绵竹市典型河流水污染特征及水质评价

　　摘要：于2017年3月、8月和11月，每月月初对绵竹市两条典型河流(绵远河与马尾河)5个监测断面表层水样进行采集，选取8个水质指标进行因子特征分析，并采用单因子评价法、综合污染指数法和主成分分析法对河流水质进行评价。两条河流水体呈弱碱性。单因子评价法表明，总磷(TP)为两条河流水质的主要限制因子。综合污染指数法表明，除马尾河中间断面外，其他水质状况均为轻度污染，且枯水期水质最差。主要污染因子为氨氮(NH3-N)、TP和高锰酸盐指数(CODMn)。主成分分析表明，断面水质主要受砷(As)、溶解氧(DO)、CODMn、氟离子(F-)、TP和NH3-N等多个因子影响，出境断面水质优于中间断面。3种方法结合定性和定量评价，评价结论不一致，所以应用多种方法来评价水质具有重要意义。

　　关键词：绵竹市;典型河流;水质评价;单因子评价法;综合污染指数法;主成分分析法

　　推荐阅读：水污染情况的论文投稿什么期刊

　　水環境质量评价是环境管理与决策的重要依据。随着工业化和人口的快速增长，发展中国家的地表水质整体呈下降趋势[1]。绵竹作为旅游发展城市，其废水产生量相对较低，据统计，绵竹市2016年共计排放废水2711万t，其中工业源1058万t，生活源1653万t，其中，马尾河与绵远河是绵竹市两条主河流[2]。由于地表水环境易受人类活动影响，它们的水质评价对绵竹发展全域旅游，提高环境质量有着重要作用。目前，关于水环境质量评价的方法有多种，主要有单因子评价法、综合污染指数法、主成分分析法等[3]，这些方法各有优缺点，至今仍无统一和公认的评价方式。因此，采用多种评价方法，多角度结合定量和定性，对绵竹两条河流进行水质的全面评价及变化趋势研究具有一定的理论和研究意义。

　　1 材料与方法

　　1.1 样品采集

　　样品采集分别于2017年3月(枯水期)、8月(丰水期)和11月(平水期)月初完成，共设有5个监测断面(见图1)，包括绵远河的汉旺绝缘桥(S1)、红岩寺(S2)、马尾河的马尾河北桥(S3)、马尾河南桥(S4)、马尾河观鱼大桥(S5)。每个监测断面设1条垂线，分别采集表层(0.5 m)水样。各监测断面性质如表1所示。

　　1.2 测定方法

　　每次采样共监测8个指标：pH、高锰酸盐指数、氨氮、氟化物、总磷、溶解氧、砷、石油类。根据《水和废水监测分析方法(第四版)》[4]测定，其中，pH用HANNA HI98129型pH计测量，溶解氧(DO)采用HACH HQ30D溶氧仪测定;高锰酸盐指数(CODMn)采用酸性法测定;氨氮(NH3-N)采用纳氏试剂分光光度法测定;总磷(TP)采用钼酸铵分光光度法测定;氟化物(F-1)采用氟试剂分光光度法测定;砷(As)采用原子荧光法测定;石油类(TPH)采用重量法。

　　1.3 数据处理与评价方法

　　利用SPSS19.0软件对数据进行分析[5]。为体现评价方法一致性，本研究中的单因子评价法、主成分分析法和综合污染指数法选取8个相同指标分析[3]。

　　1.3.1 单因子评价法

　　单因子评价法[6]依据《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ类，按分类限值对各单项指标进行评价，由指标所在的限值范围确定地表水类别，由单指标评价最差结果的类别判定。本次评价对不同断面采用Ⅱ，Ⅲ类水质标准的限值作为单因子法的控制标准。

　　1.3.2 综合污染指数法

　　等权重综合污染指数可以评价两个河流5个断面的相对污染程度[7]。即用6个水质指标的实测值与其评价标准之比，作为单项污染指数(Pi)(除pH和DO外)，然后通过等权重平均得到一个综合污染指数(Pj)，计算公式为：

　　式中： Pj为j断面(水体)的综合污染指数;n为参加评价的污染物项数;Pi为第i项污染物的污染分指数; Ci为第i项污染物的年均值;Si为第i项污染物的水质标准值，具体见《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)表1中的Ⅱ，Ⅲ类水质标准限值。

　　其中，DO综合污染指数Pi计算方法[8]为：

　　式中：CDO.f为对应温度下的饱和溶解氧浓度;CDO为DO的实测浓度值;Si.DO为与水体功能类别对应的溶解氧浓度限值。

　　其中，pH综合污染指数Pi计算方法[8]为：

　　式中：pHi为pH的实测浓度值;pHsd为评价标准中pH的下限值;pHsu为评价标准中pH的上限值。

　　综合污染指数对应的水质分级如下：P≤0.20，清洁; 0.20　　1.3.3 主成分分析法

　　主成分分析是通过全面分析8项指标，筛选出比原始指标少，但却可以解释主要原因的综合性指标[9]。

　　2 结果与讨论

　　2.1 水质因子特征

　　对两条河流5个断面丰水期、平水期和枯水期水质的8项指标平均值并作标准偏差进行分析，结果如图2所示。

　　2.1.1 理化和营养盐指标

　　由图2可知，各采样断面pH值范围为7.57～7.77，呈弱碱性，总体表现为丰水期>平水期>枯水期。ρ(NH3-N)全年在0.176～0.527 mg·L-1范围之间，S1和S3均低于0.5mg·L-1(Ⅱ类水质标准限值)，S2、S4和S5均低于1.0 mg·L-1(Ⅲ类水质标准限值)，整体趋势为平水期>丰水期>枯水期。ρ(F-1)全年平均值均低于1.0 mg·L-1 (Ⅱ类水质标准限值)，变化范围为0.235～0.613 mg·L-1，绵远河断面总体表现为平水期>丰水期>枯水期，马尾河则为丰水期>枯水期>平水期。ρ(TP)全年变化范围为0.09-0.297 mg·L-1，马尾河各断面均高于0.2 mg·L-1 (Ⅲ类水质标准限值)，绵远河各断面均低于0.1 mg·L-1 (Ⅱ类水质标准限值)，总体表现为枯水期>丰水期>平水期。ρ(As)各断面全年平均值范围为0.014-0.018 mg·L-1，均低于0.05 mg·L-1(Ⅱ类水质标准限值)，总体表现为平水期>枯水期>丰水期。

　　就TP和NH3-N而言，马尾河各断面不同水期之间差异较绵远河显著，就F-1而言，绵远河各断面不同水期之间差异较马尾河显著。

　　2.1.2 有机污染指标

　　各采样断面ρ(DO)平均值范围为6.41～6.89 mg·L-1，均高于6.0 mg·L-1(Ⅱ类水质标准限值)，总体表现为丰水期>枯水期>平水期。ρ(CODMn)平均值均低于6.0 mg·L-1 (Ⅲ类水质标准限值)。ρ(TPH)平均值变化范围在0.02～0.023 mg·L-1，均低于0.05 mg·L-1(Ⅱ类水质标准限值)。

　　2.2 单因子评价结果

　　总体来说，绵远河和马尾河水体呈弱碱性，各采样断面在枯水期TP浓度均超标，TP浓度整体上呈枯水期>丰水期>平水期。马尾河TP超标严重，这可能与马尾河流经主城区有关[10]。

　　从3个不同水期的水质评价结果来看，ρ(CODMn)和ρ(TP)在各采样断面均存在超标现象。S3和S4断面枯水期CODMn浓度分别为7.4 mg·L-1和7.32 mg·L-1，远大于对应标准的4 mg·L-1和6 mg·L-1，总体上呈枯水期>平水期>丰水期。枯水期水质相对最差，这与Yeoman等[11]的研究结果基本相符。

　　2.3 综合污染指数评价结果

　　采用综合污染指数法对5个采样断面全年及不同水期进行分析，结果见表2。由表2可知，从全年的综合污染指数判断，绵远河断面水质级别均为轻度污染(0.454～0.539)，马尾河S3断面在枯水期为重度污染(1.057)，丰水期为中度污染(0.841)，其余断面水质级别为轻度污染(0.471～0.600)。绵远河入境断面的污染程度相对较高，出境断面污染程度较低，马尾河出境断面污染程度也较低，但是市中心区域断面S3和S4的污染程度相对较高。

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 绵竹市典型河流水污染特征及水质评价

文章地址： http://www.qikanvip.com/nengyuan/51195.html