清涧河2018—2020年水质变化特征及污染评价

＊梁丽娥 刘美琪

（延安大学建筑工程学院 陕西 716000）

水是一切生物赖以生存的物质基础，是国民经济可持续发展不可或缺的重要资源[1]。近年来随着经济快速发展和人类活动加剧，入河污染物不断增加，导致河流水体恶化，水生态环境受到威胁。学者们针对河流污染特征[2-3]、污染成因[4-5]、水质评价[6-7]、水体修复[8-9]进行了大量的研究，为河流水体治理及生态环境修复做出了巨大贡献。清涧河作为黄河的一级支流，为延安市经济发展和居民生活提升做出了巨大贡献。近年来随着经济发展和人类活动加剧，入河污染物不断增加，水质恶化，生态环境受到威胁。为了解清涧河水质状况，分析2018—2020年各水质指标变化特征，并运用综合污染指数法进行污染程度评价，旨在弄清清涧河污染现状，对清涧河污染治理和水生态修复具有重要的意义。

1.材料与方法

(1)研究区概况

清涧河流域地处延安市东北区域，属入黄河一级支流，发源于子长市李家岔乡周家崄，古称辱（溽）水、秀延水、吐延川，在清涧县以上称秀延河，以下始称清涧河。清涧河在子长县以上为上游段，清涧县（榆林市）为中游段，延川县以下为下游段。延安市清涧河境内流程137km，流域面积达3018.42km2。流域内有子长、延川两个水文站，年平均降雨量分别为510.9mm和488.7mm，平均径流量分别为3963.6万立方米和14111万立方米。清涧河流域属温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季气候炎热，降雨集中，年平均气温9.9℃，年日照时数2448.6h，年平均风速1.7m/s。主要入河支流有中山川、永坪川、拓家川等8条。

(2)样品采集与处理

选取清涧河出境断面杨家畔断面为控制监测点，如图1所示。2018—2020年连续监测三年，样品采集时利用GPS定位，在每个采样点水面以下0.5m处采集水样1000ml，并利用梅特勒（SG8-ELK，SG9-ELK）多参数笔现场测定pH、电导率、水温、溶解氧等水体理化参数。总氮（TN）浓度采用碱性过硫酸钾消解—紫外分光光度法测定，总磷（TP）浓度采用钼锑抗分光光度法测定[10]。

图1 采样点图

(3)评价方法

①单因子评价法

单因子评价法是对单个污染因子进行单独评价，无量纲，是最简单的水质评价方法，但是该方法具有“一票否决”的特点，难以客观反应水环境质量[11]。计算公式如下：

式中：m—单因子指数，m＞1表示该指标超标，水体污染，m≤1，表示该指标未超标，水体未受污染[12]；Ci—第i项因子的实测值；C0—第i项因子的标准值，本文采用地表水Ⅲ类水质标准。

②综合污染指数法

综合污染指数法是以《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）为评价标准，先计算出单因子污染指数，再计算综合污染指数，进而判别水体受污染程度[13-14]。计算公式如下：

式中：Ci—某污染物实测浓度；Si—相应类别标准值，本文采用地表水Ⅲ类水质标准；Pi—第i种污染物单项污染指数；P—综合污染指数，分级标准见表1。

表1 综合污染指数P分级标准

2.结果与讨论

(1)清涧河水质变化特征

清涧河2018—2020年水质变化如表2和图2所示。COD变化范围为10～44mg/L，BOD5变化范围为2.20～9.30mg/L，NH4-N变化范围为0.03～10.60mg/L，TP变化范围为0.04～0.6mg/L，TN变化范围为1.57～17.7mg/L。根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）。

表2 清涧河2018—2020年各水质指标含量

2018年清涧河水质为劣V类，COD年平均值为22mg/L，BOD5年均值为4.23mg/L，NH4-N年均值为2.15mg/L，TP年均值为0.22mg/L，TN年均值为7.18mg/L；2019年水质亦为V类水质，COD年平均值为22.33/L，BOD5年均值为3.8mg/L，NH4-N年均值为2.05mg/L，TP年均值为0.20mg/L，TN年均值为6.98mg/L；2020年年均水质达到Ⅲ类，COD年平均值为18.42mg/L，BOD5年均值为3.26mg/L，NH4-N年均值为0.81mg/L，TP年均值为0.14mg/L,TN年均值为6.26mg/L。从图2可以看出，2018—2020年各水质指标变化趋势基本一致，枯水期水质总体较差，各年1—6月水质均为V类到劣V类，枯水期河道基流小，水体自净能力差，环境容量低；加之陕北特殊的地理条件，居民沿河而居，生活污水、畜禽养殖污废水、农业种植污染物等随径流入河，同时当地环保基础设施和居民环保意识有待进一步提升。综上因素导致1—6月各水质指标含量高，水质差。

图2 2018—2020年BOD5和NH4-N变化趋势

图3 2018—2020年COD和TP变化趋势

图4 2018—2020年TN变化趋势

(2)清涧河水质污染评价

①单因子评价法

利用单因子评价法对清涧河水质进行评价，结果如表3所示。2018年各污染因子m平均值均大于1，表明水体受到污染，主要污染因子为TN。2019年各污染因子m平均值除BOD5外均大于1，表明水体受到污染，主要污染因子也为TN。2020年各污染因子m平均值除TN外均小于1，水环境质量有所改善，但TN污染较为严重。因此在河流治理过程中，应减少N源输入，提升水质。

表3 单因子评价结果

②综合污染指数法

利用综合污染指数法对清涧河水质进行评价，2018—2020年综合污染指数P的变化范围为0.86～7.13，平均值为2.28，呈现严重污染状态。从图5可以看出，综合污染指数总体呈现下降趋势，说明水质不断好转。综合污染指数P变化趋势与各水质指标变化趋势基本一致，在年内枯水期较高，丰水期较低，主要因为丰水期雨量充沛，河道生态基流较大，水体自净能力提高。2018年综合污染指数P变化范围为1.02～7.13，平均值2.74，呈现严重污染状态；2019年综合污染指数P变化范围为1.12～5.36，平均值2.53，呈现严重污染状态；2020年综合污染指数P变化范围为0.86～3.27，平均值1.92，呈现严重污染状态，但是较2018年和2019年，综合污染指数P明显下降，主要因为近几年环保措施不断加强，居民环保意识逐渐提升，入河污染物减少，水质明显提升。2020年10月清涧河综合污染指数P最小，为0.86，呈现污染状态。因此，2018年到2020年，清涧河水质不断提升，但是仍呈现污染状态，应高度重视，加大治理措施，加强清涧河水生态修复与水环境保护。

图5 清涧河综合污染指数P变化特征

3.结论

对清涧河2018—2020年水质变化特征进行分析，COD变化范围为10～44mg/L，BOD5变化范围为2.20～9.30mg/L，NH4-N变化范围为0.03～10.60mg/L，TP变化范围为0.04～0.6mg/L，TN变化范围为1.57～17.7mg/L。根据《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），2018年水质为劣V类，2019年水质为V类，2020年水质达到Ⅲ类，各水质指标在枯水期含量较高，丰水期含量较低，水质总体较差。对清涧河水质进行评价，单因子评价法显示2018—2020年清涧河处于污染状态，主要污染物为TN。综合污染指数法显示，2018—2020年综合污染指数P的变化范围为0.86～7.13，平均值为2.28，呈现严重污染状态。综合污染指数P总体呈现下降趋势，变化特征与各水质指标一致，枯水期＞丰水期。2018年到2020年，清涧河水质有所提升，但是仍呈现污染状态，应高度重视，加大治理措施。