海宁市地表水水质污染特征分析

刘晓玲 朱云晓 张威 俞佳

摘 要：根据2013-2017年海宁市地面水的监测数据，采用单因子评价法、综合污染指数法、有机污染综合评价法和R型聚类分析法，对海宁地表水现状进行了评价。结果表明：海宁地表水的主要污染因子为NH3-N和TP，其中NH3-N为首要污染因子；近五年来海宁地表水ω值變化范围在0.45-0.72之间，水质由中度污染向轻度污染发展。2014年的A值为3.45，属于中度污染；2013-2017年海宁市地表水有机污染综合指数变化范围在2-3.45之间，处于中度污染向一般状态慢慢变好的趋势。通过R型聚类分析可知，NH3-N和TP、CODCr与CODMn、TP与CODMn呈现明显的相关性。

关键词：海宁市，水质评价，单因子评价法，综合污染指数法，有机污染综合评价，R型聚类分析

基金项目：海宁市科技计划项目（项目编号：2018046）

1 研究背景与目的

近年来，海宁经济快速发展， 水污染问题也日趋严重，本文拟采用单因子评价法、综合污染指数评价法、有机污染综合评价法及R型聚类分析法对2013-2017年海宁市地表水的水质状况和变化趋势进行分析和评价[1]。

2 监测站点的设置

水质监测采样点共设12个，分别为：松木漾桥、双喜桥、嘉兴二县渔坝、许村大桥、水泥厂桥、杭申公路桥、货运中转站、回龙桥、友谊桥、由拳桥、农丰桥、丰士水泥厂桥等。2013至2017年期间，奇数月月初采样一次，即每年采样72个。监测因子主要有：pH，溶解氧（DO）、高猛酸盐指数（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、化学需氧量（CODCr）、总磷（TP）、挥发酚、石油类、氯化物、氟化物等进行分析。

3 分析与讨论

3.1 单因子评价法[2-4]

单因子评价法是将某种污染物实测浓度与该种污染物的评价标准进行比较，以确定水质类别的方法。即将每个水质监测参数与参照水质标准进行比较，以确定水质类别，最后选择其中最差级别作为该区域的水质状况类别。

一般污染物单因子污染指数由下式计算：

pi=Ci/Si （1）

式中：pi为i污染物的单因子污染指数，Ci、Si分别表示i污染物的监测值与标准值。其中，根据功能区定位，评价标准采用《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中的V类水质指标，具体标准值见表1。

另外，DO与pH污染指数具有不同的计算式。

式中：ppHj为j污染物的pH污染指数，pHj为pH实测值，pHsd为评价标准中pH的下限值，pHsu为评价标准中pH的上限值。

为确定海宁市地表水主要污染因子，依据2013-2017年的监测数据，采用单因子评价法进行分析，计算结果见表2。

3.2 综合污染指数法[3-4]

综合污染指数评价法是在单因子评价法的基础上，综合考虑各参与评价的因子对评价对象的综合影响，经过不同方法的数学运算得到一个综合指数。综合指数方法的种类很多，主要方法有均权叠加型指数、均权均值型指数、加权均值型指数、均方根型指数等。在此假设各参与评价的因子对流域水质的贡献相同，故采用均权均值型指数形式，评价公式为：

（6）

式中：Pi为某项污染物i的单因子污染指数；i为污染因子，n为参与评价的污染因子项数。

根据表2的单因子污染指数，计算2013-2017年海宁市地表水的综合污染指数（ω值），综合污染指数污染程度分级标准见表1。

3.3 有机污染综合评价法[5-7]

采用有机污染综合评价法对各监测点的水质进行评价，评价公式为：

（7）

式中：A为有机污染物综合指数，分子为污染物实测浓度年均值，分母为评价标准值，计算结果见表2。

A值法评价分级标准：0～1为良好，1～2为一般，2～3为开始污染，3～4为中等污染，>4为严重污染。

由单因子评价法可知：NH3-N和TP的达标率最低，其中NH3-N的达标率最低，只有63%，而计算方式相同的几种污染物指标中，NH3-N、TP和DO的污染指数较大，其中NH3-N的污染指数最大，为0.92。综合考虑，NH3-N、TP为海宁市地表水主要污染因子，其中NH3-N为首要污染因子。这可能是由于：总磷、总氮是河流、湖泊富营养化的重要指

标[8]。

由表2和图1可知：前三年NH3-N和TP改善明显，而后两年变化差异不显著，说明近几年水质的治理还是取得了很大的成效的；BOD5的变化趋势与CODcr类似，水质指标存在一定的反弹；而CODMn五年来变化无显著性差异，说明这些年来CODMn指标一直未得到有效改善，已成为提升海宁水质的瓶颈。

由综合污染指数法评价可知，近五年来海宁地表水ω值变化范围在0.45-0.72之间，水质一直由中度污染向轻度污染发展，说明这些年水质还是向着好的方向发展的。

由有机污染指数法评价可知：2014年的A值为3.45，属于中度污染；2013-2017年海宁市地表水有机污染综合指数变化范围在2-3.45之间，处于中度污染向一般状态慢慢变好的趋势。其变化趋势与单因子评价法、综合污染指数法的结论基本一致，即：2014年污染较为严重，后面几年水质慢慢变好。

3.4 地表水水质指标的相关性分析

由图2-6可知，各交界断面水质指标中：NH3-N和TP、CODCr与CODMn、TP与CODMn呈现明显的相关性。

研究表明CODCr与CODMn有非常显著的相关性，说明各个河流的水质条件虽各不相同，但其水中还原性物质包括有机污染物和亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等无机物成分的差异性并不显著，水体成分目前相对比较稳定。

从监测结果来看，地表水的主要污染物为总磷、氨氮及化学需氧量，TP与CODMn、TP和NH3-N显著相关表现为有机污染的特征，可能是由于近几年来海宁虽然加大了工业污水治理力度，但大量氮、磷等植物性、矿物等营养物质連续地进入缓流水体，发生富营养化后，形成底泥等沉积物，沉积物中含有一定量的氨、氮、磷等物质，由于积聚的底泥及沉积物中的营养盐逐步释放，在动力作用下再悬浮，不断释放进入水中，导致水体的氨、氮、磷的潜在污染[9]。

3.5 水中挥发酚、石油类、氟化物、氯化物分析

从表3可以看出，虽然石油类、氟化物在2014年出现了反弹，但是从总体上来看2013-2017年挥发酚、石油类、氟化物、氯化物含量总体是呈下降趋势的。

3.6 河道水中氨氮和总磷超标的防治

一是严格控制外源污染。加强对化肥、农药、农膜、饵料、饲料添加剂等农业投入品的监管，禁止将有毒、有害废物用于肥料或造田。合理使用化肥、农药、地膜，做好面源污染和土壤污染治理。同时，采取工程措施、生态措施和农业垦耕相结合的方法治理水土流失，保持土壤养分，控制外源污染。

二是内源治理。内源治理的物理方法包括人工曝气、底泥疏浚和调水等。曝气复氧被认为是治理河道污染的一种有效措施。内源治理的化学方法主要包括强化絮凝、化学氧化和化学沉淀等，目的在于去除水中目标污染物（悬浮物、溶解态磷和氮等），提高水体透明度。但是，以上所采用的化学药剂是否会改变生境，并造成对生物生长的影响等都需进一步研究。生物—生态方法主要包括微生物强化技术、生物膜技术、植物净化技术和生物—生态净化技术。它利用培育的植物或培养、接种的微生物的代谢活动，对水体中的污染物进行转移、转化和降解，改善河流水质，同时构建具有完整营养级结构的水生态系统，从根本上恢复河流系统的健康。

三是外源控制。外源污染包括点源污染（工业污水、生活污水等）和面源污染（初期雨水径流、空气降尘、农业废弃物倾倒等），通过对上述污染的控制，达到对污染的控制要求。

4 结论

1）通过单因子评价法分析，NH3-N、TP为海宁市地表水主要污染因子，其中NH3-N为首要污染因子。

2）通过综合污染指数法和有机污染综合评价法分析，近五年来海宁地表水ω值变化范围在0.45-0.72之间，水质由中度污染向轻度污染发展。2014年的A值为3.45，属于中度污染；2013-2017年海宁市地表水有机污染综合指数变化范围在2-3.45之间，处于中度污染向一般状态慢慢变好的趋势。

3）通过R型聚类分析可知，NH3-N和TP、CODCr与CODMn、TP与CODMn呈现明显的相关性。

4）虽然石油类、氟化物在2014年出现了反弹，但是从总体上来看2013-2017年挥发酚、石油类、氟化物、氯化物含量总体是呈下降趋势的。

参考文献

[1]薛巧英.水环境质量评价方法的比较分析[J].环境保护科学，2004，30（124）：64～67.

[2]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.

[3]陈润羊，花明，涂安国，等.长江流域水质评价的几种方法[J].东华理工大学学报，2008，31（2）：146～151.

[4]Xianbin Liu，Guofeng Li，Zhanguang Liu， et al.Water Pollution Characteristics and Assessment of Lower Reaches in Haihe River Basin[J].Procedia Environmental Sciences，2010（2）：199～206.

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[6]周世嘉，马溪平，徐成斌，等.浑河抚顺段水质有机污染调查及评价[J].环境保护与循环经济，2009，（9）：59～60.

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[8]孙彭力，王慧君.氮素化肥的环境污染.环境污染与防治[J]，1995，17（l）：38～41

[9]孔令雪，孔祥瑞，薛晓玲，李健，导致河道水中氨氮和总磷超标的主要污染物成因及防治[J].农业开发与装备，2017（11）：108.

作者简介

刘晓玲（1984-），女，浙江海宁人，汉族，浙江农林大学硕士研究生，主要从事环境监测与治理研究。