汕头市入海河流水质演变趋势及污染评价

陈秀洪，罗 欢

(珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广州 510635)

入海河口作为河流的终端和海洋的起点，是陆地和海洋相互作用的重点区域。一方面，随着经济高速发展，入海河流水质问题突出，受到越来越多学者的关注。殷小琴等[1]研究表明2019年南通市入海河流受有机物和营养物污染；劳齐斌等[2]指出2018年北部湾入海河流营养盐通量显著升高；全玉莲等[3]研究发现大蒲河、汤河、新开河、洋河、戴河和石河等主要入海河流呈现不同程度的有机污染和富营养状态。另一方面，入海河流作为陆源污染向海域输送的重要途径，对海洋生态环境影响显著。刘静等[4]指出我国海洋环境污染物约有80%以上来自陆源，其中绝大部分通过河流输入；武暕等[5]指出辽宁省入海河流携带的污染物浓度远高于近岸海域，可能对近岸海域水质安全造成威胁；曹西华等[6]认为秦皇岛沿岸褐潮暴发区的生源要素变化与入海河流污染物排放存在显著性相关；李飞等[7]发现影响海州湾水质的主要污染源为临洪河口的陆域污染。

近年来，生态环境部强调，“十四五”期间海洋保护要突出抓好“美丽海湾”建设，扎实推动海湾生态环境质量改善，打造“水清滩净、岸绿湾美、鱼鸥翔集、人海和谐”的美丽海湾。《广东省沿海经济带综合发展规划(2017—2030年)》明确，实施陆源污染防治与海洋环境整治并举，建立陆海环境保护长效机制，推进沿海经济带生态文明建设，打造陆海关系、人海关系和谐，生态环境优良的示范区；构建“一心两极双支点”，东极以汕头为中心，打造粤港澳大湾区辐射延伸区；统筹“六湾区一半岛”，将大汕头湾区打造成粤台海洋产业合作的桥头堡、广东重要的国际港、物流中心和海洋产业基地。随着湾区经济、美丽海湾、现代化沿海经济带等发展战略的提出，明确汕头市主要入海河流水质的主要污染物，分析水质演变趋势及污染状况，对近岸海域生态环境保护和经济发展具有重要指导意义。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区概况

汕头市(116°14′40″～117°19′35″E，23°02′33″～23°38′50″N)位于中国东南部沿海，地处“大珠三角”经济圈的重要节点，是厦漳泉三角区、珠三角和海峡西岸经济带的重要连接点，拥有亚太地缘门户的独特区位优势。全市陆域总面积约为2 245 km2，海岸线约为289 km，天然海湾及良港众多，如汕头港、田心湾、海门湾、广澳湾、北山湾、外海湾、金狮喉湾、莱芜湾等。

汕头市地势北高南低，西高东低，倚山临海，位于韩江、榕江、练江下游的三角洲河网区。韩江发源于河源市紫金七星岽，全长为470 km，集水面积为30 112 km2，上游梅江在大埔三河坝和汀江汇合成韩江，流经潮州分东溪(莲阳河)、西溪和北溪流入汕头市境，西溪在汕头市境内再分梅溪河、新津河、外砂河。榕江发源于陆丰市百花园，全长为175 km，集水面积为4 408 km2，干流南河在揭阳双溪咀与支流北河汇合为榕江，流经汕头市潮阳区，在关埠注入牛田洋，经汕头港后流入南海。练江发源于普宁寒妈径，河长为71.8 km，集水面积为1 354 km2，流经潮阳，由海门湾出海。

1.2 数据来源

汕头市入海河流水质监测数据来源于广东省生态环境厅公众网(http://gdee.gd.gov.cn/)公布的2015—2020年入海河流逐月水质监测信息，其中，位于汕头市的监测站点共计4个，分别为莲阳桥闸断面、外砂断面、地都断面、海门湾桥闸断面，水质监测断面分布见图1，断面基本情况见表1。按所属流域划分，莲阳桥闸断面、外砂断面均位于韩江流域，分别处于莲阳河和外砂河，地都断面位于榕江流域，海门湾桥闸断面位于练江流域。根据《2019年汕头市水资源公报》，莲阳河、外砂河、榕江、练江入海水量分别为83.09亿m3、98.05亿m3、48.59亿m3、14.43亿m3，占汕头市入海水量的72.34%。本研究选取水质指标包括生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)。

图1 汕头市入海河流水质监测断面分布示意

表1 水质监测断面基本情况

1.3 研究方法

1.3.1季节性Kendall检验法

汕头市地处亚热带季风气候区，河流径流量季节特征明显，污染物浓度值受河流径流量影响较大，本研究采用季节性Kendall检验法进行水质时间变化趋势分析。季节性Kendall检验法最早由Rebert等[8]提出，具体计算过程可参考相关文献[9]。该方法通过比较历年相同月份的水质资料，避免了由于河流径流量季节周期变化对以浓度为单位的水质指标检测值产生的影响。当序列显著性水平小于等于0.01时，表明序列变化趋势为高度显著，当序列显著性水平大于0.1时，表明序列变化趋势不显著，当序列显著性水平介于0.01和0.1时，表明序列变化趋势为显著。

1.3.2污染指数法

采用单因子污染指数法[10]对汕头市入海河流水质进行评价，计算公式为：

(1)

式中：

Si——单因子污染指数，当Si>1，表明该水质指标超过了规定的水质标准限值，Si越大表明相应指标超标越严重；

ρi——某一水质指标质量浓度的实测值；

ρs0——某一水质指标质量浓度的标准值。

单因子污染指数仅能反映某一污染物的污染程度，采用内梅罗综合污染指数对监测断面整体污染状况进行评价，计算公式为：

(2)

式中：

IP——内梅罗综合污染指数；

Iimax——所有评价因子中污染指数最大值;

I——所有评价因子的单因子污染指数平均值。

内梅罗综合污染指数等级分级标准见表2。

表2 内梅罗综合污染指数分级

2 结果与分析

2.1 水质时空演变趋势

2.1.1水质时间变化趋势

统计2015—2020年汕头市入海河流监测断面逐月水质数据，时间变化趋势分析结果见表3。汕头市入海河流水质指标中TP和NH3-N浓度下降趋势最为显著，75%监测断面浓度显著下降，其余断面变化趋势不明显。其次为BOD5和TN，50%监测断面浓度显著下降，地都断面BOD5和TN浓度呈现显著上升趋势，其余断面变化趋势不明显。海门湾桥闸断面COD浓度显著下降，其余断面变化趋势不明显。

表3 监测断面水质时间变化趋势分析结果

从流域看，练江流域水质好转效果最为明显，各项水质指标浓度均显著下降；韩江流域水质有所好转，主要体现在氮磷指标浓度显著下降；榕江流域受BOD5和TN浓度显著上升的影响，水质浓度有恶化趋势。

2.1.2水质空间分布特征

统计2015—2020年汕头市入海河流监测断面逐月水质类别，空间分布特征见图2。汕头市入海河流TN指标空间差异小，韩江、榕江和练江流域普遍呈现为Ⅴ类及劣Ⅴ类，其中，莲阳桥闸断面、外砂断面、地都断面、海门湾桥闸断面TN指标为Ⅴ类及劣Ⅴ类的发生比例分别为87.5%、62.5%、100%和100%。其他水质指标(DO、BOD5、COD、NH3-N、TP)空间差异大，练江流域明显劣于榕江流域和韩江流域，莲阳桥闸断面和外砂断面其它水质指标普遍呈现为Ⅰ～Ⅱ类，发生比例分别为83.3%～100%和97.2%～100%；地都断面其它水质指标普通呈现为Ⅰ～Ⅲ类，发生比例为82.7%～93.3%；海门湾桥闸断面其它水质指标普遍呈现Ⅴ～劣Ⅴ类，发生比例为65.3%～79.2%。

2.2 入海河流污染状况

根据广东省生态环境厅公布的《广东省水环境功能区划》河流部分的水质控制目标，可知汕头市各入海河流监测断面的水质控制目标，其中，莲阳桥闸、外砂断面为II类，地都断面为III类，海门湾桥闸为V类。按照《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)，计算2015—2020年汕头市4个入海河流水质监测断面BOD5、COD、NH3-N、TN和TP污染指数，对汕头市入海河流有机污染、氮磷污染情况进行分析。

2.2.1有机污染状况

统计2015—2020年汕头市入海河流水质监测断面的COD和BOD5的单因子污染指数(见图3)，在4个入海河流监测断面中，除海门湾桥闸外，其他断面的COD和BOD5近6 a污染指数均小于1，符合其水环境功能区水质控制标准。海门湾桥闸断面COD和BOD5的污染指数分别从2015年的2.8、3.0逐年下降至2020年的0.7、0.5，有机污染改善效果突出。

2.2.2氮磷污染状况

统计2015—2020年汕头市入海河流水质监测断面的NH3-N、TN和TP的单因子污染指数(如图4所示),TN超标最为严重，2015—2020年污染指数在4个断面均超标，莲阳桥闸断面和海门湾桥闸断面污染指数呈现下降趋势，分别从2015年的4.7和5.7下降至2020年的3.4和2.4，外砂断面和地都断面TN污染指数呈现波动变化，分别介于2.9～3.9和2.7～3.2。近6 a来，除海门湾桥闸外，其他断面的NH3-N和TP污染指数基本均小于1，污染情况较轻。海门湾桥闸断面NH3-N和TP污染指数分别从2015年的4.4、2.5下降至2020年的0.7、0.4，二者污染改善效果突出。

2.2.3综合污染程度

统计2015—2020年汕头市入海河流水质监测断面的综合污染程度(见表4)，考虑4指标(BOD5、COD、NH3-N、TP)情况下，除海门湾桥闸断面外，其他断面近6 a水质均为清洁状态，海门湾桥闸断面内梅罗综合指数从2015年的3.9下降至2020年的0.6，水质污染程度从重度污染提升至清洁水平；考虑5指标(BOD5、COD、NH3-N、TN、TP)情况下，受TN影响，汕头市入海河流水质均呈现不同程度的污染状态。近6 a来，莲阳桥闸断面、外砂断面、地都断面内梅罗综合指数介于2～3，以中度污染为主；海门湾桥闸断面内梅罗综合指数介于2～5，以重度和中度污染为主。

表4 汕头市入海河流水质综合污染程度

3 结语

1) 2015—2020年汕头市入海河流TP和NH3-N浓度下降趋势最为明显，其次为BOD5和TN，COD浓度仅练江流域海门湾桥闸断面呈现显著下降，其余断面变化趋势不明显。

2) 汕头市入海河流TN指标空间差异小，普通呈现为Ⅴ类及劣Ⅴ类；其它水质指标空间差异大，韩江流域莲阳桥闸断面和外砂断面呈现Ⅰ～Ⅱ类，榕江流域地都断面呈现Ⅰ～Ⅲ类，练江流域海门湾桥闸断面呈现Ⅴ～劣Ⅴ类。

3) 练江流域水质好转效果最为明显，各项水质指标浓度均高度显著下降；韩江流域水质有所好转，主要体现在氮磷指标浓度显著下降；榕江流域受BOD5和TN浓度显著上升的影响，水质有恶化趋势。

4) 汕头市入海河流关键污染因子为TN。近6 a练江流域以重度和中度污染为主，韩江流域和榕江流域以中度污染为主。若不考虑TN，练江流域综合污染程度从2015年的重度污染好转至2020年的清洁状态，韩江流域和榕江流域综合污染指数均小于1，符合对应水环境功能区水质控制标准。