南四湖水质现状评价与变化趋势分析

张秀敏　曾骥　张健　李伟　齐云婷



南四湖水质现状评价与变化趋势分析

张秀敏1曾骥2张健1李伟1齐云婷1

一、引言

南四湖为南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山四湖的总称，属淮河流域，地处鲁南泰沂山山前冲积平原与鲁西黄泛平原的交接地带。南四湖南北长126km。东西宽5～25km，最大水面面积为1268km2，分属苏、鲁、豫、皖四省32个县（市、区）。山东境内集水面积26255k m2，其中济宁行政区省内10686km2。南四湖二级坝枢纽工程将南四湖一分为二，坝北为上级湖，由南阳湖、独山湖、昭阳湖（大部分）组成，坝南为下级湖，由昭阳湖（小部分）和微山湖组成。上级湖总集水面积为27263km2，下级湖总集水面积为4250km2。南四湖入湖主要河流共有53条，其中29条入上级湖，24条入下级湖，出湖河流共4条。据南四湖流域1956～1996年资料统计，流域多年平均降水量689.2mm，降水量总的变化趋势是从东南向西北减少。

二、研究范围

1.水质监测

共选取11处水质监测站点，分别为南阳湖的王庙、南阳岛、前白口，独山湖的独山，昭阳湖的沙堤、二级湖（闸上）、二级湖（闸下）、大娟、高楼，微山湖的微山岛和韩庄闸（闸上）。

2.评价因子及标准

根据水质影响因子特征，选取pH、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总氮、氟、总磷作为评价因子。评价标准按照国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水质标准。

三、评价方法

采用环保部公布的《地表水环境质量评价办法（试行）》（2011年）中推荐的Spearman秩相关系数法。具体过程如下：给出时间周期Y1……Yn和相应数值C（即月均值、季均值或年均值C1……Cn），将C从大到小排列好。秩相关系数的计算公式如下：

di=Xi-Yi

式中：di—变量Xi与Yi的差值；

Xi—周期1到周期n按浓度值从小到大排列的序号；

Yi—按时间排列的序号；

N—周期次数；rs—秩相关系数。

将rs的绝对值同Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp进行比较。如果rs＞Wp则表明变化趋势有显著意义，如果Wp为正值，则表明有上升趋势，如果Wp为负值，则表明有下降趋势；如果rs≤Wp则表明变化趋势没有显著意义。

图1　2014年南四湖各参数超标率示意图

图2　2014年、2013年南四湖各参数超标率比较示意图

四、评价结果

1.水质评价

2014年南四湖总体水质良好，各参数年平均值为：pH值8.13、溶解氧8.15mg/L、五日生化需氧量3.13mg/L、高锰酸盐指数4.91mg/L、化学需氧量13.9mg/L、氨氮0.33mg/L、氟化物0.78mg/L、总磷0.031mg/L，均符合《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准。总氮（2.14mg/L）超《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类标准。各参数超标率，见图1。

与2013年相比，2014年南四湖总氮、总磷、化学需氧量略有下降，五日生化需氧量、高锰酸指数略有提高，其他监测指标均无变化，见图2。主要污染物为总氮、总磷和化学需氧量。

2.年均值变化趋势

2009～2014年南四湖水质指标变化趋势较为平稳，溶解氧、五日生化需氧量、化学需氧量年均值范围分别在8.10～9.91mg/L、3.13～5.57mg/L、3.90～19.37mg/L之间，其年平均值的秩相关系数分别为-0.886、-0.943、-0.886。表明溶解氧、五日生化需氧量、化学需氧量含量呈明显下降趋势。pH、氨氮、总氮、氟化物、高锰酸盐指数、总磷年均值范围分别在8.01～8.134、0.209～0.314mg/L、1.75～2.49mg/L、0.641～0.782mg/L、4.62～5.98mg/L、0.012～0.100mg/L之间，其年平均值的秩相关系数分别为0.657、0.314、-0.143、0.714、-0.829、-0.829。表明pH、氨氮、总氮、氟化物、高锰酸盐指数、总磷含量无明显变化。评价结果详见表1。

由表1可以看出南四湖6年来水质的变化趋势情况。主要影响因子五日生化需氧量和化学需氧量含量明显下降，溶解氧虽然有下降趋势，但仍好于Ⅲ类水标准。

3.水质评价结果变化

（1）上级湖

2009～2014年南四湖上级湖主要污染物年均值变化范围：pH为7.98～8.12、溶解氧为7.77～9.00mg/L、五日生化需氧量为3.18～6.01mg/L、高锰酸盐指数为4.58～6.04mg/L、化学需氧量为14.66～19.29mg/L、氨氮为0.24～0.57mg/L、总氮为2.03～3.21mg/L、氟化物为0.61～0.78mg/L、总磷为0.0094～0.166mg/L。主要超标污染物为溶解氧、五日生化需氧量、高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷。最大超标倍数分别为0.2、2.7、0.82、1.48、6.69、20.0、39.2。变化趋势见图3。

（2）下级湖

2009～2014年南四湖下级湖主要污染物年均值变化范围pH为8.02～8.19、溶解氧为8.19～9.91mg/L、五日生化需氧量为2.97～4.72mg/L、高锰酸盐指数为4.50～5.45mg/L化学需量为12.22～18.82mg/L、氨氮为0.08～0.28mg/L、总氮为1.74～2.33mg/L、氟化物为0.70～0.77mg/L总磷为0.0004～0.059mg/L。主要超标污染物为溶解氧、五日生化需氧量、高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷。最大超标倍数分别为0.56、1.38、0.45、1.40、1.81、7.54、9.60。变化趋势见图4。

图3　2009～2014年南四湖上级湖主要水质指标最大超标倍数图

图4　2009～2014年南四湖下级湖主要水质指标最大超标倍数图

表1　2009～2014年度南四湖监测指标均值变化趋势评价结果表

通过对2009～2014年南四湖上级湖、下级湖两湖区水质最大超标倍数年度变化比较分析，影响水质指标的主要污染物为化学需氧量、总氮、总磷。

五、结论及建议

（1）2009～2014年南四湖主要水质指标五日生化需氧量和化学需氧量含量明显下降，溶解氧虽然有下降趋势，但仍好于三类水标准。南四湖水质明显改善，但距离稳定达到南四湖Ⅲ类水质标准还有一定的差距，影响水质指标的主要污染物为化学需氧量、总氮和总磷。

（2）建议继续加强南四湖流域的工业结构调整、重点企业截污和城市污水处理厂脱氮除磷等点源控制措施，同时高度重视非点源的控制与治理工作。严格执行环境影响评价制度和污染物排放总量制度，坚决关停污染企业、淘汰严重污染企业。

（3）减少湖区畜禽养殖和水产养殖过程中所产生的残饵和养殖生物排放的COD、氮、磷等污染物。应科学安排养殖生产，继续严格控制水产养殖规模，优化养殖品种，发展生态渔业和清洁养殖。

（4）应大力推进生态农业和有机农业建设，组织实施农业生态项目，加强农业环境监测体系建设，积极开展农业环境监测工作，强化农业环境执法管理■

（作者单位：1.济宁市水文局272019 2.山东省水文局250014）