陈炳全

(哈尔滨工业大学 市政环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090)

松花江哈尔滨段水环境监测布点选择及数据分析

陈炳全

(哈尔滨工业大学 市政环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090)

松花江是黑龙江省境内最重要的河流，在黑龙江的经济建设中发挥着重要的作用，本文介绍了水环境监测中河流断面的布点方法,以松花江哈尔滨段为例为研究对象设置了大顶子山、呼兰河口、阿什河口和朱顺屯四个监测断面，对水样进行采集、保存和预处理。采用模糊综合评判法对松花江哈尔滨段2011～2012年大顶子山、朱顺屯和阿什河口下三个断面水质的监测数据进行分析,结果显示，松花江哈尔滨段水质呈明显的时变形,枯水期水质较差, 大部分时间处于Ⅴ类水质，主要由于枯水期河流流量较小，自身净化能力较弱，无法完成污染物的混合降解，同时受农业灌溉废水及化肥污水影响氮磷含量均超出标准；在丰水期水质整体明显好转，有少数月份能达到三类水质标准。有关部门应加强对松花江周边河流的排放口监控，限制工业农业以及城市生活污水排入浓度，淘汰落后设备，不断提高松花江水质水平。

水质监测；断面选择；模糊综合评判法；松花江

1 水质监测

1.1 松花江水质监测的意义

松花江是黑龙江省境内最重要的河流，在黑龙江的经济建设中发挥着重要的作用，在2005年吉化硝基苯污染事件之前，也一直作为哈尔滨市的引用水源地，因此，对松花江的水质监测就显得尤为必要。

水质监测在河流水污染监控的工作中占有重要的地位。对江、河、湖泊、水库、海洋等地表水和地下水的污染因子进行常规监测，让我们能够掌握水质的现状及其变化趋势，对有污染排放的单位评价其排放是否符合标准，为污染的管路提供依据。同时，根据监测获得的数据，国家环保行政部门能以此为依据制定相应的环保规划、法规及标准。

1.2 松花江哈尔滨段的概况、断面的选择及布点方案

松花江的哈尔滨段共涉及到 6 个区域,松花江干流江段经过的区域依次为朱顺屯(A 区)、阿什河口下(B 区)、呼兰河口下(C 区)、大顶子山(D 区);松花江一级支流包含区域为阿什河口内(E 区)和呼兰河口内(F 区)[6]。城市水环境系统具有区域性的特点, 须在不同污染区建立具有针对性的评价指标体系.由松花江哈尔滨段水环境规划功能分区可知,其被分为两类:Ⅲ类水质区:Ⅰ 区,Ⅳ类水质区:B 区,C 区,D 区,E 区,F 区。

根据监测断面的设置原则，拟在朱顺屯、呼兰河口、阿什河口以及大顶子山四个断面设置采样点。理由为：(1)朱顺屯为松花江进入哈尔滨的上游河段，在此处设立对照断面以便对下游各监测点的数据进行对比分析；(2)大顶子山为松花江流出哈尔滨的出口断面，此时污水与河水已基本混匀并尽可能靠近水系出境处，而且在此区域内，河流有足够的长度，应设立削减断面，以反映河流对污染物的稀释净化情况。(3)呼兰河以及阿什河均为松花江的一级支流，且沿河两岸分布有居民区及部分工业区，应在两条支流汇入松花江的河口处设立断面；(4)根据资料对松花江哈尔滨段2008-2012年监测数据的分析，在B、C、D河段之间，松花江水质的关联性较强，因此不设置监测断面。(5)因松花江上游河段(吉林境内)有大量居民生活区和工业区，在哈尔滨流域内寻找尚未受到人类活动影响的河段十分困难，因此未设置背景断面。四个断面的位置如图1所示。

图1 采样点的布设位置

1.3 水样的采集、保存和预处理

1.3.1 水样的采集

水样采集的主要原则是：水样必须具有足够的代表性，水样必须不受任何意外的污染。

水样的类型一般分为瞬时水样，等时综合水样，等时混合水样、等比例混合水样、流量比例混合水样以及单独水样几种。针对松花江的流量特点，主要采用等时综合水样。各主要污染物的采集量见表1。

依照江河采样垂线数设置以及采样垂线上采样点数设置要求，对松花江哈尔滨段水样的采集应设置左、中、右三条垂线，每条垂线在水面下0.5 m、1/2水面处以及河底以上0.5 m处设置三个采样点。

松花江的水量具有明显的时变特征，径流量年内分布不均，量大部分集中于7，8，9，10四个月，为丰水期，12，1，2三个月为枯水期。在其余正常月份，在已建立观测站的情况下，每月采集一次数据；在枯水期，采集一次数据即可；在丰水期，可在每月10日及20日各采一次。采样时应详细进行样品的记录。

1.3.2 水样的保存

根据HJ 493-2009水质样品保存和管理技术的有关规定，采集和保存样品的容器要充分考虑以下几方面[4]。(1)最大限度地防止瓶塞及容器对样品的污染。玻璃一般在贮存水样时可溶出钠、钙、镁、硅、 硼等元素，一些有色瓶塞含有大量的重金属，为防止新的污染，在测定这些项目时应避免使用玻璃容器[4]。(2)容器或容器塞的生物和化学性质应该是惰性的，以防止样品组分与容器发生反应。如测氟时，水样不能贮于玻璃瓶中，因为玻璃与氟化物可以发生反应[4]。(3)为减少如放射性核类的微量元素或重金属对容器的表面污染，容器壁应易于清洗、处理[1]。(4)防止容器吸附或吸收待测组分，引起待测组分浓度的变化。微量金属易于受这些因素的影响，其他如磷酸盐、杀虫剂、清洁剂同样也受到影响。(5)深色玻璃能降低光敏作用，所有的准备都应确保不发生正负干扰[1]。

表1 水样及污染物采集项目及采集量 ml

为了减少交叉污染尽可能使用专用容器，在大多数情况下，从采集样品后到运输到实验室期间，在 1℃～5℃冷藏并暗处保存，对保存样品就足够了[1]。水样采集后必须立即送回实验室，在现场工作开始之前，就要安排好水样的运输工作，根据采样点的地理位置和每个项目分析前最长可保存时间，选用适当的运输方式。水样运输前应将容器的外(内)盖盖紧，装箱时应用泡沫塑料等分隔。应在同一包装箱内装同一采样点的样品，运输前应检查现场记录上的所有水样是否全部装箱。要在包装箱顶部和侧面标上“切勿倒置”的醒目色彩的标记。 每个水样瓶均需贴上标签，内容有采样点位编号、采样日期和时间、保存方法、测定项目，并写明用何种保存剂。除了避免日光照射、防震和低温运输外，还要防止新的污染物进入容器和沾污瓶口使水样变质[4]。标准HJ 493-2009中108种化学指标的采样容器及保存方法，在此不一一列举。

1.3.3 水样的预处理

为了去除组分复杂的共存干扰成分，含量低、形态各异的组分处理到适合于监测的含量及形态，在对水样进行检测之前，通常需要对水样进行预处理。常用的水样预处理方法有水样的离心分离、过滤、溶剂萃取、蒸发或挥发等方法。消解水样的方法有湿式消解法和干式分解法(干灰化法)。

1)湿式消解法

它是将酸、碱、氧化剂与样品等共置于密封装置或回流装置中，加热分解并破坏有机物的一种方法。常用的方法有以下几种[4]：硝酸消解法、硝酸-高氯酸消解法、硝酸-硫酸消解法、硫酸-磷酸消解法、硫酸-高锰酸钾消解法、多元消解法、碱分解法[4]。

2)干灰化法(干式分解法、高温分解法)

干灰化法的处理过程是：取适量水样于石英或白瓷蒸发皿中，置于水浴上蒸干，移入马弗炉内，于450℃～550℃灼烧到残渣呈灰白色，使有机物完全分解除去。 取出蒸发皿，冷却，用适量2% HCl(或HNO3)溶解样品灰分，过滤，滤液定容后供测定[4]。 本方法不适用于处理测定易挥发组分(如砷、硒、镉、汞、锡等)的水样。

1.3.4 水样的测定

地表水环境质量标准GB3838-2002中列出了对地标水中各主要污染物的检测方法，主要包括原子吸收法，分光光度法，比色法，离子色谱法等，如表2。

表2 地表水质分析方法 mg/L

表3 水质评价标准 mg/L

2 水质数据分析

模糊综合评判法是利用模糊变换原理和最大隶属度原则，考虑与被评价事物相关的各个因素或主要因素，对其所做的综合评价[2]。

2.1 水质评价标准

根据GB3095-2002，选择部分具有代表性的指标确定地表水水质质量的标准(见表3)。

2.2 水质评价因子的选择和评价等级

以松花江2014年10月10日朱顺屯三个断面的平均值的监测数据为例，建立评价因子集合(见表4)。

U={溶解氧,高锰酸盐指数,COD,五日生化需氧量,氨氮,总磷,总氮,铜}

建立水质评价等级集合

V={Ⅰ类,Ⅱ类,Ⅲ类,Ⅳ类,Ⅴ类}

表4 2014年10月10日松花江朱顺屯断面平均值 mg/L

2.3 建立隶度函数，得到单因素评判矩阵

根据隶度计算公式

式中：xi为第i个评价因子的监测值；Sij为第i个评价因子所对应的第j级的评价标准值。

2.4 确定各因素权重

考虑每个参与评价的因子对水质影响的贡献率不同，相应有不同的侧重，需要对每个参与评价的因子赋予不同的权重，组成参与评价因子的权数矩阵

W=[w1w2w3…wiwn]

则

Y=A·R=[0.376 6 0.237 9 0.385 5 0 0]

Y=max(yi)=0.385 5

即2014年八月朱顺屯断面水质为Ⅲ类。

依照相同算法，对松花江哈尔滨段2011-2012年数据处理，得到结果见表5和表6。

表5 2011年松花江哈尔滨段水质分析报告

表6 2012年松花江哈尔滨段水质分析报告

3 结语

综合分析，松花江哈尔滨段水质在枯水期较差，大部分时间处于Ⅴ类水质。其原因可能为河流流量较小，自身净化能力较弱，无法完成污染物的混合降解。且氮磷含量均超出标准，究其原因，农业灌溉废水及化肥污水在其中起了重要作用。在丰水期，水质整体有明显好转，但仍然只有少数月份能达到三类水质标准。自2005年松花江硝基苯污染事件后，松花江不再作为哈尔滨市水源地，河流的功能发生了转变，对于水质的要求有所下降，但这并不意味着可以放松对松花江污染的监管。有关部门还应加强对松花江周边河流的排放口监控，限制工业农业以及城市生活污水排入松花江的浓度，尽快淘汰落后的设备，尽最大的能力将松花江水质保持较高水平。

[1]王鹏.环境监测[M].中国建筑工业出版社.2011.

[2]凌敏华,左其亭.水质评价的模糊数学方法及其应用研究[J].人民黄河.2006(01):36-38.

[3]国家环境保护总局，国家质量监督检验检疫总局.地表水环境质量标准.GB 3838-2002[S].2002.

[4]CN-HJ.水质.样品的保存和管理技术规定:HJ 493-2009[S].2009.

[5]陆志华,夏自强,于岚岚.松花江干流中游段径流年内分配变化规律[J].河海大学学报(自然科学版).2012(01):67-73.

[6]樊庆锌,杨先兴,邱微.松花江哈尔滨段城市水环境质量评价[J].中国环境科学.2014:118-124.

Monitoring Points Choosing and Statistics Analysis of Water Quality of Songhua River in Harbin Region

CHEN Bing-quan

(School of Municipal and Environmental Engineering , Harbin Institute of Technology, Heilongjiang Harbin 150090)

Songhua River is the most important river in Heilongjiang Province and plays an important role in the economic construction of Heilongjiang. This paper introduces the method of distribution of river section in water environment monitoring, taking the Songhua River in Harbin as the object of study, four monitoring sections——Dadingzishan, Hulanhekou, Ashihekou and Zhushuntun are settled, so that the water samples can be collected, preserved and pretreated. Based on the fuzzy comprehensive evaluation method, the water quality monitoring data of the three sections of Dadingzishan, Zhushuntun and Ashihekou in Harbin Section of Songhua River from 2011 to 2012 are analyzed. The results show that the water quality of Songhua River in Harbin obviously changes from season to season. In the dry season, water quality is poor, most of the time is in the water quality of Ⅴ, mainly due to the small flow of the river in the dry season and the weak ability of its purification, so that the mixed degradation of pollutants cannot be completed. At the same time, nitrogen and phosphorus content are beyond the standard because of the agricultural irrigation wastewater and fertilizer wastewater; in the wet season, the overall water quality improved significantly, it can achieve the third standard of water quality in a few months. Relevant departments should strengthen the monitoring of the discharge of the rivers around the Songhua River, limit the concentration of industrial, agricultural and urban sewage, eliminate backward equipment, and continuously improve the water quality of Songhua River.

water quality monitoring; section selection; fuzzy comprehensive evaluation method; Songhua River

2017-03-28

陈炳全(1995-)，男，陕西西安人，主攻方向：环境工程。

X522

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1004-1184(2017)04-0077-04