2019—2020年長江江蘇段入江支流水質變化特征分析

蔣如東 楊西月 邵逸舟

(1.江蘇省水文水資源勘測局無錫分局，江蘇 無錫 214031;2.江蘇省水文水資源勘測局，江蘇 南京 210000)

長江是中華民族的母親河，是江蘇省高質量發展走在前列的戰略支撐。2017年，《長江經濟帶生態環境保護規劃》出臺，其中一個目標就是建設清潔長江[1]。長江江蘇段位于長江流域下游，自南京入境，在南通入海，自西向東橫穿江蘇南京、鎮江、揚州、泰州、常州、無錫、蘇州、南通8個地級市，總長432km，澤被沿岸5000多萬人，具有防洪、供水、航運、漁業、生態、景觀等綜合功能，是長江黃金水道的“咽喉”，是國家重要的生態廊道和水生物資源的寶庫，也是江蘇省沿江8市的防洪安全屏障和全省最重要的飲用水源地和灌溉水源地。

入江支流水質的好壞直接影響著長江干流水質、太湖流域水質和沿江城市居民的生存和發展。為掌握江蘇省長江流域入江支流水資源質量狀況，本文對2019—2020年長江江蘇段沿江8市的102條主要入江支流水質進行分析評價，探究主要水質指標的變化特征，分析影響入江支流水質的主要污染因子，同時提出相關建議，為進一步改善區域水質、優化管理等工作提供技術支撐和依據。

1 研究方法

1.1 數據選取

選取江蘇省2019—2020年監測數據進行統計。長江江蘇段主要包括江蘇南京、鎮江、揚州、泰州、常州、無錫、蘇州、南通8市的102條入江支流；每條入江支流各選取1個斷面進行研究。

1.2 評價標準和方法

按照《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)對102條支流的水質類別進行評價。主要評價指標為pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、氰化物、揮發酚、陰離子表面活性劑、硫化物20項指標。

為全面分析評價入江支流的水質狀況，不僅要識別出水質類別，還需識別出水質污染程度，本文采用了單因子評價法和綜合指數評價法兩種評價方法進行分析評價。采用單因子評價法[2-3]對2019—2020年各入江支流平均水質類別進行評價。綜合指數評價方法[4-5]基于單因子水質指數，對不同評價指標的污染程度進行排序，識別優先控制的水質指標，包括水質標識指數計算、評價指標污染程度排序、綜合水質標識指數計算等。該方法可用于綜合水質類別評價、綜合水質達標評價、綜合水質定性評價等。具體評價中，先利用監測數據求得各參評項目的單因子水質指數，并在此基礎上求得能夠反映河流綜合水質的綜合水質標識指數。

a.單因子水質標識指數計算。對于一般污染物，計算公式為

Si,j=Ci,j/CSj

b.綜合水質標識指數計算[6-7]。綜合水質標識指數(IWQ)由整數位和三位或四位小數位組成，其結構為

IWQ=X1X2X3X4

式中的X1、X2由計算獲得，X3和X4根據比較結果得到。其中，X1為河流總體的綜合水質類別；X2為綜合水質在X1類水質變化區間內所處位置，用于在同類水中進行水質優劣比較；X3為參與綜合水質評價的水質指標中，劣于水質目標的單項指標個數；X4為綜合水質類別與水體目標類別的比較結果，視綜合水質的污染程度，X4為一位或兩位有效數字。

綜合水質標識指數與綜合水質級別判斷關系見表1。

表1 綜合水質標識指數與綜合水質級別判斷關系

根據入江支流水質污染主要特征，選取溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷4項指標對入江支流水質進行綜合指數法分析評價。

2 水質變化趨勢

2.1 單因子評價結果

2.1.1 時間變化特征

根據2019—2020年入江支流的水質監測結果年均值評價分析(見圖1)，2020年優于Ⅲ類水河道占76.5%，較2019年增加了6.9%，劣Ⅴ類水河道占4.9%，較2019年減少了1.0%。經統計，2019—2020年主要超Ⅲ類水的水質指標為氨氮、總磷和化學需氧量，其中2020年氨氮超標率較2019年下降了4.0%，總磷下降了5.9%，2020年入江支流的總體水質較2019年有所改善。

圖1 2019—2020年江蘇省入江支流年均值水質類別占比情況

2.1.2 空間變化特征

本系統通過使用Qt應用框架呈現出人機交互界面，采用QTextStrea流對象實現對QFile對象所關聯的文件進行讀寫操作，采用Qt信號槽機制實現學生記錄的增，刪，改，查等功能。本程序是在學習完C++程序設計這門課程后的一個集繼承、圖形界面、事件處理等面向對象編程知識的綜合應用的實例程序，對于初學者來說，能更好地培養面向對象編程思維及編程興趣，便于理解及掌握，并且對《C++程序設計》課程教學有一定的參考作用。

根據2019—2020年江蘇省入江支流綜合評價分析(見圖2)，江蘇省沿江各市達到Ⅲ類水占比情況為：蘇州最高，占100%；其次為鎮江，占78.6%；揚州和無錫相對較低，在46.2%～61.5%之間?？梢钥闯?，沿長江自西向東，鎮江段、蘇州段及入海的南通段涉及的入江支流水質明顯好于其他地市，揚州、無錫和泰州個別入江支流水質相對較差。

圖2 2019—2020年江蘇省各市達到Ⅲ類水占比情況

根據2019—2020年的主要入江支流測次(2年12測次)的監測結果分析(見表2)，有11條支流綜合評價類別為劣Ⅴ類的次數較多，總體來看，此11條支流水質狀況差于其他支流，其中泰州的九圩港劣Ⅴ類的次數最高，達11次；其次是揚州的青龍港，為7次；無錫的錫澄運河、蘆埠港為6次。

表2 2019—2020年11條支流監測評價類別測次情況

2.1.3 主要超標指標篩選與分析

通過對2019—2020年的102條主要入江支流的水質監測結果進行分析，2年共實測1215個測次，涉及的超標指標主要有8項，超標次數最高的為總磷，251測次，超標率20.7%；其次為氨氮，244測次，超標率20.1%；涉及的超標指標中揮發酚超標次數最低，為6測次，超標率0.5%，見表3。

表3 2019—2020年2年綜合主要超標指標超標情況

2.2 水質綜合指數評價結果

根據水質綜合指數法，選取溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷4項指標進行評價分析[8]，2019年和2020年監測的102條支流中綜合水質標識指數介于2～3(小于3)的支流分別有57條和60條；介于3～4(小于4)的分別有39條和37條；介于4～5(小于5)的分別有5條和4條；大于5的支流均為1條?？傮w而言，2020年入江支流水質略好于2019年。

2019年和2020年綜合水質標識指數大于4(即水質類別劣于Ⅲ類)的支流分別有6條和5條，其中泰州的九圩港(靖江)水質最差，綜合水質標識指數均在5以上，即水質為Ⅴ類，距河道Ⅲ類水的目標相差2個水質類別，其綜合水質在Ⅴ類水濃度區間中位于距下限值20%～40%的位置，其參評的指標中有3個及以上未達到Ⅲ類水目標，其次水質較差的為揚州的青龍港(邗江)。

從綜合水質標識指數評價結果可以看出，2019年和2020年水質較差的11條支流的單因子水質指數排序情況(見表4)，由此可知影響入江河道的主要污染因子為氨氮和總磷，氨氮最高超標5.6倍，總磷最高超標5.3倍。

表4 2019—2020年部分入江河道單因子水質指數排序情況

2.3 劣于Ⅲ類支流變化趨勢分析

江蘇省102條入江支流中，綜合水質標識指數按照測次評價[9]，在2019—2020年超過3次(含3次)大于4的支流有15條，以下主要分析此15條入江支流2019—2020年水質變化趨勢情況。

大河港、金川河、七鄉河、鹽河的綜合水質標識指數在2019—2020年間共12次監測中各有3次大于4。2020年7月，由于受降雨影響，這4條支流綜合水質標識指數均較高?？傮w而言，大河港、鹽河水質呈惡化趨勢；金川河、七鄉河水質有所改善，見圖3。

圖3 大河港、金川河、七鄉河、鹽河2019—2020年綜合水質標識指數變化趨勢

古運河、老夏港、六圩港、蘆埠港的綜合水質標識指數在2019—2020年間共12次監測中各有4次大于4。其中老夏港綜合水質標識指數自2020年3月后呈明顯上升趨勢；古運河、六圩港、蘆埠港波動較大，水質不穩定，其綜合水質標識指數在4左右波動，見圖4。

圖4 古運河、老夏港、六圩港、蘆埠港2019—2020年綜合水質標識指數變化趨勢

三茅大港、錫澄運河、儀揚運河、朱家山河的綜合水質標識指數在2019—2020年間共12次監測中有5～6次大于4?？傮w而言，朱家山河水質呈緩慢好轉趨勢；錫澄運河、儀揚運河水質呈緩慢惡化趨勢；三茅大港水質不穩定，其綜合水質標識指數在4左右波動，見圖5。

圖5 三茅港、錫澄運河、儀揚運河、朱家山河2019—2020年綜合水質標識指數變化趨勢

板橋河、九圩港、青龍港的綜合水質標識指數在2019—2020年間共12次監測中有7～10次大于4?？傮w而言，板橋河、青龍港水質呈緩慢好轉趨勢；九圩港綜合水質標識指數基本全部在4以上，局部時段達到7以上，根據綜合水質標識指數評判標準，其水體局部時段達到黑臭程度，需要重點進行治理，見圖6。

圖6 板橋河、九圩港、青龍港2019—2020年綜合水質標識指數變化趨勢

通過綜合水質標識指數變化趨勢分析，部分入江河道水質呈惡化趨勢，個別支流水質污染嚴重，局部時段達到黑臭程度，需要重點進行治理。

3 結 語

本文采用單因子評價法和綜合指數評價法，對2019—2020年長江江蘇段的102條主要入江支流進行水質變化特征分析。結果表明，長江江蘇段入江支流水質總體呈改善趨勢，劣Ⅴ類水支流數呈下降趨勢；氨氮和總磷是最主要的污染指標，也是主要的超Ⅲ類水的水質指標。為了進一步提升長江江蘇段入江支流的水質，建議首先對水質評價在Ⅴ～劣Ⅴ類的支流，制定“一河一策”的達標保障方案，加強日常管理維護，對超標嚴重、綜合水質標識指數值較大的支流，需重點排查暗涵、暗管，同時加強水面漂浮物打撈，及時做好消殺工作，進一步加大綜合治理和整治力度；其次，對有泵站控制的支流要科學管控，確保泵站排水達標，從而鞏固“消劣”成果。