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基于单因子评价法和城市水质指数法的青岛市主要地表水水质评价与排名

2022-03-21璐,金红,薛

中国资源综合利用 2022年2期
关键词:需氧量环境质量青岛市

赵 璐,金 红,薛 莲

(山东省青岛生态环境监测中心,山东 青岛 266003)

为进一步贯彻落实《水污染防治行动计划》[1]要求,2017年,原环境保护部下发《城市地表水环境质量排名技术规定(试行)》,为城市地表水环境质量的排名和信息发布工作提供了方法和规范。2019年,为进一步开展地级及以上城市国家地表水考核断面的水环境质量信息公开工作,生态环境部开始对全国地表水2 050 个考核断面进行排名和信息公开,倒逼地方政府全力推进水污染防治工作,切实改善城市水环境质量。

近年来,各地逐步开展区域内水质指数的排名和核算。有研究对各地主要地表水的水质指数评价进行了分析[2-3]。目前,如何结合水质指数排名,明确水污染治理方向,已成为水环境管理的重要环节。为更加科学、更有针对性地评价区域地表水水质,本文采用单因子评价法和城市水质指数法对2016-2020年青岛市主要地表水环境水质及其变化趋势进行科学评价与分析,这对于水环境质量的持续改善以及“十四五”时期水污染防治工作的开展有着重要意义。

1 研究方法

1.1 研究区域及断面

选取青岛市主要地表水环境监测断面9 个,其分为8 个河流断面(海泊河、吉利河、李村河、墨水河、风河、大沽河、北胶莱河和白沙河)和1 个湖库断面(崂山水库)。

1.2 监测项目及频次

监测项目为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)[4]表1 中除水温、总氮、粪大肠菌群外的21项指标,监测频次为每月1 次。

1.3 数据来源及处理

选取青岛市主要地表水环境监测断面2016-2020年监测数据进行统计,数据来源于当地生态环境监测部门。运用Excel 2016 建立监测数据库,采用SPSSAU 软件进行数据统计分析。

1.4 评价方法

一是依据《地表水环境质量评价办法(试行)》[5],采用单因子评价法评价河流、湖库断面水质;二是依据《城市地表水环境质量排名技术规定(试行)》,采用城市水质指数法(CWQI)评价河流、湖库断面水质,低于检出限的项目按照1/2 检出限值计算各单项指标浓度的算术平均值。CWQI 越小,说明地表水环境质量越好。

2 结果与评价

2.1 单因子评价

根据单因子评价结果,2016-2020年,青岛市9 个主要地表水环境监测断面达到或优于Ⅲ类的比例保持在22.2%~44.4%,劣Ⅴ类比例保持在0.0%~28.6%,水质达标率介于71.4%~100%。总体来看,达到或优于Ⅲ类的比例保持稳定,劣Ⅴ类比例呈降低趋势,各断面水质达标率呈升高趋势。

按Ⅲ类水质评价,从主要污染指标超标率变化来看,污染指标逐年减少,从化学需氧量等9 项减少到4 项(化学需氧量、高锰酸盐指数、氟化物、总磷),2017年起污染指标消除挥发酚和汞,2019年起消除氨氮和石油类,2020年消除五日生化需氧量;化学需氧量、高锰酸盐指数两项指标超标率显著升高,2020年,两项指标污染占比达80.0%,其他指标降低或基本保持稳定。

2.2 城市水质指数评价

2016-2020年,青岛市9 个主要地表水环境监测断面的水质指数年均值介于6.18~13.60(见表1),采用秩相关系数法评价,得出其呈显著降低趋势。各断面水质指数介于3.94~28.23,最低出现在2016年的崂山水库,最高出现在2016年的李村河。采用秩相关系数法评价时,海泊河、大沽河、北胶莱河年度数据不足,暂不参与,李村河呈降低趋势,其他断面保持稳定。

表1 主要地表水环境监测断面的水质指数

用SPSSAU 软件将2016-2020年9 个断面水质指数数据做分类汇总,如表2所示。数据显示,水质指数年平均值逐年降低,由2016年的13.60 降低至2020年的6.18,表明水质指数总体呈降低趋势,同时,标准差与极差也呈逐年降低趋势,表明断面水质指数范围渐趋集中,断面间水质差异逐渐缩小。

表2 主要地表水断面水质指数分类汇总结果

用Excel 软件将2016-2020年各断面水质指数数据分组统计,绘制分组占比示意图,如图1所示。水质指数在20 以上或介于15~20 的断面比例呈总体降低趋势,20 以上的断面仅在2016年出现,占比为28.6%,介于10~15 的断面仅在2018年出现,占比为22.2%。2019年以后,水质指数均保持在10 以下,介于5~10 的断面占比不小于66.7%,5 以下的断面占比基本保持稳定。

图1 2016-2020年各断面水质指数分布年际变化

按各指标水质指数分担率高低筛选出前三位指标(简称污染分担指标),2016-2020年,各断面主要污染分担指标为化学需氧量等9 项,化学需氧量、高锰酸盐指数占比显著升高,其他指标降低或基本保持稳定,石油类、氨氮、挥发酚等指标2019年以来均未筛出。到2020年,主要污染分担指标减少为6 项,占比前三位的为化学需氧量、高锰酸盐指数和总磷,这三项指标筛出占比达77.8%,与单因子评价结果相近。

3 结论

单因子评价法、城市水质指数法的评价结果表明,2016-2020年,青岛市主要河流水质整体改善,主要污染物浓度降低或保持稳定,水质指数在5~10的断面比例逐步升高,2020年占66.7%,污染较重断面逐步减少,断面间水质差异逐渐缩小,到2020年,化学需氧量、高锰酸盐指数污染占比保持在80%左右,为青岛市主要河流水质的主要影响因子。

从分类评价结果来看,两种方法仍存在细微区别,这与各指标数据与标准的离散程度、断面间标准差和计算方法相关。但总体来看,这两种方法均可以描述现阶段水质状况。单因子评价法强化水质标准硬杠杆对水质的衡量,在现阶段优Ⅲ断面比例较低的情况下对于超标因子的筛选具有指导性意义;而城市水质指数法强调绝对水质情况,充分利用每个监测指标对水质状况的影响,全面反映断面间水质差异,在优Ⅲ断面比例不断提高的大趋势下,继续为深化水污染防治和水生态治理提供指导。

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