原 暉

(遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023)

水資源是人類賴以生存的自然資源，地球上任何自然活動(dòng)都離不開水資源的支持。河流是水資源的一種重要表現(xiàn)形式，合理利用河流水資源，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

位于大連境內(nèi)的大沙河是一條獨(dú)立入海的河流，發(fā)源于普蘭店區(qū)安波鎮(zhèn)的雞冠山[1]，是大連市的主要供水水源，承擔(dān)著向大連市城鎮(zhèn)居民提供生活、生產(chǎn)和農(nóng)田灌溉用水的任務(wù)。近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐的加快，大量工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水排入大沙河流域，導(dǎo)致大沙河水質(zhì)惡化，已經(jīng)嚴(yán)重影響了流域內(nèi)城鎮(zhèn)的發(fā)展。眾所周知，水質(zhì)變化是自然因素和人為因素兩方面共同作用的結(jié)果[2]，因此大沙河流域的水質(zhì)變化趨勢(shì)仍然存在著許多未知。為使大沙河流域經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，本文利用大沙河2014—2018年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了近年來(lái)大沙河水質(zhì)的時(shí)空變化特征，以期為日后大沙河的治理和合理開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)概況

大沙河發(fā)源于普蘭店區(qū)安波鎮(zhèn)雞冠山南麓，流經(jīng)普蘭店區(qū)、瓦房店市，于瓦房店市三臺(tái)滿族鄉(xiāng)娘娘宮村注入渤海。流域面積約為1648km2，河流長(zhǎng)度約為129km，平均河流寬度可達(dá)350m，平均比降為1.34‰，主要支流有長(zhǎng)山河、夾河及洼店河。

大沙河地處大連市普蘭店區(qū)，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，既無(wú)嚴(yán)寒之冬，亦無(wú)酷暑之夏，但卻四季分明，年平均溫度約為9.7℃，年平均日照時(shí)間約為2276.2h。每年的6—9月為汛期，其中7月、8月為主汛期，年平均降水量可達(dá)635.0～920.8mm。

2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)及分析方法

2.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

為了能夠全面地反映大沙河水質(zhì)特征，在大沙河的上、中、下游設(shè)置了3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分別為劉大水庫(kù)、元臺(tái)大橋以及洼子店閘，見(jiàn)圖1。監(jiān)測(cè)時(shí)間為2014—2018年，監(jiān)測(cè)頻次為每月1次，即每年共獲取12次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)的主要指標(biāo)包括高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總氮以及富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)，其中水樣的采集以及分析工作均由遼寧省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心大連分中心完成。

圖1 大沙河水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面分布

2.2 分析方法

2.2.1 主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)的測(cè)定方法

主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)均采用國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行測(cè)定，具體如下：高錳酸鹽指數(shù)依據(jù)《水質(zhì) 高錳酸鹽指數(shù)的測(cè)定》(GB 11892—1989)，利用高錳酸鉀和草酸鈉反滴定對(duì)高錳酸鹽指數(shù)進(jìn)行測(cè)定；氨氮依據(jù)《水質(zhì) 氨氮的測(cè)定 納氏試劑分光光度法》(HJ 535—2009)，采用紫外分光光度法進(jìn)行測(cè)定；總磷和總氮?jiǎng)t分別依據(jù)《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》(GB 11893—1989)和《水質(zhì) 總氮的測(cè)定 堿性過(guò)硫酸鉀消減紫外分光光度法》(HJ 636—2012)進(jìn)行測(cè)定。

2.2.2 富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)的計(jì)算

根據(jù)水利部《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL 395—2007)的要求，湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化的評(píng)價(jià)采用指數(shù)法，評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)以及透明度。根據(jù)湖泊(水庫(kù))營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)方法，依據(jù)各個(gè)指標(biāo)的濃度值，采用線性插值法獲得各個(gè)指標(biāo)的賦分值En，利用式(1)計(jì)算求得營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)EI：

(1)

式中：EI為營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；En為評(píng)價(jià)項(xiàng)目賦分值；N為評(píng)價(jià)項(xiàng)目個(gè)數(shù)。

具體的賦分標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)方法見(jiàn)表1。

表1 營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)分法是一種簡(jiǎn)單通用的評(píng)價(jià)模式，是驗(yàn)證其他評(píng)價(jià)模式的最好驗(yàn)證對(duì)比法。評(píng)分值越高說(shuō)明水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度越嚴(yán)重。

3 分析結(jié)果

3.1 主要污染物濃度時(shí)空變化

大沙河2014—2018年主要污染物年平均濃度變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2，具體表現(xiàn)為高錳酸鹽指數(shù)和總氮近幾年總體變化不大，呈穩(wěn)定趨勢(shì)；氨氮在2016年濃度升高之后即呈降低趨勢(shì)；總磷在2015年濃度陡然升高之后也越來(lái)越低?？傮w來(lái)看，近幾年大沙河主要河流污染物的濃度呈降低趨勢(shì)，水質(zhì)已得到了明顯的改善，這與日益健全的法律法規(guī)以及相關(guān)部門嚴(yán)格的監(jiān)管力度是分不開的。

圖2 2014—2018年大沙河主要污染物年平均濃度變化

圖3 2014—2018年大沙河各監(jiān)測(cè)斷面主要污染物年平均濃度變化

大沙河各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面主要污染物年平均濃度變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。劉大水庫(kù)2014—2018年高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總氮平均濃度基本沒(méi)有大的變化，整體呈平穩(wěn)趨勢(shì)；總磷則在2015年顯著上升之后又突然下降并趨于平穩(wěn)。元臺(tái)大橋2014—2018年高錳酸鹽指數(shù)和總磷在2015年上升以后又呈緩慢下降趨勢(shì)；氨氮除2016年顯著上升以外整體呈下降趨勢(shì)；總氮在2014—2017年持續(xù)走高后于2018年開始下降。洼子店閘高錳酸鹽指數(shù)2014—2018年基本沒(méi)有變化，呈平穩(wěn)趨勢(shì)；氨氮自2015年上升以后于2016年開始下降；總磷除2017年顯著上升外，總體呈先上升后下降趨勢(shì)；總氮?jiǎng)t在2015年下降以后又呈緩慢上升趨勢(shì)?？臻g特征顯示：元臺(tái)大橋斷面的各主要污染物濃度均明顯大于劉大水庫(kù)和洼子店閘，即大沙河中游水質(zhì)明顯劣于上游及下游。元臺(tái)大橋地處瓦房店市元臺(tái)鎮(zhèn)，主要接納瓦房店市的生活污水、工農(nóng)業(yè)廢水和元臺(tái)鎮(zhèn)3家企業(yè)的廢污水。常年的污水排放導(dǎo)致元臺(tái)大橋斷面水質(zhì)污染嚴(yán)重，因此仍要加強(qiáng)對(duì)元臺(tái)大橋斷面的水污染治理工作。

3.2 富營(yíng)養(yǎng)化狀況

富營(yíng)養(yǎng)化是指水體在人類活動(dòng)或自然條件的作用下，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)剩，導(dǎo)致水體生產(chǎn)力從低的貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)逐步向高的富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過(guò)渡的一種水質(zhì)污染現(xiàn)象。根據(jù)富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)的計(jì)算方法，本文先后獲得了大沙河流域的總體富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)以及劉大水庫(kù)、元臺(tái)大橋、洼子店閘3個(gè)斷面的富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)。由圖4可知，大沙河2014—2017年富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)沒(méi)有太大變化，2018年富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)稍有降低，但基本都穩(wěn)定在50左右。根據(jù)地表水評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程的要求，總體上大沙河呈現(xiàn)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)均為中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

圖4 2014—2018年大沙河富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)變化趨勢(shì)

由圖5可知，劉大水庫(kù)及洼子店閘斷面近5年來(lái)的富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)總體都呈顯著降低趨勢(shì)，元臺(tái)大橋斷面除2016年突然升高以后，2017年和2018年都有明顯下降?？傮w上3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)近年來(lái)均呈顯著減小的趨勢(shì)，流域內(nèi)水質(zhì)有明顯改善。根據(jù)富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，元臺(tái)大橋斷面呈輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，而劉大水庫(kù)和洼子店閘均為中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。元臺(tái)大橋富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)較高是因?yàn)楦浇纳钗鬯欧泡^多，而生活污水中往往氮、磷含量都較高，因此導(dǎo)致進(jìn)入水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)剩，水體呈現(xiàn)了輕度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[3]。水體富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)嚴(yán)重影響水體水質(zhì)，造成水體透明度降低，進(jìn)而影響水生植物的光合作用，造成溶解氧過(guò)飽和。富營(yíng)養(yǎng)化水體中的硝酸鹽、亞硝酸鹽含量也會(huì)超標(biāo)，此類水作為飲水水源會(huì)嚴(yán)重危害人們的身體健康。因此元臺(tái)大橋斷面的水污染治理仍需得到高度重視[4]。

圖5 2014—2018大沙河各監(jiān)測(cè)斷面富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)逐年變化情況

4 結(jié) 論

根據(jù)大沙河流域2014—2018年上、中、下游3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了大沙河主要污染物以及富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)的時(shí)空變化特征，得到如下結(jié)論：

a.主要污染物在時(shí)間維度上呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，在空間維度上中游主要污染物濃度要高于上游及下游。

b.富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)在時(shí)間維度上亦呈減小趨勢(shì)，在空間維度上中游的富營(yíng)養(yǎng)化程度要高于上游和下游。

總體來(lái)說(shuō)，大沙河近幾年來(lái)的水質(zhì)是有所改善的，這得益于國(guó)家對(duì)水環(huán)境治理的重視以及各項(xiàng)法律法規(guī)的有效落實(shí)。但是目前，對(duì)于大沙河中游的治理仍迫在眉睫。