松花江黑龙江段水质评价及变化趋势分析

乔 俊，陈希尧，孟双明，刘建婧，杨家琪，王 新，郭 永*

（1.山西大同大学化学与环境工程学院，山西大同037009；2.上海市计量测试技术研究院，上海201203）

松花江黑龙江段水质评价及变化趋势分析

乔 俊1，陈希尧2，孟双明1，刘建婧1，杨家琪1，王 新1，郭 永1*

（1.山西大同大学化学与环境工程学院，山西大同037009；2.上海市计量测试技术研究院，上海201203）

本文以松花江黑龙江段5个断面水质为目标，采用综合水质标识指数法对其在2003-2010年间的水质进行了综合评价。结果表明，高锰酸盐指数和总磷在松花江黑龙江段超标频次较高，超标程度较深，是影响松花江水质的主要污染物。同时应用Speraman秩相关系数法对松花江黑龙江段5个断面在近8年间的水质变化趋势进行探究，分析结果表明松花江黑龙江段5个断面中江南屯断面水质呈显著好转趋势，其它4个断面水质比较稳定。

水质评价；水质变化趋势；松花江

现今，我国正处在经济快速增长和城市化高速发展时期，生态系统尤其是水生生态系统正承受着越来越大的压力。国家环保部在2011年度《中国环境状况公报》中指出，我国地表水污染情况依然较重，松花江、淮河、海河、辽河、长江、黄河、珠江、浙闽片河流、西南诸河和内陆诸河十大水系的469个国控监测断面中，IV~V类及劣V类水质的断面比例分别达到了25.3％ 和13.7％[1]。水体污染会致使水体丧失其生态功能，并会引起或导致重大的生态环境问题，给人类的健康和社会的良性发展带来严重威胁。因此，监测和评价地表水质，防治流域的地表水污染，具有非常重要的意义。

松花江发源于中、朝交界的长白山天池，流向西北在扶余县岔河附近与嫩江汇合，后折向东流称松花江干流，在同江附近汇入黑龙江，最后在俄罗斯境内的鄂霍次克海注入太平洋。松花江全长1 927 km，跨越辽宁、吉林、黑龙江和内蒙古4省区。长期以来，松花江接纳沿途工业和城镇排放的污水，对其水质造成了影响。本研究对松花江黑龙江段2003-2010年的水质进行评价，并重点研究了松花江这段时间的水质变化趋势，为松花江流域水环境防治提供依据。

1 法和资料

1.1 松花江水质监测资料的来源

松花江黑龙江段国控、省控水质监测断面众多，本文选取具有代表性的三岔河、肇源、大顶子山、江南屯和同江5个断面进行评价。5个断面在2003-2010年间的水质监测数据来源于《黑龙江省环境质量报告（2006-2010）》。水质评价指标选定为高锰酸盐指数、氨氮、总磷和溶解氧共4项（其中2003-2005年间部分断面总磷的数据缺失），利用各项数据的年均值进行地表水质综合评价并分析水质在该期间变化的趋势。

1.2 水质评价方法

建立合适的水质综合评价方法一直是水质评价研究的热点。已被报道的方法有层次分析法[2-3]、模糊评价法[4-5]、神经网络法[6]、灰度系统法[7]和综合水质标识指数法[8-9]等。这些方法中以综合水质标识指数法应用起来最为方便，并可较准确地对河流的综合水质进行定性、定量评价[10]，本研究采用此法进行。

应用该法首先需要确定单因子水质标识指数P，P的各项组成如下：

Pi的各项组成含义及具体的计算方法详见徐祖信等的研究[8]，总的来讲Pi数值越大，表示第i项监测指标的水质污染越严重。

Pi值确定后，以此为基础可确定某断面的综合水质标识指数I：

I指数各项的含义及具体计算过程详见徐祖信等的研究[9]。总的来讲，I数值越大 说明水质越差。

1.3 水质变化趋势分析方法

采用我国环保部公布的《地表水环境质量评价办法》中推荐的Spearman秩相关系数法对目标河段的地表水水质变化趋势进行分析，根据计算结果可判断在评价时间段内地表水水质是否呈显著好转、显著恶化或水质变化平稳[11]。

2 结果和讨论

2.1 松花江黑龙江段各断面水质评价

采用单因子水质标识指数法，对松花江黑龙江段在2003-2010年间各断面水质进行评价的结果在表1中列出。结合松花江黑龙江段各断面的水质功能区划类别（表1），参与水质评价的4项水质指标在8年里都达标的断面只有江南屯，其余4个断面水质均存在不同程度的超标，超标的水质指标为氨氮、总磷和高锰酸盐指数。

2003-2010年间，单项水质指标未达到水质功能类别的4个断面中，三岔河断面水质中氨氮、高锰酸盐指数和总磷超标；肇源断面，氨氮、高锰酸盐指数和总磷超标；大顶子山断面，氨氮超标；同江断面，高锰酸盐指数超标。从各指标超标范围来看，高锰酸盐指数和氨氮在3个断面存在超标，总磷在2个断面存在超标，因而松花江地表水受高锰酸盐指数和氨氮污染的范围较大，总磷的污染范围相对集中；从各指标的超标频次来看，在2003-2010年间高锰酸盐指和总磷超标频次较高，超标频次分别为17次和10次，氨氮超标3次；从各指标单因子水质标识指数的大小来看，总磷的指数数值普遍较大，其次为高锰酸盐指数和氨氮。结合上述3方面的分析可知，高锰酸盐指数和总磷在松花江黑龙江段水质中超标频次较高，超标程度较深，是影响松花江水质的主要污染物。

表1 2003-2010年松花江黑龙江段各断面单因子水质标识指数水质评价结果

单因子水质标识指数对于确定主要的污染物可发挥较大的优势，但在对水质进行综合评价时，则需要考虑各种污染因子对水质的影响，而不应以污染最重指标的污染程度确定水质的类别。有研究表明，综合水质标识指数法的评价结果与灰色关联法、模糊综合法、层次分析法、人工神经网络法等常用的水质综合评价方法的评价结果重合度最高、稳定性最好，而且综合水质标识指数法运算更为方便简单，与其它水质评价方法相比有明显的优势。

研究使用综合水质标识指数法对松花江黑龙江段在2003-2010年间各断面水质进行了综合评价，结果见表2。结合各断面的水质功能区划类别，松花江黑龙江段5个断面在2003-2010年间，所有断面在各个年份的水质都能满足各自相应的功能区划类别标准。在2010年，综合水质标识指数数值最高的断面是三岔河（数值为3.920），最低的是江南屯（2.900），松花江黑龙江段5个断面水质从优到劣排序依次为江南屯、大顶子山、同江、肇源、三岔河。

表2 2003-2010年松花江黑龙江段各断面综合水质标识指数水质评价结果

2.2 水质变化趋势分析

对地表水的水质现状进行了解和评价固然重要，然而如果获得某一流域地表水多年来的水质监测数据，从中分析水质变化趋势，则能够较为直接地检验现行的地表水污染防治措施的效果，这对于制定合理的地表水防治策略具有重要的意义。

应用Speraman秩相关分析法对2003-2010年间松花江黑龙江段各断面水质连续变化趋势进行分析，结果在表3给出。松花江黑龙江段三岔河、肇源、大顶子山和同江 4个断面 |rs|＜ Wp0.05（0.643），说明这些断面的水质在这8年间无明显变化趋势， 水质较稳定。江南屯断面 |rs|＞Wp0.05（0.643），说明该断面的水质在这8年间呈显著好转趋势。

表3 2003-2010年松花江黑龙江段各断面水质变化趋势分析

3 结论

1）松花江黑龙江段地表水中高锰酸盐指数和总磷在参与水质评价的4项水质指标中，超标频次较高，超标程度较深，是影响松花江水质的主要的污染物。

2）应用综合水质标识指数法对松花江黑龙江段5个断面水质进行评价可知，在2003-2010年间松花江在黑龙江省的所有断面水质都能达到相应的功能区划类别要求，2010年松花江黑龙江段的5个断面水质由优及劣排序依次为：江南屯，大顶子山，同江，肇源，三岔河。

3）黑龙江省现行的松花江水质保护措施对松花江地表水水质改善起到了一定的作用。在2003-2010年间，松花江黑龙江段5个断面中江南屯断面水质呈显著好转趋势，其它4个断面水质比较稳定。

[1]中华人民共和国环境保护部.2011中国环境状况公报[R].北京：中华人民共和国环境保护部，2012.

[2]庞振凌，常红军，李玉英，等.层次分析法对南水北调中线水源区的水质评价[J].生态学报，2008，28（4）：1810-1819.

[3]乔俊，岳芳宁，罗水明，等.应用层次分析法综合评价河流沉积物污染状况[J].环境科学研究，2012，25（7）：840-844.

[4]张水珍，刘玲.模糊综合评判法在水质评价中的应用-以松花江流域为例[J].环境科学与管理，2011，36（3）：163-165.

[5]傅金祥，陈喆，马兴冠，等.改良模糊综合评价法在水质评价中的应用[J].环境工程，2011，29（6）：120-127.

[6]郭劲松，王海霞，龙腾锐.人工神经网络在水质规划和管理中的应用[J].重庆环境科学，2002（4）：69-72.

[7]秦昌波，郑炳辉，秦延文，等.渤海湾天津段海岸带水环境质量灰色关联度评价[J].环境科学研究，2006，19（6）：94-99.

[8]徐祖信.我国河流单因子水质标识指数评价方法研究[J].同济大学学报：自然科学版，2005，33（3）：321-325.

[9]徐祖信.我国河流综合水质标识指数评价方法研究[J].同济大学学报：自然科学版，2005，33（4）：482-488.

[10]赵海生，乔俊.丹河晋城段水质评价及变化趋势分析[J].环境科学与管理，2012，37（7）：60-62.

[11]中华人民共和国环境保护部.地表水环境质量评价办法（试行）[S].北京：中华人民共和国环境保护部，2011.

〔责任编辑 杨德兵〕

W ater Quality Assessment and Variation Trend Analysis of Songhuajiang River′s Heilongjiang Section

QIAO Jun，MENG Shuang－ming，LIU Jian－jing，YANG Jia－qi，WANG Xin，GUO Yong
（1.School of Chemical＆Environmental Engineering，Shanxi Datong University，Datong Shanxi，037009；2.Shanghai Institute ofMeasurementand Testing Technology，Shanghai，201203）

This study uses comprehensivewater quality identification indexmethod to evaluate thewater quality of Heilongjiang section of Songhuajiang River based on the observation data of five river segments during 2003－2010.The results showed that the potassium permanganate index and total phosphorus were the main pollutants in Songhuajiang River＇s Heilongjiang section due to their high frequency and degree over the standard.At the same time，the Speraman rank correlation coefficientmethod was applied to analyze the water quality variation trend of the five segments during the past 8 years.The result showed that the water quality of Jiangnantun segmentwas improved intensively.However，the water quality of the four other segments was stable during the past 8 years.

water quality assessment；water quality variation trend；Songhuajiang River

TG161

A

1674－0874（2013）06－0031－03

2013-10-20

山西大同大学博士科研启动基金[2012-B-10]

乔俊（1983-），男，山西大同人，博士，讲师，研究方向：环境化学，污染防治技术；*郭永，男，博士，教授，通信作者。