磁湖2011-2015年水质变化趋势分析[]

宋 菁 曹梦璐闫伟伟

（1黄石市环境保护研究所 湖北黄石 435000 2黄石市绿创环保科技有限公司 湖北黄石 435002）

引言

磁湖位于湖北省黄石市城区，是集防洪调蓄、养殖、景观用水等为一体的多功能水资源地。黄石市是一座工业城市，磁湖是早期工业废水和生活污水的纳污水体，长期受到污染，许多学者对磁湖的水环境进行了调查和研究[1-3]，结果显示早期磁湖水质已超出Ⅴ类标准，磁湖底泥重金属污染严重，水体富营养化情况严重。

磁湖目前的水质情况备受关注，本文根据“十二五”期间黄石监测站的监测结果，运用Daniel趋势检验分析磁湖水质的变化情况，为黄石市政府对磁湖的综合整治提供理论依据。

1 分析方法

1.1 数据来源

本研究的时间尺度为2011～2015年，本文数据来自于《黄石市环境质量报告书（2011年-2015年）》。

1.2 评价点及评价项目

磁湖水质监测点共设15个，其中省控点7个，其余8个监测点为市控点。省控点每月监测一次，市控点单月监测一次。评价点选择更具代表性的省控点。

评价项目包括 DO、CODMn、CODcr、BOD、NH3-N、石油类、挥发酚、TN、TP、Chl.a、氟化物等 11 个项目。

1.3 研究方法[4]

衡量环境污染变化趋势在统计上有无显著性，最常用的方法是Daniel趋势检验，它使用了spearman的秩相关系数。给出时间周期Y1…YN，和它们的相应值X，从大到小排列好，统计检验用的秩相关系数按下式计算：

式中：di—变量Xi与Yi的差值；Xi—周期1到周期N按浓度值从小到大排列的序号；Yi—按时间排列的序号。

将秩相关系数rs的绝对值同spearman秩相关系数统计表（表1）中的临界值Wp进行比较。

当rs＞Wp则表明变化趋势有显著意义：

若rs是负值，则表明在评价时段内有关统计量指标变化呈下降趋势；

若rs是正值，则表明在评价时段内有关统计量指标变化呈上升趋势。

当rs＞Wp则表明变化趋势没有显著意义：说明在评价时段内有关统计量指标变化稳定或平稳。

表1 秩相关系数rs的临界值(Wp)

2 结果与分析

2.1 磁湖水质概况

2011-2015年磁湖水质状况见表2。

表2 2011-2015年磁湖水质状况

2011年磁湖水质呈中营养化特征，Ⅲ类水质数据达标率为82%，比2010年下降了0.5个百分点。2012年磁湖水质呈中营养化特征，Ⅲ类水质数据达标率为82%，与2011年相比基本持平。2013年磁湖水质呈中度富营养化特征，Ⅲ类水质数据达标率为86.5%，与2012年相比磁湖水质略有好转。2014年磁湖水质呈轻度富营养化特征，Ⅲ类水质数据达标率为86.3%，总体水质状况与2013年基本持平。2015年磁湖水质呈轻度富营养化特征，Ⅲ类水质数据达标率为88.6%，总体水质状况与2014年相比略有好转。

2.2 水质指标年度变化

选择 DO、CODMn、CODcr、BOD、NH3-N、石油类、挥发酚、TN、TP、Chl.a、氟化物等11项指标，表征磁湖2011-2015年水质状况。其中，DO的年均值为6.7～7.8mg/L，变异系数为0.07；CODMn的年均值为4.8～5.5mg/L，变异系数为0.07；CODcr的年均值为18.7～26.8mg/L，变异系数为 0.14；BOD 的年均值为 5.3～6.5mg/L，变异系数为0.085；NH3-N的年均值为0.34～0.73mg/L，变异系数为0.29；石油类的年均值为0.06～0.2mg/L，变异系数为0.61；挥发酚的年均值为0.001～0.002mg/L，变异系数为0.23；TN的年均值为 1.44～1.93mg/L，变异系数为 0.13；TP的年均值为 0.088～0.127mg/L，变异系数为0.14；Chl.a的年均值为46.9～58.7mg/m3，变异系数为0.093；氟化物的年均值为0.46～0.68mg/L，变异系数为0.15。总体来看，NH3-N、石油类、挥发酚和氟化物年均浓度值的变化较大，DO、CODMn、CODcr、BOD、TN、TP 和 Chl.a 的年均浓度值变化较小。

从各项指标随时间变化的方向（图1）来看，11项指标在2011-2015年期间年均值显示出一定的差异。其中CODMn、NH3-N、石油类、TN、氟化物的变化趋势较明显，整体呈下降的趋势。其余各项指标的变化波动性较强，但总的来说，水质情况趋于好转。为了定量各项水质指标的变化趋势，需要进行进一步的统计检验。

图1 2011-2015年主要水质指标年度变化

2.3 时间序列趋势检验

根据1.3的检验方法，计算出2011-2015年磁湖11项水质指标的变化趋势检验值，Daniel检验结果表明，显著水平为0.05时，只有氟化物表现出显著的变化趋势，其余10项水质指标的变化趋势均不明显。其中氟化物、DO、CODMn、CODcr、NH3-N、TN、TP等7项指标均有好转的趋势，BOD、石油类、挥发酚、Chl.a等4项指标有恶化的趋势。

表3 主要水质指标Daniel趋势检验结果

结语

根据磁湖近五年的水质监测数据，“十二五”期间，磁湖水质略有好转，氟化物、DO、CODMn、CODcr、NH3-N、TN、TP 等 7 项指标均有好转的趋势，水质达标率明显上升，由中度富营养状态转变成轻度富营养状态。但BOD、石油类、挥发酚、Chl.a等4项指标有恶化的趋势，磁湖水污染状况仍不容乐观。