黔东南州2015—2020年水质变化趋势分析

邓文俊 李 敏 刘 霄 赵逸羽

(贵州省环境科学研究设计院，贵阳 550081)

黔东南苗族侗族自治州位于贵州省东南部，地处云贵高原向湘桂丘陵盆地过渡地带，总体地势西、南、北面高而东部低。东邻湖南，南接广西，与本省黔南、铜仁、遵义毗邻。境内东西宽220 km，南北长240 km，总面积30 337 km2。全州多年平均地表水资源量为165亿m3。境内有清水江、舞阳河、都柳江三大干流，分别发源于黔南州的贵定、瓮安、独山县境，集支流2 900多条，呈树枝状分布。清水江是贵州省境内的第二大河流，也是长江上游的重要支流，州内流域面积14 469 km2，主河道长372 km，主要支流有六洞河、重安江、巴拉河、亮江等。都柳江州内流域面积9 095 km2，主河道长141 km。舞阳河州内流域面积5 262 km2，主河道长166 km,较大的支流有龙江河、车坝河两条。

近年来，黔东南州开展了长江生态环境保护修复驻点跟踪研究工作。本文收集近6年来水质监测断面数据，开展水质变化趋势的回顾性分析，以流域内各级河流水质提升和TP等主要污染物控制为目标，对水质改善达标、污染防治和生态修复有着重要而深远的意义。

1 研究数据

1.1 数据来源

资料来源于黔东南州环境监测中心站2015-2020年度《环境质量报告书》，选取共计6年的地表水水质监测数据。

1.2 监测断面

黔东南州境内3大主要河流清水江、舞阳河和都柳江分属沅江水系和柳江水系，共布设29个监测断面，其中9个国控、12个省控、8个州控。按水体统计，清水江18个断面，都柳江4个断面，舞阳河7个断面，地表水环境质量功能为Ⅱ-Ⅲ类。具体断面分布情况见图1。

图1 黔东南州水质监测断面分布图

1.3 评价项目

参照《地表水环境质量评价方法》(试行)，根据黔东南州水质的实际情况，此次评价从各断面的水质监测数据中选取的项目为《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1中除水温、pH值、溶解氧、总氮和粪大肠菌群外的19项。水温、总氮、粪大肠菌群仅作为参考评价项目，pH值未超标，溶解氧基本稳定在Ⅰ类标准，评价项目可反映水质的污染程度。

2 评价方法

流域水质评价的方法较多[1]，目前常用的水质评价方法有单因子评价法、水质指数法[2]、主成分分析法[3-4]、模糊数学评价法[5]、层次分析法[6-7]等。单因子评价法是我国《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中规定的评价方法，即以水质最差单项指标所属的类别来确定水体综合水质类别[8]。水质指数法使用简单，评价结果直观精确，能较为完整地反映地表水的污染程度，在国内外应用广泛[9]。

单因子评价法以最差水质判定水体类别，存在过保护问题，并且单因子评价法只能对水体类别定性判断，不能对相同水质进行优劣比较，而内梅罗综合污染指数法能够解决以上2个问题[10]。

对流域水质中污染物变化趋势分析采用Spearman秩相关系数法。秩相关系数常用于检验水质指数与其相应时间序列间的相关性，从而判断水质序列在时间序列上是否存在变化趋势[11]。

2.1 内梅罗污染指数法

内梅罗指数是一种兼顾极值或称突出最大值的计权型多因子环境质量指数。既能突出水质污染指数最大的因子对总体水质的作用，又能反映水体污染的总体程度，是目前国内外常用的综合污染指数计算方法[12-13]。

计算公式如下：

式中：Ci—第i项评价因子的实测值；

Cio—第i项评价因子的标准值；

Ii—第i项评价因子的污染指数；

Iave—所有评价因子污染指数的平均值；

Imax—所有评价因子污染指数的最大值；

P—内梅罗污染指数。

其中评价因子的标准值采用《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中的Ⅲ类标准值。计算后，根据P值大小可以确定其污染程度，当P<1时，水质级别为清洁，当P≥1时，水质受到一定程度的污染。

2.2 Spearman秩相关系数法

衡量环境污染变化趋势通常采用Daniel的趋势检验，它使用了Spearman秩相关系数法[14]。给出时间周期Y1…YN，和它们的相应值X(即年均值X1…XN)，从小到大排列好，统计检验用的秩相关系数按下式计算：

式中：rs—秩相关系数；

N—时间周期(2015-2020年)；

di—变量Xi和变量Yi的差值；

Xi—周期i到周期N浓度值由小至大排列的序号；

Yi—按时间排列的序号。

将秩相关系数的绝对值同Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp进行比较，如果|rs|>Wp，则表明变化趋势有显著意义；如果|rs|≤Wp，则表明变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内水质变化稳定。如果rs是负值，则表示统计指标变化呈下降趋势；如果rs是正值，则表示统计指标变化呈上升或加重趋势。

3 结果与分析

3.1 评价结果

2015—2020年，黔东南州29个断面均采用内梅罗污染指数法进行水质评价，得到P值如表1所示。

表1 黔东南州监测断面内梅罗综合评价结果

黔东南州3大主要河流中都柳江水质状况最好，4个断面6年来内梅罗污染指数均稳定在0.32以下，舞阳河干流和各支流6年来内梅罗污染指数均稳定在0.41以下，水质清洁。采用单因子评价法对都柳江和舞阳河流域的11个断面进行评价，得到水质类别为Ⅱ类或Ⅰ类，水质状况稳定为优。

湾水和重安江大桥断面位于清水江上游左岸一级支流重安江，2015年，湾水的内梅罗污染指数达到10.99，重安江大桥内梅罗污染指数达到14.7，水质严重污染，最大污染因子是TP。在各级政府及相关部门的有效治理下，2016—2017年水质逐年转好，湾水的内梅罗污染指数分别降到0.84、0.53，水质清洁，重安江大桥的内梅罗污染指数分别降到1.86、1.21，水质轻度污染。2018—2020年，湾水的内梅罗污染指数稳定在0.31，重安江大桥的内梅罗污染指数在0.32～0.61范围内，水质清洁。

2015年，位于重安江下游清水江干流上游的旁海断面内梅罗污染指数为5.25，水质严重污染，清水江中游的施洞、猫鼻岭下寨、革东断面，内梅罗污染指数分别为1.95、1.73、3.38，水质分别为轻度污染和重度污染，其中最大污染因子是TP。2016—2020年，4个断面的内梅罗污染指数均在0.49以下，水质清洁。清水江其余断面2015—2020年的内梅罗污染指数均小于0.7，清水江上游和中下游流经麻江县、凯里市、锦屏县和天柱县的干流及巴拉河、六洞河、亮江等支流6年来水质相对较好。

3.2 水质变化趋势

采用Spearman秩相关系数法对黔东南州2015—2020年各年度水质的内梅罗污染指数进行趋势分析，结果见图2所示。

图2 Spearman秩相关系数检验值统计

取显著水平为0.05，当N=6时，临界值Wp=0.829；当N=5时，临界值Wp=0.9。因天堂断面2015年未做监测，所以天堂的N值取5。

由图2可以看出，清水江的平敏大桥、兴仁桥、重安江大桥、旁海、施洞、茅坪、白市、湾水和都柳江的新华断面rs<0且|rs|>Wp，说明内梅罗污染指数呈显著下降趋势，其余20个断面的水质变化没有显著意义。29个断面大部分没有明显变化，占比69%，有明显变化的断面都呈下降趋势，占比31%。分水体来看，清水江断面有显著变化趋势占比44.4%，无显著变化趋势占比55.6%；都柳江断面有显著变化趋势占比25%，无显著变化趋势占比75%；舞阳河断面全部没有显著变化。总体呈下降趋势的断面居多，极少部分出现上升，说明黔东南州水质处于整体稳定状态，同时具备改善趋势。

3.3 主要污染物变化趋势及成因分析

通过分析计算，黔东南州水体主要污染物是TP、COD、NH3-N和氟化物。采用Spearman秩相关系数法计算出2015—2020年各断面主要污染物年均浓度的变化趋势检验值，如表2所示。

表2 黔东南州主要污染物浓度变化趋势检验成果

从TP浓度来看，29个监测断面中有9个呈显著下降趋势，占31%；1个呈显著上升趋势，占3.4%；19个断面无显著变化趋势，占65.5%。有显著变化趋势的断面数占34.5%，全部在清水江，其中除巴米呈显著上升趋势，其余都呈显著下降趋势，集中在重安江河段和清水江干流中下游。巴米断面位于清水江下游左岸一级支流六洞河，从6年来各月水质监测数据来看，巴米的TP浓度在0.01～0.12 mg/L范围内，水质类别达到Ⅲ类以上，从时间分布看，丰水期的浓度略高。

从COD浓度来看，29个监测断面中有13个呈显著下降趋势，占44.8%；16个断面无显著变化趋势，占55.2%。

从NH3-N浓度来看，29个监测断面中有17个呈显著下降趋势，占58.6%，集中在清水江和舞阳河；12个断面无显著变化趋势，占41.4%。

从氟化物浓度来看，29个监测断面中有10个呈显著下降趋势，占34.5%，全部集中在清水江；19个断面无显著变化趋势，占65.5%。

分水体来看，清水江主要污染物浓度有显著变化趋势断面多于无显著变化趋势断面；有显著变化趋势的断面除巴米外，其余都呈下降趋势；巴米的

TP浓度虽然呈上升趋势，但TP浓度年均值均符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类标准。都柳江主要污染物浓度多数变化趋势不明显，仅新华和榕江断面COD浓度呈显著下降趋势，水质状况较稳定。舞阳河无显著变化趋势断面多于有显著变化趋势断面，污染状况逐渐减轻。

清水江主要污染指标逐年向好趋势明显，主要得益于清水江流域上游磷污染治理。清水江一级支流重安江因常年受上游福泉市境内磷化工企业TP、氟化物污染，其中又以TP污染为主，导致清水江流域水体存在一定污染。近年来，省环保厅、县(市)政府和企业已投入至少2.4亿元用于生产废水处理、磷石膏渣场防渗、磷石膏废水回用管线建设及厂区防渗等治理工作。同时，黔南州和黔东南州携手实施清水江流域规划保护管理，加大了水环境综合整治力度，重安江TP超标由以前的数十倍降为现在的稳定达标，治理成效显著。

3.4 受污染断面及污染成因分析

黔东南州的受污染断面都集中在清水江流域，按河流流向排序，包括重安江大桥、湾水、旁海、施洞、猫鼻岭下寨和革东断面，其中施洞、猫鼻岭下寨和革东断面位于清水江中游，受污染程度大大低于前3个断面。对重安江大桥、湾水和旁海3个严重污染断面2015-2020年各月的主要污染物平均浓度对比分析，结果如图3所示。

图3 严重污染断面主要污染物浓度月际变化

TP：3个断面浓度1-6月随雨季缓慢波动、升高，6月到达峰值，到7月迅速降低，7-9月是平稳期，10月小幅度升高，11月回落进入平稳期。

COD：重安江大桥在6月大幅度上升，7月迅速回落，8月反弹回升至年内最高点，之后回落进入平稳期；湾水进入5月迅速上升，6月到达最高点，之后大幅度下降，9月回落至前期水平保持平稳；旁海表现较平稳，其中有小幅度上下交替波动，6月处于浓度最高点。

NH3-N：重安江大桥在2月升到年内最高点，3月迅速降到最低点，4-5月反弹回升，7月再次回落到最低点后进入平稳期，12月至翌年1月开始小幅度上下波动；湾水和旁海1-3月从年内最高点开始明显下降，4月上升，湾水5-6月下行再上升；7月2个断面大幅下降，旁海9月有小幅度回弹，10月降到最低点之后连续上升，湾水则9月到达最低点，之后缓慢上升。

氟化物：3个断面6月达到年内峰值，7月剧烈下降后进入平稳期；重安江大桥从4月开始上升，湾水从3月开始上升，旁海直到5月都保持平稳。

总体来看，3个断面的TP、氟化物浓度变化特征基本相似，上半年高于下半年，其中重安江大桥的浓度水平最高，其次是湾水，旁海的浓度水平最低，反映出污染源位于重安江大桥上游的福泉市境内。各污染物浓度都呈现雨季升高的特征，反映出污染物会随雨水径流进入河流，位于上游的重安江大桥最为明显。2015年主要污染物中TP污染最为严重，污染来源于重安江上游福泉市境内磷化工企业，主要为贵州川恒化工有限责任公司和瓮福(集团)有限责任公司两个大型磷石膏堆场，大量酸性工业废水流入重安江，沿河而下汇入清水江，造成清水江的水质污染。2020年，所有河段的主要污染物都达到规定标准。

4 结论

(1)黔东南州总体水质较好，2015—2020年内梅罗指数小于1，水质级别为清洁的断面占总断面数的79.3%。“十二五”末期，水质清洁的断面为22个，占总断面数的78.6%；“十三五”期间，水质清洁的断面为28个，占总断面数的96.6%，同比“十二五”末期上升18个点。

(2)对黔东南州各断面内梅罗污染指数进行趋势分析，31%的断面呈显著下降趋势，69%的断面无显著变化趋势，3大主要河流水环境质量呈现明显好转状态。

(3)黔东南州水体中主要污染物是TP、COD、NH3-N和氟化物，对各断面主要污染物浓度进行趋势分析，全州以无显著变化趋势为主，有显著变化趋势的指标大部分呈下降趋势，黔东南州主要污染物指标均有好转的趋势。

(4)2015年重安江和清水江中上游水质污染严重，最大污染因子是TP，最大值断面在重安江大桥，污染主要来源于上游黔南州福泉市境内磷化工企业的大型磷石膏堆场，在政府和各级主管部门的严格监管和治理下，入该河段主要污染物TP及COD、NH3-N、氟化物浓度逐年递减，水质向好趋势明显，近3年来水质级别全部稳定为清洁，可见治理工程在改善重安江和清水江水质状况方面是卓有成效的。

(5)由于环境监测能力不足，黔东南州水质监测在一些区域和领域还存在不到位和空白，境内地表水监测只覆盖到大的河流、水系，为了更全面地掌握水质污染情况，进一步保护黔东南州水资源，建议对州内一些主要小支流增加监测点和监测项目。