統計分析下的水質時空變化特征范文
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摘要:長寧河流域為宜賓市重要經濟發展區域，其水環境質量是長江經濟帶“三線一單”重要內容，科學分析其水質現狀和變化特征是制定科學管理規劃的重要依據。利用單因子評價法對長寧河各監測斷面水質類別進行判斷，采用統計分析方法對各斷面水質指標的時間、空間變化特征進行分析，結果表明，長寧河水質總體較好，翡翠峽斷面的TP超標較為嚴重，有79%的月份其水質類別為V類或劣V類。而水期敏感性分析結果表明在不同水期各斷面的水質無明顯變化，水量對河流水質影響較小。
1引言
2018年4月26日在深入推動長江經濟帶發展座談會上發表重要講話，強調“要堅持把修復長江生態環境擺在推動長江經濟帶發展工作的重要位置，共抓大保護，不搞大開發”［1］。作為長江經濟帶的重要組成，長寧河發源于宜賓市興文縣，由南向北在宜賓市江安區匯入長江，全長110km，是長江上游南岸重要的一級支流，也是宜賓市的重要經濟發展區域。近幾十年來長寧河流域經濟發展迅速，沿河大量工礦企業的工業廢水及城鎮生活污水對長寧河水質造成了較嚴重的水污染問題［2］。作為宜賓市環境質量底線的重要組成部分，長寧河的水環境質量是宜賓市長江經濟帶規劃環評“三線一單”編制工作的重要內容之一。目前水質評價的方法很多，常用的評價方法可概括為單因子評價法和綜合評價法兩大類［3～6］。綜合評價法中包括污染指數評價法、模糊評價法、主成分分析法、灰色系統分析法等［7］。單因子評價法是根據“悲觀評價原則”，在各個水質單項評價指標中選取最差的一項作為水質級別的最終評價依據，該方法對管理部門的監察有重要意義［8］。本文利用2016、2017年長寧河干流及3條支流上共6個監測斷面的監測數據，利用單因子評價法、統計分析等方法對長寧河水質的時空變化特征進行分析，以期實現對長寧河水質進行科學判斷。
2數據與方法
2.1采樣點與評價指標
宜賓市環境監測站在長寧河干流及3條支流上設置了6個例行監測斷面(圖1)，分別為漁箭灘、翡翠峽、紅橋園田、平橋、綿溪河橋、七里半。采樣頻率為1次/月，月初采樣分析。采樣、分析方法分別按照《地表水和污水監測技術規范》(HJ/T91－2002)和《水和廢水監測分析方法》(第四版)要求進行。本論文共收集了6個斷面2016和2017年的數據，選擇了DO、高錳酸鉀指數(CODMn)、BOD5、NH3-N和TP作為水質評價指標。依據《地表水環境質量標準》(GB3838－2002)中Ⅲ類水質標準進行水質類別評價。根據當地多年降雨經驗，將6～10月確定為豐水期，5、11月為平水期，12月～次年4月為枯水期。
2.2分析方法
2.2.1單因子評價法單因子水質評價采用單因子標準指數法，各評價指標標準指數計算方法如下:當標準指數≤1時，表明該指標滿足規定的水質標準;當標準指數＞1時，則不能滿足。
2.2.2統計分析法在單因子評價的基礎上，本文利用箱式數據統計圖法，來分析長寧河各斷面的水質評價指標質量濃度隨時間、空間的變化情況。對5種評價指標不同時空下的值采用柱狀圖描述，并對每種評價指標進行不同時間下的方差分析。
3結果與討論
3.1斷面水質評價結果
采用單因子評價法對長寧河6個斷面2016年、2017年的監測結果進行評價，各斷面的水質評價結果如表1、表2所示。從評價結果可以看出，漁箭灘、紅橋園田、綿溪河橋、平橋、七里半等5個斷面水質均符合Ⅲ類水質要求，翡翠峽斷面除了2016年7月、2017年7月、8月、10月、11月能達到Ⅲ類水外，其余時段均超出Ⅴ類水質標準，主要的污染物為TP。
3.2斷面水質污染特征
為了比較長寧河各監測斷面水質評價指標的平均水平和變異程度，繪制了各個斷面水質指標的箱式數據統計圖，不僅可以反映出監測結果的變化程度，亦能直觀了解各水質評價指標的最大值和最小值，分析結果如圖2～圖6所示。從圖2～圖6可以看出，DO、CODMn、BOD5、NH3-N在各斷面的值均未超出Ⅲ類水質標準，而變化最大的則是TP。漁箭灘、紅橋園田、平橋、綿溪河橋的TP平均水平均小于0.14mg/L，七里半斷面盡管均值在0.14mg/L之上，但其最大值未超過Ⅲ類水質限值。翡翠峽有79%的月份TP濃度超過Ⅲ類水限值(0.2mg/L)，該斷面的TP最大值(1.21mg/L)為最小值(0.12mg/L)的10倍，但CODMn、BOD5、NH3-N等指標均不高，故推測造成翡翠峽斷面TP超標的主要原因很可能為含磷工業廢水影響，而非生活污水或農村面源污染。
3.3斷面水質的水期敏感性分析
為了比較不同水期長寧河各監測斷面水質評價指標隨時間變化的差異，對5種水質指標進行不同時間下的方差分析，結果如圖7～圖11所示。總體來看，各斷面的水質指標月平均值變化幅度較為穩定。相同水期各斷面的DO和NH3-N變幅較為穩定;除漁箭灘外，相同水期其余斷面的CODMn和BOD5變幅較為穩定;相同水期翡翠峽的TP濃度均高于其他斷面。而同一斷面的枯水期、平水期和豐水期水質并無明顯的變化，表明水量對河流水質影響較小。
4結論
長寧河流域作為宜賓市的重要經濟發展區域，曾受工礦企業廢水、城鎮生活污水、生活垃圾和農村面源污染的多重影響。隨著重點流域水污染防治規劃的實施，近年來長寧河流域強化了工礦企業廢水的深度治理，開展了沿河縣級生活污水處理廠及配套管網建設，使得長寧河水質得到了極大的提升。采用單因子評價法和統計分析方法可以看出，長寧河各斷面總體水質較好，TP是該河流監測斷面水質超標的主要污染物。從空間上看，除TP外，各斷面的監測指標均滿足Ⅲ類水質標準。從時間上看，各斷面在不同水期的水質指標變化幅度不大，表明水量對河流水質影響較小。因此，建議加大沿河兩岸污染源排查工作，尤其是翡翠峽斷面上游的污染源排查，找出污染源，列出問題清單和責任清單，才能有效解決水體污染問題。
參考文獻:
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作者：孟春曉 俸強 黃蕓 謝小紅 楊媛媛 單位：四川省生態環境監測總站