新涇港“十三五”水質變化趨勢分析

顧佳萍

（上海市閔行區環境監測站，上海 201199）

隨著城市的發展，越來越多的污染物質進入河流中，引起地表水質的污染，威脅人類健康，因此，地表水質的監測和評價越來越引起人們重視。全國各地都對當地的地表水水質用不同的方法進行了評價和趨勢分析，主要有單因子評價法[1-3]、綜合污染指數法[4-6]、神經網絡法[7]、模糊數學法[8]等。通過對地表水水質的監測和評價，可以及時有效地監控水質污染狀況，合理調整水污染治理措施。

本文采用單因子評價法和水質綜合污染指數法分析了新涇港“十三五”期間的水質污染狀況和時空變化趨勢，并與“十二五”的數據進行比較，評價新涇港水質改善情況，顯示了“十三五”期間河道整治的效果，為“十四五”水環境質量改善提供數據支持和理論參考。

1 研究內容與方法

1.1 新涇港概況

新涇港位于閔行區中部，原從顓橋鎮附近的六磊塘東北流，越春申塘、淀浦河、蒲匯塘，經過程家橋，北抵北新涇鎮入吳淞江，上游在清末已淤塞成陸，現僅殘留從淀浦河到吳淞江的11km 河道。新涇港在閔行區設置吳中路、漕寶路和平陽路3 個監測斷面（圖1），閔行區水環境區劃要求達到的水質類別均為Ⅴ類。

圖1 新涇港監測斷面布點圖

1.2 數據來源

新涇港的監測數據來源于閔行區環境監測站2011-2020年的地表水監測數據。

1.3 水質評價方法

參考國家環境保護部印發的《地表水環境質量評價方法（試行）》（環辦〔2011〕22號）進行地表水環境質量狀況評價，采用單因子評價法和水質綜合污染指數法，評價“十三五”期間（2016-2020年）新涇港各斷面的水質污染狀況和達標情況，與“十二五”期間（2011-2015 年）的數據進行比較，了解水質的時間和空間變化特征及水質改善情況。

1.3.1 水質單因子評價法

將單項水質因子監測結果與《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）相應標準值相比較，進行單因子評價，根據評價時段內該斷面參評的指標中類別最高的一項來確定斷面類別，評價指標為《地表水環境質量標準》表1 中（除水溫、總氮、糞大腸菌群外）的21項指標。監測值小于相應類別標準值為達標，不同斷面的功能類別按照閔行區水環境區劃要求來確定。

斷面水質超過Ⅲ類標準時，先按照不同指標對應水質類別的優劣，選擇水質類別最差的前三項指標作為主要污染指標。當不同指標對應的水質類別相同時計算超標倍數，取超標倍數最大的前三項為主要污染指標。當氰化物或鉛、鉻等重金屬超標時，優先作為主要污染指標。對于水溫、pH 值和溶解氧等項目不計算超標倍數。

1.3.2 水質綜合污染指數法

1.3.2.1 綜合污染指數計算

綜合污染指數法是對各污染指標的相對污染指數進行統計，得出代表水體污染程度的數值，該方法用以確定污染程度和主要污染物，并對水污染狀況進行綜合判斷[9]。本文選取溶解氧、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、氨氮和總磷五項有代表性的污染物指標，按照Ⅲ類功能區標準為基準來計算綜合污染指數。

綜合污染指數計算公式：

除溶解氧外，單項污染指數計算公式：

式中：P為綜合污染指數；Pi為單項污染指數；Ci為污染物實測濃度；Si為相應功能類別的標準值；n為參與評價的水質項目。

溶解氧污染指數計算公式：

式中：C飽（t）為t 溫度下的飽和溶解氧值，C飽(t)(mg/L)=477.8/(t+32.26)；

Ci為t溫度下的溶解氧實測值；

C標(t)為t 溫度下的溶解氧標準值（用GB3838-2002換算）。

1.3.2.2 水質隨空間變化評價

計算河道下游較上游斷面的綜合污染指數變化率，評價上游至下游斷面的水質變化。

1.3.3 水質隨時間變化評價

根據《地表水環境質量評價方法（試行）》（環辦〔2011〕22 號），采用Daniel 的趨勢檢驗，Spearman 秩相關系數法評價綜合污染指數的年度變化趨勢及五項主要污染指標的月度變化和年度變化趨勢。

1.3.4 水質改善情況

比較“十三五”期末與“十二五”期末的綜合污染指數變化率以及五項主要污染指標的變化率，評價水質改善情況。變化率在5%以內為基本持平，5%～10%之間為略有變化（改善或惡化），10%～20%為輕微變化（改善或惡化），＞20%為顯著變化（改善或惡化）。

2 結果與分析

2.1 單因子評價

2.1.1 “十三五”期間水質狀況

用單因子法評價“十三五”期間新涇港三個斷面的水質狀況見表1，吳中路、漕寶路和平陽路斷面在“十三五”前期水質類別均為劣V類，未達標，隨后水質逐漸轉好，至2020年均達到Ⅳ類水標準，達到閔行區水環境區劃要求的水質類別（Ⅴ類）?！笆濉逼谀?020 年）與“十二五”期末（2015年）相比，新涇港水質總體上升了兩個類別，2016-2018 年水質未達標，2019-2020年水質達標。

表1 新涇港“十三五”期間水質狀況

“十三五”前期新涇港主要污染指標為氨氮、總磷、化學需氧量，“十三五”期末主要污染指標為氨氮、溶解氧，表明總磷污染顯著改善，且新涇港水體無重金屬污染，以富營養化污染為主。

2.1.2 年度變化趨勢

“十三五”期間，新涇港水體中，氨氮、總磷和高錳酸鹽指數濃度呈下降趨勢，溶解氧濃度穩中有升，五日生化需氧量濃度呈持平趨勢（圖2）。

圖2 新涇港“十三五”期間主要污染物變化趨勢圖

“十三五”期間，新涇港水體中氨氮、總磷、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量平均濃度分別為2.55mg/L、0.29 mg/L、4.9 mg/L和3.3 mg/L，與“十二五”期間相比，分別下降57.1%、44.2%、26.9%和15.4%，氨氮濃度降幅最大；溶解氧平均濃度為3.30 mg/L，上升31.0%。由此可見，“十三五”期間水中溶解氧濃度顯著上升，氨氮、總磷、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量濃度均有所下降，表明新涇港水體水質顯著改善。

2.1.3 月度變化趨勢

“十三五”期間，新涇港主要污染指標，氨氮濃度月度變化呈秋季低、春夏冬季高的特征；溶解氧濃度呈冬春季高、夏秋季低的特征；總磷、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量濃度月度變化相對平穩（圖3）。其中，溶解氧濃度最低值出現在5 月（2.16 mg/L），最高值出現在2月（5.76 mg/L）；高錳酸鹽指數濃度最低值出現在12月（4.0 mg/L），最高值出現在5月（5.3 mg/L）；五日生化需氧量濃度最低值出現在12 月（2.6 mg/L），最高值出現在2 月、3 月（3.6 mg/L）；氨氮濃度最低值出現在8 月（1.39 mg/L），最高值出現在1 月（3.73 mg/L）；總磷濃度最低值出現在12月（0.19 mg/L），最高值出現在7月（0.35 mg/L）。

圖3 新涇港“十三五”期間主要污染物均值月際變化圖

2.1.4 水質改善情況

“十三五”期末，新涇港水體中氨氮、總磷和高錳酸鹽指數濃度分別為1.24 mg/L、0.18 mg/L和4.1 mg/L，與“十二五”期末相比，分別下降75.2%、63.6%和24.1%；溶解氧濃度為4.67 mg/L，上升100%；五日生化需氧量濃度為3.0 mg/L，與“十二五”期末持平。

2.2 綜合污染指數評價

2.2.1 年度變化趨勢

“十三五”期間，新涇港水體綜合污染指數呈改善趨勢（圖4）。2016-2020 年，新涇港水體綜合污染指數分別為1.98、1.72、1.57、0.99、0.99，呈下降趨勢，五年均值為1.45，與“十二五”期間相比下降41.8%。其中，吳中路、漕寶路和平陽路斷面綜合污染指數五年均值分別為1.45、1.46和1.42，與“十二五”期間相比分別下降46.1%、39.9%和39.8%，吳中路斷面改善幅度最大。

2.2.2 水質改善情況

“十三五”期末，新涇港水體綜合污染指數為0.99，與“十二五”期末相比，下降幅度為56.6%，綜合水質顯著改善。吳中路、漕寶路和平陽路斷面“十三五”期末綜合污染指數分別為0.89、0.96和1.04，與“十二五”期末相比分別下降60.6%、58.1%和50.0%，吳中路斷面改善幅度最大。

2.2.3 水質隨空間變化評價

以III 類標準分別計算各斷面的綜合污染指數，計算上下游斷面的綜合污染指數變化率（見表2）?！笆濉逼陂g，新涇港從上游的吳中路斷面到下游的平陽路斷面，綜合污染指數2016 年和2020 年上升，表明水質在區內有所惡化；2017 -2019 年下降，表明水質在區內有所改善。由于從上游到下游，有多條河流與新涇港交匯，且沿程有工業區，影響水質變化的因素較多，每年新涇港水質的空間變化規律不完全相同。從2020 年新涇港的綜合污染指數來看，下游的綜合污染指數比上游高，2020 年新涇港沿程水質污染呈上升趨勢。

表2 新涇港“十三五”期間綜合污染指數的空間變化

3 結論

（1）新涇港吳中路、漕寶路和平陽路斷面2020年均達到Ⅳ類水標準，達到閔行區水環境區劃要求的水質類別（Ⅴ類）?！笆濉逼谀┡c“十二五”期末相比，新涇港水質總體上升兩個類別，2016-2018 年水質未達標，2019-2020 年水質達標。

（2）“十三五”期末，新涇港主要污染指標為氨氮、溶解氧，無重金屬污染，以富營養化污染為主?！笆濉逼陂g，氨氮、總磷和高錳酸鹽指數濃度呈下降趨勢，溶解氧濃度穩中有升，五日生化需氧量濃度呈持平趨勢。與“十二五”期間相比，“十三五”期間水中溶解氧濃度顯著上升，氨氮、總磷、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量濃度均有所下降，表明新涇港水體水質顯著改善。氨氮濃度月度變化呈秋季低、春夏冬季高的特征；溶解氧濃度呈冬春季高、夏秋季低的特征；總磷、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量濃度月度變化相對平穩。與“十二五”期末相比，“十三五”期末，氨氮、總磷和高錳酸鹽指數濃度均有所下降；溶解氧濃度有所上升；五日生化需氧量濃度持平。

（3）“十三五”期間，新涇港水體綜合污染指數呈改善趨勢，吳中路、漕寶路和平陽路斷面綜合污染指數均有所改善，其中吳中路斷面改善幅度最大。從上游的吳中路斷面到下游的平陽路斷面，綜合污染指數2016 年和2020年上升，2017-2019年下降，每年新涇港水質的空間變化規律不完全相同。

（4）“十三五”期間，閔行區通過持續實施環保三年行動計劃、《閔行區清潔水行動計劃》、水污染總量減排、截污治污，使新涇港水質得到了較大改善，水質污染整體呈現改善趨勢。