郭志強(qiáng)，丘冬琳

（廣東省水文局佛山水文分局，廣東佛山528000）

佛山水道污染變化趨勢及成因分析

郭志強(qiáng)，丘冬琳

（廣東省水文局佛山水文分局，廣東佛山528000）

采用年際變化過程線及Spearman秩相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)法對佛山水道污染趨勢進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，河段中游文沙橋段水質(zhì)變化呈明顯好轉(zhuǎn)趨勢，下游廣佛交界沙尾橋附近平洲段的年際水質(zhì)變化趨勢不明顯，但2008年后氨氮有下降的趨勢。結(jié)合近年來佛山市政府開展的汾江河流域治理工程分析可知，佛山水道污染變化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及轉(zhuǎn)移和河道水環(huán)境治理有較大關(guān)系。

河道；污染趨勢；治理

佛山水道西起潭洲水道沙口，流經(jīng)佛山市禪城區(qū)、南海區(qū)、廣州3地，到沙尾橋與平洲水道匯合后流入珠江，全長約25.5 km。

佛山水道也叫汾江河，是佛山人民的母親河，水道具有城市景觀、泄洪排澇、灌溉和航運(yùn)等多種功能。20世紀(jì)70年代末期，汾江河首次出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的污染，隨著改革開放后經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人口增加，工業(yè)廢水與生活污水排放不斷增加，導(dǎo)致河水水質(zhì)變差，水體變得發(fā)黑發(fā)臭，大部分河段喪失了基本的景觀和灌溉功能。近年來，隨著佛山市政府多輪鐵腕治污措施的實(shí)施，佛山水道的水質(zhì)雖然還不能令人滿意，但已有很大改善。

本文根據(jù)水文部門近十多年來在佛山水道監(jiān)測的水質(zhì)資料進(jìn)行污染趨勢評價分析，結(jié)果顯示，位于中山公園附近的文沙橋斷面水質(zhì)呈現(xiàn)明顯好轉(zhuǎn)趨勢，下游廣佛交界斷面沙尾橋附近水質(zhì)變化趨勢不明顯。

1 監(jiān)測斷面分布及水質(zhì)監(jiān)測情況

佛山水道污染源類型包括生活污水以及陶瓷、造紙、印染、金屬加工等不同行業(yè)廢水，根據(jù)已掌握的水質(zhì)資料，結(jié)合產(chǎn)業(yè)分布，選擇趨勢評價的項(xiàng)目包括氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧、總磷、硫酸鹽、氟化物、砷、鐵、錳、鋅、鎘等。

水文部門于2000年在佛山水道設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測斷面文沙橋，2002年在下游沙尾大橋上游附近設(shè)置了水質(zhì)監(jiān)測斷面平洲，斷面位置如圖1所示。監(jiān)測頻次每年4～12次，覆蓋全年不同的水期；監(jiān)測項(xiàng)目包括有機(jī)污染、重金屬及毒性指標(biāo)等20多項(xiàng)。

圖1 佛山水道位置示意

2 水質(zhì)類別評價分析

在進(jìn)行污染趨勢評價分析之前，對各污染物的水質(zhì)類別進(jìn)行初步評價，以全面了解佛山水道主要的污染因子。評價方法以文沙橋、平洲的歷史水質(zhì)資料年均值為斷面代表值，以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）標(biāo)準(zhǔn)限值為評價標(biāo)準(zhǔn)，對單項(xiàng)指標(biāo)分別進(jìn)行水質(zhì)類別評價。結(jié)果顯示，文沙橋和平洲斷面近十多年的平均水質(zhì)狀況，重金屬銅、鉛、鎘及毒性物質(zhì)砷都處于Ⅰ類水，氨氮和溶解氧水質(zhì)類別多數(shù)年平均值處于Ⅳ～劣Ⅴ類，高錳酸鹽指數(shù)水質(zhì)類別處于Ⅱ～Ⅳ類，總磷多數(shù)處于Ⅲ～Ⅴ類，其他項(xiàng)目對水體總體水質(zhì)類別影響不大。由此可知，佛山水道主要污染因子是氨氮、溶解氧、總磷、高錳酸鹽指數(shù)。有些金屬類指標(biāo)如鐵、錳、鋅、鎘、鉛等，雖然不是主導(dǎo)水質(zhì)總體類別的因子，但多年的變化趨勢也反映了水體污染類型的改變，即產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、搬遷、污染治理等變化。

3 水質(zhì)變化趨勢分析

3.1 年際變化過程線圖趨勢分析

水質(zhì)變化趨勢分析評價最簡單的方法就是繪制年際變化過程線圖，如果趨勢變化非常明顯，此方法比較直觀易懂，所有圖中圖例里，如“×10”代表原值的10倍。

3.1.1 文沙橋斷面

文沙橋斷面溶解氧與總磷年際變化過程如圖2所示，氨氮與高錳酸鹽指數(shù)年際變化過程如圖3所示，氟化物與硫酸鹽年平均變化如圖4所示。

圖2 文沙橋溶解氧與總磷年際變化過程

圖3 文沙橋氨氮與高錳酸鹽指數(shù)年際變化過程

圖4 文沙橋氟化物與硫酸鹽年平均變化

從圖2～4可以看出，文沙橋溶解氧變化趨勢比較明顯，整體呈顯著增大的趨勢；總磷濃度則在2003年以后趨于平緩，無明顯增大或減小趨勢；高錳酸鹽指數(shù)整體呈緩慢下降趨勢；氨氮、氟化物與硫酸鹽均于2008年后呈明顯下降趨勢。水中溶解氧濃度上升以及高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硫酸鹽等呈下降趨勢，說明水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)。

參與分析的文沙橋斷面重金屬項(xiàng)目包括砷、硒、鉛、鎘等項(xiàng)目變化趨勢不明顯，鐵、錳、銅、鋅整體呈減小趨勢。

3.1.2 平洲斷面

平洲斷面溶解氧與總磷年際變化過程如圖5所示，氨氮與高猛酸鹽指數(shù)年際變化過程如圖6所示，氟化物與硫酸鹽年際變化過程如表7所示。

圖6 平洲氨氮與高錳酸鹽指數(shù)年際變化過程

圖7 平洲氟化物與硫酸鹽年際變化過程

從圖5～7可以看出，平洲溶解氧變化自2008年以來，有上升的趨勢；總磷則在2006-2011年間有下降趨勢，2011年后又逐漸回升；氨氮于2008年后呈緩慢下降趨勢；高錳酸鹽指數(shù)變化較為平緩，2010年后有緩慢下降的趨勢；氟化物與硫酸鹽在2011年后呈明顯下降趨勢。說明平洲段年際水質(zhì)變化不明顯，比較穩(wěn)定。

平洲段參與分析的重金屬項(xiàng)目變化比較穩(wěn)定。

3.2 Spearman秩相關(guān)系數(shù)趨勢分析

為了更進(jìn)一步說明水體水質(zhì)變化趨勢在統(tǒng)計(jì)上有無顯著性，采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)進(jìn)行趨勢分析。

時間周期年份A1…AN，和其相應(yīng)的值C（即水質(zhì)年均值B1…BN），從小到大排列好，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)用的秩相關(guān)系數(shù)按下列公式計(jì)算

式中，di為變量Ci與Ai的差值，Ci為年份I到N按水質(zhì)項(xiàng)目數(shù)值從小到大排列的序號，Ai為按時間排列的序號。

秩相關(guān)系數(shù)rs的臨界值Wp如表1所示。將秩相關(guān)系數(shù)rs的絕對值同表1中的臨界值Wp進(jìn)行比較，兩種情況如下表述。

表1 秩相關(guān)系數(shù)rs的臨界值Wp

（1）若rs＞W(wǎng)p，說明變化趨勢具顯著意義。若rs為負(fù)值，說明在評價時段內(nèi)水質(zhì)項(xiàng)目值呈下降趨勢；若rs為正值，說明在評價時段內(nèi)水質(zhì)項(xiàng)目值呈上升趨勢。

（2）若rs≤Wp，說明變化趨勢不具顯著意義，在評價時段內(nèi)水質(zhì)項(xiàng)目值趨于平穩(wěn)。

計(jì)算文沙橋、平洲斷面2000—2016年、2002—2016年主要水質(zhì)指標(biāo)的年均值秩相關(guān)系數(shù)，其計(jì)算結(jié)果如表2所示，并將表2中系數(shù)值rs與表1對應(yīng)周期N即17和15的臨界值進(jìn)行比較。

由表2可知：文沙橋斷面的溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硫酸鹽、氟化物、鋅、鐵、錳、銅的秩相關(guān)系數(shù)絕對值均大于顯著水平0.05（單側(cè)檢驗(yàn)）、周期N=17的臨界值（0.412），其中，除溶解氧rs是正值外，其余項(xiàng)目rs是負(fù)值，根據(jù)Spearman秩相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)法可知，在2000—2016年間，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硫酸鹽、氟化物、鋅、鐵、錳、銅呈下降趨勢，溶解氧則呈上升趨勢。而砷、鉛、鎘和總磷因秩相關(guān)系數(shù)絕對值小于顯著水平0.05（單側(cè)檢驗(yàn)）、周期N=17的臨界值，說明砷、鉛、鎘和總磷在2000—2016年期間變化穩(wěn)定。

表2 秩相關(guān)系數(shù)rs成果表（文沙橋周期N=17、平洲周期N=15）

而平洲斷面的溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、硫酸鹽、砷、鋅、鉛、鎘、鐵、錳、銅的秩相關(guān)系數(shù)絕對值均小于顯著水平0.05（單側(cè)檢驗(yàn)）、周期N=15的臨界值（0.440），說明在評價時段內(nèi)，平洲斷面絕大部分的水質(zhì)項(xiàng)目值變化穩(wěn)定，無明顯上升或下降的趨勢，只有氟化物有顯著下降的趨勢。

4 成因分析

通過水質(zhì)污染趨勢分析可以看出，文沙橋水質(zhì)變化趨勢有明顯好轉(zhuǎn)的趨勢；平洲斷面的變化趨勢不明顯，但2008年以后氨氮有下降的趨勢。結(jié)合佛山市政府開展的汾江河整治工作進(jìn)行分析，佛山水道水質(zhì)的變化主要有以下幾個影響因素。

（1）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及轉(zhuǎn)移。2008—2010年，根據(jù)整治方案，佛山水道汾江河流域共計(jì)劃搬遷關(guān)閉企業(yè)36家。水質(zhì)評價及趨勢分析顯示，在2008—2009年后，文沙橋與平洲斷面整體污染物濃度呈下降趨勢，文沙橋斷面尤為明顯，說明產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整及轉(zhuǎn)移極大地降低了排入佛山水道污染物總量。

（2）污水處理廠及配套管網(wǎng)設(shè)施建設(shè)。佛山水道汾江河流域禪城段在2008—2009年間完成建設(shè)污水處理廠項(xiàng)目12項(xiàng)，使排入河道中的生活污水和工業(yè)廢水的氨氮、總磷大大減少。

（3）底泥疏浚、引水工程。2009—2011年完成了佛山水道環(huán)境疏浚及底泥處置工程，同時還進(jìn)行了底泥疏浚工作和引水工程建設(shè)，稀釋了原河道河水，減少了水體中溶解氧的消耗，使得河道中污染物濃度降低，進(jìn)一步改善了水質(zhì)。

［1］呂愛琴.佛山市供水水源地水質(zhì)趨勢分析［J］.廣東水利水電,2001（5）:32,21.

［2］曾超.佛山汾江河綜合整治工程后評價研究［D］.武漢:華中科技大學(xué),2012.

【責(zé)任編輯：任小平 renxp90@163.com】

The trend and causeanalysis of the pollution of Foshan water way

GUO Zhi-qiang,QIU Dong-lin
（Foshan Branch of Hydrology Bureau of Guangdong Province,Foshan 528000,China）

In this paper,the annual change hydrograph and the Spearman’s Rank correlation coefficient testare adopted foranalyzing the pollution trend in Foshan water way.The resultshows that the trend of thewaterquality ofWensha Bridge at themidstream of the Foshan water way is obviously improved,while Pingzhou,near Shawei Bridge downstream,which is at the Guangfo junction,is less evident.However,therewas a downward trend of ammonia nitrogen after 2008.Considering the project of Fenjiang River watershed management carried out by the Foshan government recently,it comes to a conclusion that both the industrial structural adjustment and transferand the river regulation have great influenceson the variation ofpollution in the Foshanwaterway.

river;pollution trend;management

X522

A

2017-03-10

郭志強(qiáng)（1963-），男，廣東江門人，廣東省水文局佛山水文分局工程師。

1008-0171（2017）04-0043-04