污染指數評價(jià)

2.2.1 年度變化趨勢

“十三五”期間，新涇港水體綜合污染指數呈改善趨勢（圖4）。2016-2020 年，新涇港水體綜合污染指數分別為1.98、1.72、1.57、0.99、0.99，呈下降趨勢，五年均值為1.45，與“十二五”期間相比下降41.8%。其中，吳中路、漕寶路和平陽(yáng)路斷面綜合污染指數五年均值分別為1.45、1.46和1.42，與“十二五”期間相比分別下降46.1%、39.9%和39.8%，吳中路斷面改善幅度最大。

2.2.2 水質(zhì)改善情況

“十三五”期末，新涇港水體綜合污染指數為0.99，與“十二五”期末相比，下降幅度為56.6%，綜合水質(zhì)顯著(zhù)改善。吳中路、漕寶路和平陽(yáng)路斷面“十三五”期末綜合污染指數分別為0.89、0.96和1.04，與“十二五”期末相比分別下降60.6%、58.1%和50.0%，吳中路斷面改善幅度最大。

2.2.3 水質(zhì)隨空間變化評價(jià)

以III 類(lèi)標準分別計算各斷面的綜合污染指數，計算上下游斷面的綜合污染指數變化率（見(jiàn)表2）?！笆濉逼陂g，新涇港從上游的吳中路斷面到下游的平陽(yáng)路斷面，綜合污染指數2016 年和2020 年上升，表明水質(zhì)在區內有所惡化；
2017 -2019 年下降，表明水質(zhì)在區內有所改善。由于從上游到下游，有多條河流與新涇港交匯，且沿程有工業(yè)區，影響水質(zhì)變化的因素較多，每年新涇港水質(zhì)的空間變化規律不完全相同。從2020 年新涇港的綜合污染指數來(lái)看，下游的綜合污染指數比上游高，2020 年新涇港沿程水質(zhì)污染呈上升趨勢。

表2 新涇港“十三五”期間綜合污染指數的空間變化

（1）新涇港吳中路、漕寶路和平陽(yáng)路斷面2020年均達到Ⅳ類(lèi)水標準，達到閔行區水環(huán)境區劃要求的水質(zhì)類(lèi)別（Ⅴ類(lèi)）?！笆濉逼谀┡c“十二五”期末相比，新涇港水質(zhì)總體上升兩個(gè)類(lèi)別，2016-2018 年水質(zhì)未達標，2019-2020 年水質(zhì)達標。

（2）“十三五”期末，新涇港主要污染指標為氨氮、溶解氧，無(wú)重金屬污染，以富營(yíng)養化污染為主?！笆濉逼陂g，氨氮、總磷和高錳酸鹽指數濃度呈下降趨勢，溶解氧濃度穩中有升，五日生化需氧量濃度呈持平趨勢。與“十二五”期間相比，“十三五”期間水中溶解氧濃度顯著(zhù)上升，氨氮、總磷、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量濃度均有所下降，表明新涇港水體水質(zhì)顯著(zhù)改善。氨氮濃度月度變化呈秋季低、春夏冬季高的特征；
溶解氧濃度呈冬春季高、夏秋季低的特征；
總磷、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量濃度月度變化相對平穩。與“十二五”期末相比，“十三五”期末，氨氮、總磷和高錳酸鹽指數濃度均有所下降；
溶解氧濃度有所上升；
五日生化需氧量濃度持平。

（3）“十三五”期間，新涇港水體綜合污染指數呈改善趨勢，吳中路、漕寶路和平陽(yáng)路斷面綜合污染指數均有所改善，其中吳中路斷面改善幅度最大。從上游的吳中路斷面到下游的平陽(yáng)路斷面，綜合污染指數2016 年和2020年上升，2017-2019年下降，每年新涇港水質(zhì)的空間變化規律不完全相同。

（4）“十三五”期間，閔行區通過(guò)持續實(shí)施環(huán)保三年行動(dòng)計劃、《閔行區清潔水行動(dòng)計劃》、水污染總量減排、截污治污，使新涇港水質(zhì)得到了較大改善，水質(zhì)污染整體呈現改善趨勢。