南宁市近十年主要河流及水库水质变化趋势分析

2022-01-14毛小英

广西水利水电 2021年6期

毛小英，吕俊

（1.南宁水文中心，南宁 530008；2.广西壮族自治区水文中心，南宁 530023）

1 南宁市主要河流水质现状

2019年南宁水文中心在左江、右江、邕江、郁江、清水河、武鸣河、八尺江、滑石江等8条河流上，共设置33个水质监测断面（见图1），按《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）评价，年均水质为Ⅰ～Ⅲ类的河段有32个，占总评价河段个数的97.0%，占总监测河长的95.5%，劣于Ⅲ类水质的站点为滑石江的良庆区大塘镇南州村断面，超标项目为五日生化需氧量（BOD5）、高锰酸盐指数（CODMn）。凤亭河水库、西津水库和屯六水库年均水质达到Ⅱ～Ⅲ类水。左江、右江和乔建河入境断面智信、下颜和平良年均水质为Ⅱ类；郁江、清水河出境断面大岭、廖平年均水质为Ⅱ类。

图1 南宁市水质监测断面分布图

2 水质趋势评价分析

2.1 分析资料及参数的选择

南宁水文中心在主要河流上设置33个水质监测断面，按月监测，检测项目为《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中的24项基本项目，数据均经流域机构汇编审查，翔实可靠。本文选取2010—2019年具备6年以上连续水质监测资料的21个站点进行分析研究，站点取用情况见表1。根据污染特点和检测方法连续性选取氨氮、CODMn、总磷、BOD5等15项水质指标作为趋势分析参数。

表1 参与趋势变化分析评价站点表

2.2 分析方法

2.2.1 季节性肯达尔趋势分析法

（1）单个水质站水质变化趋势分析。由于天然水质数据具有自身的特征，如水质数据的非正态分布性以及与流量、季节性相关，使得线性回归检验、t检验、方差分析及多变量正态法检验等都不能很好地满足水质序列的特点，因此结合水质数据的特征，统计学家G.Kendall提出了一种更加广泛适用、合理的非参数检验方法，即季节性肯达尔检验方法。运用季节性Kendall检验判断水质趋势的的升或降，具体计算方法见文献[1]。

（2）流域或区域水质变化趋势分析[2]。①流域或区域单个水质项目变化趋势：TUPm=NUPm/N，TDNm=NDNm/N，其中TUPm、TDNm分别为某单项水质项目的上升比例、下升比例，N为流域或区域内站点总数。当TUPm>TDNm时表明流域或区域该水质项目趋势向恶化，反之有所好转。②流域或区域水质变化统合指数：WQTIUP=（∑TUPm+TDND0）/M，WQTIDN=（∑TDNm+TUPD0）/M，其中WQTIUP、WQTIDN分别为流域或区域水质变化上升趋势综合指数、下降趋势综合指数，TUPD0、TDND0分别为溶解氧上升趋势比例数、下降趋势比例数，TUPm、TDNm分别为其他水质项目上升趋势比例数、下降趋势比例数，M为水质项目数。当WQTIUP>WQTIDN时表明流域或区域该水质整体趋势向恶化，反之有所好转。

2.2.2 平均污染指数法[3]

为了清晰直观多项污染物对水环境产生的综合影响，一般采用平均污染指数WQI进行表示。WQI＜0.2时清洁，0.2≤WQI＜0.5时为轻度污染，0.5≤WQI＜2时为中度污染，2≤WQI＜4时为重度污染，WQI≥4时为严重污染。计算式为：

式中：WQI为平均污染指数；Ci为某项污染物浓度；Si为某项污染物的限定浓度，本文以《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类标准为限定浓度；n为参与计算的水质项目个数。

2.2.3 营养状态指数法[2]

水体富营养化常发生在水库和湖泊，是由于水体中氮、磷、含碳有机物等营养物质富集，引起藻类以及其它水生生物过量繁殖，形成水华污染的现象。营养状态指数用于表示水体营养化程度，由总磷、总氮、叶绿素a、CODMn和透明度等5个指标构成，具体计算方法见参考文献[2]。

3 水质变化分析结果

3.1 污染物浓度总体趋势

（1）经计算，2010—2019年间南宁市主要河流水质变化上升趋势综合指数WQTIUP为20，WQTIDN下降趋势综合指数为66，WQTIUP小于WQTIDN说明水质整体趋势向好。2010—2019年南宁市主要河流水质变化趋势结果统计见表2。

表2 2010—2019年南宁市主要河流水质变化趋势结果统计表

（2）2010—2019年南宁市监测站点水质趋势变化结果表见表3。由表3可以看出：①上升的水质指标中溶解氧呈明显上升趋势，除峦城河段呈下降趋势，其他20个站点均呈上升趋势，特别下颜、白马、伶俐和大岭溶解氧显著升高；总磷上升趋势也较为明显，在21个站点中有15个站点总磷上升，其中金陵和蒙垌总磷显著上升；阴离子表面活性剂也存在上升趋势，特别是右江和郁江河段。②在下降趋势指标中，砷和硫化物下降趋势为最为显著，所有站点均下降；BOD5下降趋势较为显著，除乔建河平良段和凤亭河水库上升外，其他站点均下降；挥发酚下降明显，85.7%的站点均下降，其他下降指标按由大至小排序依次为汞、六价铬、氰化物、氨氮、pH值、氟化物等，基本持平的指标为CODMn。

表3 2010—2019年南宁市监测站点水质趋势变化结果表

（3）对南宁市21个水质站点2010—2019年间15项水质指标年度均值和多年平均值进行统计（见表4），按《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）单因子法评价，南宁市多年平均水质为Ⅱ类水，水质优良。

表4 2010—2019年南宁市主要河流水质年度均值和多年均值成果表

（4）用南宁市21水质站点2010—2019年间15项水质项目年度平均值计算每年的平均污染指数，经计算，南宁市主要河流多年平均污染指数为0.159，小于0.2，为清洁水体。根据单项污染指数的大小，可以看出污染贡献率较高的项目为pH、CODMn、BOD5、总磷、挥发酚和氨氮，说明污染以有机污染为主。10年间南宁市平均污染指数WQI平均污染指数呈下降趋势，2013年以前南宁市平均污染指数WQI在0.184～0.188之间，2014—2016年WQI从0.185快速降到0.127，2017—2019年WQI稳定在0.139～0.142，说明南宁市主要河流水质在2013年以后获得较大提升。2010—2019年南宁市主要河流水质年度平均污染指数成果表见表5，2010—2019年南宁市主要河流平均污染指数年度变化图见图2。

表5 2010—2019年南宁市主要河流水质年度平均污染指数成果表

图2 2010—2019年南宁市主要河流平均污染指数年度变化图

3.2 右江和郁江水质变化情况

3.2.1 右江和郁江水质变化趋势

右江的总磷、阴离子表面活性剂、溶解氧呈上升趋势，其它指标下降趋势。郁江的总磷、阴离子表面活性剂、溶解氧呈上升趋势，其它指标下降趋势。

3.2.2 右江和郁江沿程平均污染指数变化情况

利用布设在右江上的5个水质站和郁江上的12个水质站2010—2019年间15项水质项目的多年平均值计算平均污染指数WQI，作图（见图3）发现WQI从右江下颜先是下降，然后过金陵进入南宁市区后快速上升，在市区下游蒲庙到达最高值0.192，随后逐渐下降，说明南宁市区废污水污染较为明显。

图3 右江、郁江南宁市段多年平均污染指数沿程变化

3.3 水库水质变化趋势

3.3.1 水质浓度变化趋势

受资料系列限制，本文只对南宁市内凤亭河水库进行趋势变化分析。凤亭河水库位于良庆区大塘镇和上思县东屏乡境内，与屯六水库和大王滩水库形成水库群，为南宁市供水，总库容约5.07亿m3。凤亭河水库总氮、氨氮、CODMn和BOD5年均污染指数值变化趋势图见图4。从图4可以看出，凤亭河水库总氮呈高度显著上升，氨氮、BOD5、CODMn均呈上升趋势，说明水库受到有机物类型污染情况逐年上升。

图4 凤亭河水库总氮、氨氮、CODMn和BOD5年均污染指数值变化趋势图

3.3.2 营养状态指数变化情况

受资料限制，满足营养状态指数评价的年份为2016—2019年，按营养状态评价方法计算营养状态指数EI，发现4年间凤亭河水库营状态为中营养，EI值从40.9上升到46.4，呈明显上升趋势，不断接近富营养化限值（50

表6 2016—2019年凤亭河水库营养状态指数成果表

3.4 南宁市入境断面和出境断面水质变化情况

2010—2019年间，左江入境断面智信的CODMn、总磷、阴离子表面活性剂、溶解氧呈上升趋势，其它指标呈下降趋势，平均污染指数呈下降趋势。右江入境断面下颜的溶解氧呈上升趋势，其他项目均呈下降趋势，平均污染指数呈下降趋势。乔建河入境断面平良的CODMn、阴离子表面活性剂、氨氮、硒、汞呈上升趋势，其它指标呈下降趋势，平均污染指数在2015—2016年有较大下降，但在2017年后又增大，总体趋势略有下降。清水河出境断面廖平的CODMn、总磷、溶解氧呈上升趋势，其它指标呈下降趋势，平均污染指数在2010—2011年时大于0.2，处于轻度污染状态，2013年以后快速下降到0.1附近，2016年后稳定在0.15附近，总体呈下降趋势，处于清洁状态。郁江出境断面大岭的pH值、溶解氧、汞、挥发酚和阴离子表面活性剂呈上升趋势，其它指标呈下降趋势。平均污染指数从2010年的0.2下降到2019年的0.13附近，总体呈下降趋势。南宁市主要河流出入境断面水质平均污染指数变化图见图5。

图5 南宁市主要河流出入境断面水质平均污染指数变化图

3.5 老口和邕宁水利枢纽对邕江水质影响

老口水利枢纽坝址位于左、右江汇合口下游4.7 km处的邕江上游段，下游距南宁市区约34.1 km，水库总库容25.87亿m3，正常蓄水位为75.5 m，为防洪、发电、航运并重的综合利用枢纽。老口水利枢纽于2014年11月26日截流，2014年12月31日船闸通航验收，2015年7月8日首台机组发电。邕宁水利枢纽坝址位于郁江干流南宁邕江河段下游青秀区仙葫开发区牛湾半岛处，总库容7.1亿m3，电站装机容量57.6 MW。2017年11月9日截流，2017年12月4日船闸通航，2018年12月11日首台机组发电。老口和邕宁水利枢纽是南宁“中国水城”建设重要部分，老口水库在邕江上游壅水解决南宁市主要内河补水水源，下游邕宁水库壅水改善南宁市水环境。

本文结合工程建设时间及水利工程对河流水质影响特性，重点分析2010—2019年南宁、豹子头、蒲庙和长塘断面溶解氧、高锰酸盐指数的变化。老口和邕宁水库与水质断面分布示意图见图6，建库前后溶解氧、CODMn变化图分别见图7、图8。从图7可知，溶解氧的波动主要受水温和流量影响较大，水温低时，氧气的溶解度增大，反之减小，同时汛期降水导致有机物污染物入河量增加，消耗水中氧，溶解氧降低；老口和邕宁水库建设前后溶解氧都处正常波动范围，枢纽工程对溶解氧指标影响不大。从图8可知，高锰酸盐指数波动与流量密切相关，但在邕宁水库截流后的2018年和2019年高锰酸盐指数浓度波动加剧，原因可能是枯水期污染物沉积库区，汛期时水库闸门全开，流速增大，冲刷底层污染物导致短期的浓度升高。

图6 老口和邕宁水库与水质断面分布示意图

图7 建库前后溶解氧变化图

图8 建库前后高锰酸盐指数变化图

4 水质趋势变化原因分析

4.1 单项水质项目趋势变化原因

（1）溶解氧上升原因。溶解氧上升站点比例为81.0%，表明水体质量好转，自净能力提升。排入水体中硫化物、氨氮等耗氧污染物质在减少，这相应从硫化物、氨氮、BOD5指标的下降也验证这个问题，这是溶解氧趋势上升的原因。

（2）总磷上升原因。总磷上升站点比例占71.4%，总磷污染物主要来源有生活污水、养殖废水、工业废水及农灌污水。由南宁市统计年鉴可知，2010—2018年，南宁市人口从707.37万人[4]增长到770.82万人[5]，生活污水量也必随之增加，农林牧渔业生产总值从4 032 426万元[4]增长到4 402 227万元[5]，意味着养殖污水量及磷肥使用量也会增长，而且大部分非市区流域的生活污水、养殖污水会直排入水体这些都可能引起总磷上升。

（3）阴离子表面活性剂上升原因。阴离子表面活性剂上升会随洗涤用品使用量的上升而上升。10年来人口增长且人们对生活水平要求不断提高，洗涤剂使用量必然增长，如果洗涤污水未经处理排入水体，就会导致阴离子表面活性剂呈上升趋势。

（4）硫化物、BOD5、氨氮等污染物下降、CODMn持平原因。2013年最严格水资源管理制度的出台后南宁市严格控制以COD和氨氮为主要指标排污总量，相关政策考核制度贯彻落实到位，确保这些指标呈下降趋势。

（5）砷、汞、挥发酚、六价铬、氰化物、氟化物等有毒污染物下降原因。这些污染物主要来源于工业废水排，南宁市加大对工业排污口的监管，严把工业废水排放，确保了这些有毒污染物呈下降趋势。

4.2 南宁市总体水质趋势变化原因

根据统计结果来看，不论是肯达尔趋势分析法还是平均污染指数分析，都显示南宁市在2010—2019年主要河流水质都处于不断向好的趋势。这体现10年来南宁市对水资源、水环境和水生态保护的高度重视，其中实施最严格水资源管理制度和全面推行河湖长制是取得实质成效的关键举措。从政策发布时间节点来看，2011年中央1号文件和中央水利工作会议明确要求实行最严格水资源管理制度，2012年1月国务院印发《关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发〔2012〕3号），2013年1月国务院办公厅印发《实行最严格水资源管理制度考核办法》（国办发〔2013〕2号），2013年9月自治区印发《广西壮族自治区实行最严格水资源管理制度考核办法》。2013年最严格水资源管理制度考核办法实施后，南宁市各部门围绕用水总量、万元工业增加值用水量、农田灌溉水有效利用系数、主要江河水库水功能区水质达标率和河流交界断面水质水量达标率等5项考核内容，开展节水减污，河流系统治理，因此2013年开始南宁市河流水质较2012年有了显著的提升。紧接着是中央环保督察巡视以及之后的保护督察“回头看”等行动。2017年9月《南宁市全面推行河长制工作方案》颁布，南宁市郁江干流、西江干流、八尺江、武鸣河、清水河和主城区18条内河以及各县38条流域面积200 km2以上河流均任命了河长。随着河长制的进一步落实，2017—2019年南宁市主要河流水质能够持续地处于优良状态。

4.3 右江、郁江水质沿程变化原因

从右江和郁江沿程水质变化特点来看，多年平均污染指数在经过南宁市城区后明显上升，原因是郁江流经的南宁市西乡塘区、江南区、青秀区、良庆区和邕宁区是南宁市人口最为密集，经济产业最为发达区域，据统计2019年上述5个城区GDP占全市的66%，人口占全市的42.3%，因此产生废污水量相对较多，造成南宁市城区多年平均污染指数升高。

4.4 凤亭河水库水质变化原因

凤亭河水库库区及以上流域内没有集中工业、生活污水排污口，影响水库水体质量的污染主要来源于库区内大量集中网箱养鱼、农业面源、水土流失及入库水量等因素。在2017年以前凤亭河水库水域有大量网箱养鱼，饵料、鱼病防治药剂以及鱼类的排泄物等对水质有不容忽视的影响。2019年政府完全禁止在库区网箱投饵养鱼，但是库底沉积物的氮、磷元素不断向上覆水体释放，成为水库氮、磷内源。农业面源污染主要来源于库区岸坡上大量种植的速生桉。速生桉不属于水源涵养林，而且从其生长机理、砍伐及更新的周期看，对水源的涵养十分不利。加剧了岸坡水土流失，在速生桉快速成材过程中进行的林下作业抚育，使用化肥、农药等，大量未被作物吸收的残留物随降雨径流进入水库，造成水体污染和富营养化。同样，库区及上游流域的农田耕作施肥不被农作物吸收的部分以及人畜粪便直接或间接排入水域或在雨水的冲刷下大量的滤渗液排入水体，形成面源污染。

4.5 南宁市入境断面和出境断面水质变化原因

南宁市入境断面和出境断面水质总体均呈向好趋势，其主要原因是2011年开始实施的《自治区跨设区市界河流交接断面水质水量考核办法》和2016年开始的国家地表水控制断面考核以及2017年实施的河长制。行政区界水质考核可以反映区域污染物减排的效果，减少跨界环境污染纠纷，考核结果直接关系到行政区首长的政绩和绩效，各级政府高度重视，加强区域内入河污染源的综合治理和水污染事件的应急管理，因此南宁市入境断面和出境断面水质逐年提升。