贵阳市小车河水质现状及变化趋势分析

何 丽

(贵阳市南明区环境监测站，贵阳 550005)

小车河发源于贵阳市花溪区麦坪乡的红岩，全长26.8 km，与金钟河在阿哈水库汇合后，流经南郊公园，最后从太慈桥汇入南明河，是南明河上游的一条主要支流。小车河在贵阳市南明区境内河段10 km，是南明区典型地表水河流之一。2011年开始，随着小车河环境保护和污染治理的开展，以及2012年小车河城市湿地公园生态示范工程的建设完成，使小车河成为了在全国省会城市中少数仍然保持原生态的城市河流之一[1]。通过对贵阳市南明区环境监测站2013—2020年例行监测数据的统计分析，了解小车河水质现状及变化趋势，为小车河环境保护和管理提供科学依据和支撑。

1 监测情况

1.1 监测断面

监测点位设置于小车河汇入南明河前50 m处的太慈桥断面(东经106.6864°，北纬26.5586°)。

1.2 监测频次和指标

2013年1月至5月监测频次为每月1次，2013年6月至2016年为每两月1次，2017年至2020年为每月1次；监测指标为《地表水环境质量标准》GB 3838-2002表1中基本24项。按照《地表水和污水监测技术规范》HJ 91-2002进行水样采集和运输保存，实验分析方法符合相应国家或行业标准。

1.3 水质保护目标

小车河水质控制类别为《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅱ类水质标准。

2 水质现状评价

2.1 断面水质评价

2.1.1 评价方法

按照《地表水环境质量评价办法(试行)》(环办[2011]22号)中单因子评价法对小车河太慈桥断面水质进行评价。评价指标为《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)表1中除水温、总氮、粪大肠菌群以外的21项指标。

2.1.2 评价结果

根据2013-2020年监测数据(年平均值)，2013年小车河太慈桥断面水质类别为Ⅲ类，未达到规定的水质保护目标，主要超标污染物为化学需氧量(COD)和五日生化需氧量(BOD5)；2014—2020年水质类别均为Ⅱ类，达到规定的水质保护目标。与2013年相比，2014年水质有所好转；2014—2020年水质无明显变化。详见表1。

2.2 综合污染指数

2.2.1 参与计算的指标

水温、总氮、粪大肠菌群、pH值和年均值低于检出限的监测项目不参加综合污染指数计算，选择溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn)、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮、总磷和氟化物共7个指标作为典型污染物指标，参与计算综合污染指数和污染分担率(7个指标监测结果见表2)。按照年度污染分担率从高到低顺序列出各年度前3位，作为主要污染物[2-3]。列入各年度主要污染物次数最多的3个指标作为影响水质状况的主要指标。

2.2.2 计算方法

按照《地表水环境质量标准》GB 3838-2002中Ⅱ类水质标准计算综合污染指数。2015年COD平均值低于方法检出限，以检出限一半值(5mg/L)代入计算。

(1)一般指标的单项污染指数(随浓度增加而水质变差的指标)：

Pij= Cij/Csi

式中：Pij——j断面i项污染物的污染指数；

Cij——j断面i项污染物的年平均值(mg/L)；

Csi——i项污染物评价标准值(mg/L)。

(2)溶解氧的单项污染指数：

DOf=468/(31.6+T)

式中：PDOj——j断面的溶解氧单项污染指数；

DOf—— 饱和溶解氧浓度(mg/L)；

DOj——j断面的溶解氧监测浓度(mg/L)；

DOs—— 溶解氧地表水水质标准(mg/L)；

T ——水温。

(3)综合污染指数：

式中：Pj——j断面的水污染综合指数；

n——参与评价的污染物项数。

(4)污染分担率：

式中：Ki—i项污染物在该断面中的污染分担率。

2.2.3 评价结果

从综合污染指数来看，小车河太慈桥断面除2013年化学需氧量和五日生化需氧量单项污染指数大于1，未达到相应水质保护目标外，2014至2020年各监测指标单项污染指数均小于1，达到相应的水质保护目标。综合污染指数2013年最高，2020年最低。与2013年相比，2020年综合污染指数下降43.4%。详见表3和图1。

表3 综合污染指数统计表

从污染分担率来看，2013—2020年，COD、总磷和氨氮多次列入各年度主要污染物，是影响小车河水质情况的主要指标。其中：COD污染分担率有7年列入前三位，5年为第一位；总磷污染分担率有7年列入前三位，1年为第一位；氨氮污染分担率有4年列入前三位，1年为第一位；DO污染分担率有4年列入前三位； BOD5污染分担率有2年列入前三位；CODMn和氟化物污染分担率在各年度排序靠后(详见表4)。以2020年为例，各污染物分担率见图2。

表4 污染分担率统计表

图2 2020年污染物分担率示意图

3 变化趋势分析

3.1 单因子浓度比较

由图3和图4可看出，小车河2013—2020年DO年均浓度值呈上升趋势，与2013年相比，年均浓度上升了6.41%；其余5个指标(CODMn、COD、BOD5、氨氮和总磷)整体呈下降趋势，与2013年相比年均浓度分别下降了37.0%、45.7%、64.7%、34.1%、44.4%；氟化物变化较平稳，整体呈下降趋势。

图3 COD、DO、CODMn、BOD5浓度年度变化趋势图

图4 氟化物、氨氮、总磷浓度年度变化趋势图

其中，DO年均浓度值在2013年至2017年略有下降，2018年至2020年逐渐上升，整体呈上升趋势。CODMn年均浓度值整体呈下降趋势。COD年均浓度值在2013年最高，急剧下降至2015年的低于检出限(2015年平均值低于方法检出限，以检出限一半值绘图)，2016年开始出现波动性的变化特征，整体呈下降趋势。BOD5年均浓度值在2013年最高，急剧下降至2016年，2017年开始基本保持稳定，整体呈下降趋势。氨氮和总磷年均浓度值出现波动性的变化特征，整体呈下降趋势。

COD、CODMn、BOD5和氨氮浓度降低，说明2013—2020年小车河水体中污染物尤其是还原性有机物以及可生化降解有机物的量逐渐减少，水质状况得到改善。水质状况的变化也表现在水体自净能力的重要指标——DO的浓度上升趋势上，进一步表明小车河太慈桥断面水质状况逐渐好转。

3.2 秩相关系数分析

用秩相关系数法对小车河太慈桥断面2013—2020年水质变化趋势进行定量分析[4]。将各年度污染物年均浓度值从小到大排列，得到序号Xi；将监测年度(2013—2020年)从小到大排列，得到序号Yi。按以下公式进行计算：

式中：rs——秩相关系数；

N——时间周期(2013至2020年)。

将秩相关系数rs的绝对值同临界值Wp进行比较：当∣rs∣>Wp，则表明变化趋势有显著意义；若rs<0，表明在评价时段内有关指标呈下降趋势；若rs>0，表明在评价时段内有关指标呈上升趋势。当∣rs∣≤Wp，则表明变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内水质变化稳定。

取显著性水平0.05，当N=8时，临界值Wp=0.643。结果显示，小车河太慈桥断面2013—2020年水质中COD、总磷和氟化物呈不显著下降趋势；CODMn、BOD5和氨氮呈显著下降趋势，DO呈不显著上升趋势。详见表5。

表5 秩相关系数法分析统计表

CODMn、BOD5和氨氮呈显著下降趋势，说明2013—2020年小车河水体中污染物尤其是还原性有机物以及可生化降解有机物的量显著减少，结合图3和图4中各污染物浓度变化趋势，可看出水质状况以2017年为界，2013—2017年水体中好氧污染物消耗溶解氧的速率高于水体产生溶解氧的速率，水体中DO浓度呈下降趋势；随着水质的不断改善，水体自净能力提升，2018年起，水体中耗氧污染物的浓度逐渐减少，水体中污染物消耗溶解氧的速率低于水体产生溶解氧的速率，使溶解氧呈上升趋势。DO浓度变化趋势先降后升，整体上升趋势不显著。

4 结论

依据贵阳市南明区环境监测站2013—2020年例行水质监测数据，小车河水质状况由2013年超标(Ⅲ类)，到2014—2020年持续稳定达标(Ⅱ类)；污染物单项污染指数及综合污染指数整体呈下降趋势；且其中DO呈上升趋势，其余指标呈下降趋势，表明随着贵阳市生态建设及环境综合整治力度的加强，小车河水质和生态状况得到不断改善。同时，监测结果显示影响水质状况的主要指标为COD、总磷和氨氮，可以将COD、总磷和氨氮作为下一步小车河环境管理中水质状况的主要考核指标，重点进行监控。