汾河水质污染趋势研究

刘巧莲

（山西省汾河水库管理局，山西 太原 030006）

1 概况

汾河发源于山西省宁武县管涔山，从忻州到运城流经6个市区，在运城市万荣县庙前村流入黄河，是黄河的第二大支流，全长716km。汾河不仅对山西省的工农业生产、人民生活、气候调节及周边环境有重大影响，而且对黄河的水质状况有着重要影响。目前，汾河水体80%以上受到污染，60%的河段丧失了使用功能。

2 汾河水质污染趋势方程建立及分析

2.1 COD年度变化图的建立

COD指标作为综合污染评价指标具有很强的代表性，而河津大桥断面是汾河汇入黄河前最后一个监测断面，因此，下文以2000年以来运城市河津大桥断面常年监测的CODCr值作为研究指标，采用数学模型对汾河水质污染状况趋势进行预测。本文所采用的数据全部来自山西省环保厅官方网站公布的地表水质量周报及地方环保局。对汾河河津大桥断面CODCr值按年度进行平均，得出2000—2011年断面CODCr年度平均值。

将汾河河津大桥断面CODCr年度平均值与对应的时间年度点绘于以2000年作为第1年的直角坐标系中，形成汾河河津大桥断面CODCr平均值年度变化图，时间综合了社会、经济和技术等多方面的因素，因此以时间作为自变量。以2000年作为第1年，其余年份依次排列，即自变量x=T-1999（x表示计算年度，T表示实际年份），并且将年度数值与淤积量数值视作不带单位的无量纲量。如图1所示。

2.2 一元回归方程的建立

图1 汾河河津大桥断面CODCr平均值年度变化图

采用最小二乘法建立以年度为自变量的一元回归方程，并计算其相关系数R2，对相关系数进行比较，选择拟合度最高的一元回归方程作为其数学模型。经计算，二项式回归方程相关系数最高，因此选择方程y=1.0699（T-1999）2-37.059x+331.22作为汾河河津大桥断面CODCr值与年度变化趋势数学模型，其相关系数R为0.9795，远大于0.01显著水平上的相关性系数临界值0.368（查相关系数临界值表得），由此可见，因变量与自变量强相关。

2.3 汾河污染状况趋势分析

由图1可以看出，随着时间的推移，汾河河津大桥断面COD浓度不断下降，表明汾河污染在逐年减轻，且趋势线斜率逐渐下降，表明COD浓度下降的速度逐渐减慢。

3 汾河水质污染变化趋势及原因分析

3.1 社会原因

汾河两岸分布着山西省大量的工业和农业，污染物排放量较大，汾河污染状况非常严重。随着社会的进步，人们逐渐意识到环境保护的重要性，逐渐转向可持续发展道路，政府重视力度逐年增强，环境保护投入逐年增加，使得汾河污染程度逐年减轻。由此可见，该变化趋势方程是合理的。

3.2 经济原因

改革开放以来，大力发展工业使得经济实力逐步增强的同时，环境污染也随之而来，20世纪八九十年代环境污染日益严峻。2000年后，由于汾河污染防治的经济投入逐年增加，使得汾河的污染逐年减轻。

3.3 技术原因

生产技术的进步，使得能源的消耗与环境污染物的排放逐渐减少；污染防治技术的进步，使得污染防治的效率和效果不断提高，在减少污染排放和提高污染防治效果的双重作用下，汾河污染状况逐年减轻。

3.4 自然原因

山西省属干旱地区，降雨量少，汾河天然径流量较小，河流环境容量小，自净能力差，加之汾河两岸污染物排放量很大，导致汾河污染非常严重，汇入黄河前已成为劣Ⅴ类水体。

4 汾河污染状况趋势预测

应用上文建立的趋势方程对之后5年（2012—2016年）汾河河津大桥断面CODCr值进行计算预测，计算得2012—2016年的CODCr值分别为30.3mg/L，22.1mg/L，16.1mg/L，12.2mg/L 和 10.4mg/L。

由计算结果可知，未来5年汾河的污染状况会逐年减轻，随着政府的日益重视、思想的转变、经济的发展、技术的进步，汾河的水质状况会逐年改善。

5 结语

第一，通过对汾河水质污染状况随年度变化的回归方程选择，得出了拟合度相对较好的汾河水库淤积量趋势方程；第二，从社会、经济、技术、自然因素等方面定性分析说明该趋势模型是合理的；第三，采用选择出的数学模型方程对汾河未来5年河津大桥断面CODCr值进行预测，得出汾河水质状况逐年改善的预测结果。