近海流域溶解氧的影响因素分析

张 悦

（1.广东省环境科学研究院；2.广东环科院环境科技有限公司，广州 510700）

溶解氧是反映水体健康水平的重要参数，在地表水体的生物化学循环中起关键作用。由于污染负荷不断地排入河湖中，水体富营养化、缺氧已成为河流面临的严峻生态环境问题。水体处于厌氧状态，会导致水体中大量生物死亡，微生物无法正常进行新陈代谢，以致产生甲烷、氨气等[1]。陈前等[2]从物理、化学、生物等角度研究河流的耗氧过程，分析河湖溶解氧的变化规律。结合众多研究结果，溶解氧浓度是水体温度分层、外源污染负荷、水体营养盐浓度等因素综合作用的结果。近几十年来，全球范围内低氧事件频发，大多数低氧事件出现在河口、海岸、峡湾等地[3]。本文以广东省某近海河段为例，对感潮河段溶解氧浓度变化展开分析。

1 数据分析方法

综合污染指数是评价水环境质量的一种重要方法。单因子污染指数采用式（1）进行计算。水质综合污染指数是在单因子污染指数评价结果的基础上计算得到的，n项污染物的综合污染指数采用式（2）进行计算。

式中：Pi为单因子污染指数；Ci为第i项污染物的实测浓度；Si为第i项污染物的标准值；Pn为n项污染物的综合污染指数。

2 结果与分析

2.1 耗氧污染物的影响

污染物的输入是造成溶解氧浓度降低的原因之一，污染物浓度的升高会促进水体中各有机物和无机物的耗氧反应。如图1所示，溶解氧浓度与多个污染指标有明显相关性。皮尔逊相关性分析结果如表1所示，溶解氧浓度与高锰酸盐指数、氨氮、总磷3 个指标的综合污染指数呈负相关，显著性系数P为0.006，呈显著相关，相关系数r为-0.221，相关性较强。其中，高锰酸盐指数与溶解氧的相关系数r为-0.537，相关性最强，说明高锰酸盐指数是导致该近海河段溶解氧超标的主要耗氧污染物。

图1 2023年1—5月近海河段水体溶解氧及其影响因子的浓度变化

表1 各影响因子与近海河段溶解氧浓度的相关性分析结果

2.2 降雨的影响

如图2所示，溶解氧浓度与降雨量有明显相关性。采用皮尔逊相关系数分析近期溶解氧日均值变化，如表1所示。溶解氧日均浓度与日均降雨量呈负相关，显著性系数P在0.05 级别，显著相关，即出现集中且强度较大的降雨时，溶解氧日均浓度会明显降低。降雨量增大时，雨水径流量增大，管网溢流、地面径流污染等因素使得雨水径流裹挟大量的有机物汇入河流，加大流域的有机负荷。降雨期间，冲淤过程使得河底淤泥被卷吸至水体中，水体有机质浓度急剧升高，暴雨突发事件也会导致水体上下层交换剧烈，造成水体缺氧。

图2 2023年1—5月近海河段降雨量、水温与溶解氧浓度变化趋势

2.3 水温的影响

水温是影响溶解氧浓度的重要因素之一。如图2所示，2023年1—5月，近海河段水温呈上升趋势。根据皮尔逊相关性分析（见表1），近海河段溶解氧浓度与水温的变化趋势总体上呈负相关，显著性系数P为0.000，相关系数r为-0.614，相关性显著。水体温度上升，会降低饱和溶解氧浓度，水温对微生物分解有机物的反应速率有显著影响，温度越高，水体污染物耗氧速度越快，随着季节变化，温度升高会导致溶解氧超标风险增加。

2.4 潮汐的影响

如图3所示，近海河段溶解氧和电导率呈显著的正相关。根据皮尔逊相关性分析（见表1），近海河段溶解氧浓度与电导率的显著性系数P在0.01 级别，相关系数r为0.800，相关性极为显著。断面距离入海口较近，受到的潮汐作用较显著，潮汐携带的大量氯离子导致该站点电导率增加。潮汐可以促进水体混合，进而缓解水体低氧问题。但是，研究河段位于多支流交汇处，接纳上游各支流的大量污染物，水体耗氧过程占据主导地位，导致溶解氧浓度下降。

图3 2023年1—5月近海河段电导率与溶解氧浓度变化趋势

3 结论

研究断面属于感潮河段，流域面积较大，水系较为复杂。研究结果表明，污染物浓度的升高会促进水体中各有机物和无机物的耗氧反应，导致溶解氧浓度降低。研究河段溶解氧浓度与高锰酸盐指数、氨氮、总磷3 个指标的综合污染指数呈负相关，相关系数r为-0.221，其与高锰酸盐指数的相关性最强，相关系数r为-0.537。该河段溶解氧浓度与降雨量呈负相关，出现集中且强度较大的降雨时，溶解氧浓度会明显降低。水温是该近海河段溶解氧浓度的一大影响因素，二者总体上呈负相关，相关系数r为-0.614，近海河段受到的潮汐作用较显著，潮汐携带的大量氯离子导致该站点电导率增加，电导率与该河段溶解氧浓度的相关系数r为0.800，近海河段易发生低氧现象。