阿勒泰地区地表水主要水质指标变化特征分析_热依扎·金恩斯.pdf

DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 036阿勒泰地区地表水主要水质指标变化特征分析热依扎金恩斯(新疆阿勒泰水文勘测局，新疆 阿勒泰 836599)摘要结合阿勒泰地区小青河和群库勒 2 个河流水质监测断面 2000 2020 年氨氮和化学需氧量监测数据，对阿勒泰地区地下水主要水质指标的变化特征进行分析。结果表明:近 20 a 以来，两个监测断面氨氮和化学需氧量浓度均总体呈现递增变化，两种指标年递增率均值分别为 0 009 mg/La 和 0 20 mg/La。农业种植面源及生活污水是其主要水质指标变化的主因。关键词氨氮;化学需氧量;变化特征;阿勒泰地区中图分类号X832文献标识码B文章编号1004 1184(2023)03 0107 03收稿日期2022 08 19作者简介热依扎金恩斯(1994 )，女，新疆布尔津人，助理工程师，主要从事水质检测方面工作。阿勒泰地区位于新疆的北部地区，属于典型的内陆干旱气候，降水量稀少，各站点多年降水量 35 1 425 5 mm 之间，年降水变差系数较为平稳1。受阿勒泰流域气候以及河川径流的影响，河流各水质监测断面水质指标存在明显的季节变化及地形分布规律，上游山区型河流水质标准较高，出山口水质断面受工业和农业污染影响水质标准较低2。多个研究成果表明3 4，阿勒泰地区河流水质近些年来受人类活动和气候变化的影响，呈现明显的变化特征，尤其是氨氮和化学需要量两项水质指标变化较为明显。为对阿勒泰地区地表水主要水质变化特征进行系统分析，结合阿勒泰地区2 个河流水质监测断面 1980 2020 年氨氮和化学需氧量监测数据，对阿勒泰地区地下水主要水质指标的变化特征进行分析。研究成果对于阿勒泰地区地表水资源保护规划具有重要参考价值。1资料概况分别选取阿勒泰地区小青河和群库勒两个河流水质监测断面 2000 2020 年氨氮和化学需氧量监测数据，小青河和群库勒站为阿勒泰地区常规水质监测断面，主要监测要素包括氨氮、总氮、总磷、化学需氧量、浊度等指标。常规水质监测指标观测的周期为每旬监测 1 次，然后按照统计学方法对其年尺度、月尺度、季节尺度的水质指标浓度均值进行统计。按照可靠性、一致性、代表性对选取的小青河和群库勒两个河流水质监测断面 1970 2020 年氨氮和化学需氧量监测数据进行了数据检验，满足质量检验要求，选取的数据可用来分析断面主要水质指标的变化特征。2趋势性检验方法利用 Mann Kendall 趋势检验法判断研究区氨氮和化学需氧量的变化趋势。Mann Kendall 趋势检验法在检验时间序列的变化趋势时，构造统计量如下:S=nj=2i 1j=1sign(Xi Xj)(1)式中:sign 为符号函数，当 Xi Xj小于、等于或大于 0时，sign(Xi Xj)分别为 1、0 或 1;S 为正态分布，其均值为0，方差计算方程为:Var(S)=n(n 1)(2n+5)18(2)Mann Kendall 统计量公式大于、等于、小于 0 时分别为:Z=S 1Var(S)，S 0Z=0，S=0Z=S+1Var(S)，S 0(3)若 Z 0，则认为有下降趋势;若 Z 0 则认为有上升趋势。当|Z|1 28、1 96、2 32 时，分别通过 90%、95%及99%的显著性检验，则认为变化趋势在对应的显著性水平下上升或下降趋势显著，相反则趋势不显著。3主要水质指标变化3 1年变化特征分析分别小青河和群库勒水质监测断面氨氮和化学需氧量2000 2020 年监测数据，对其不同年代际氨氮和化学需氧量浓度变幅进行统计，统计结果分别如表 1 和表 2 所示。表 1不同年代际小青河水质断面氨氮和化学需氧量浓度变幅不同时段氨氮指标化学需氧量指标浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势2000 2009 0 008 0 192010 20200 0170 392000 20200 0090 20表 2不同年代际群库勒水质断面氨氮和化学需氧量浓度变幅不同时段氨氮指标化学需氧量指标浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势2000 20090 0050 142010 20200 0170 292000 20200 0110 227012023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay，2023Vol.45NO.3从不同年代际小青河水质断面氨氮和化学需氧量浓度变幅统计结果可看出，小青河水质监测断面不同年代际氨氮浓度变幅总体呈现递增变化，其中 2000 2009 年氨氮浓度变幅有所递减，但递减幅度相对较小。小青河水质监测断面近 20 年以来不同年代际化学需氧量变幅总体也呈现递增变化，递增趋势显著性检验值低于 1 28，未达到 90%显著性检验水平，其化学需氧量也在 2000 2009 年变幅呈现递减变化，通过分析主要是小青河水质监测断面 2000 2009 水量有所减少，使得进入断面污染物浓度有所下降。从群库勒水质断面不同年代际氨氮和化学需氧量变幅可看出，其氨氮和化学需氧量变幅也总体呈现递增变化，但递减趋势显著性统计值也均低于 1 28，未达到 90%显著性检验水平。综合分析，小青河和群库勒水质断面 指 标 年 递 增 率 均 值 分 别 为0 009 mg/La 和 0 20 mg/La，农业种植面源及生活污水是其主要水质指标变化的主因。3 2月尺度变化特征分析考虑到阿勒泰地区水量季节变化特征较为明显，在小青河和群库勒水质断面年尺度氨氮和化学需氧量浓度变幅分析的基础上，对其不同年代际汛期和非汛期两种水质指标浓度变幅进行统计分析，分析结果如表 3、表 4、表 5 及表 6 所示。表 3小青河水质监测断面不同年代际汛期和非汛期氨氮浓度变幅不同时段汛期非汛期浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势2000 2009 0 007 0 0012010 20200 0140 0032000 20200 010 0 001表 4小青河水质监测断面不同年代际汛期和非汛期化学需氧量浓度变幅不同时段汛期非汛期浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势2000 2009 0 0230 0042010 20200 350 042000 20200 170 03表 5群库勒水质监测断面不同年代际汛期和非汛期氨氮浓度变幅不同时段汛期非汛期浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势2000 20090 009 0 0042010 20200 019 0 0022000 20200 014 0 003表 6群库勒水质监测断面不同年代际汛期和非汛期化学需氧量浓度变幅不同时段汛期非汛期浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势2000 20090 0120 0022010 20200 320 0 0032000 20200 166 0 0005从小青河水质监测断面汛期和非汛期氨氮和化学需氧量浓度变幅可看出，其汛期两种水质指标变幅和年变幅具有一致性，这主要因为小青河水质监测断面其水量主要集中在汛期，使得其汛期污染物浓度和年污染浓度变幅接近，而非汛期由于断面水量较少，因此其污染物浓度变化相对较低，汛期氨氮和化学需氧量浓度变幅总体呈现递增变化，变化趋势统计值也均低于 1 28，呈现弱递增变化，小青河水质监测断面非汛期氨氮总体呈现递减变化，而化学需氧量非汛期浓度变幅有所递增。小青河水质监测断面汛期氨氮和化学需氧量年变幅均值为 0 001 2 mg/La 和 0 12 mg/La，而非汛期年变幅分别为 0 003 mg/La 和 0 007 mg/La。群库勒水质监测断面汛期氨氮和化学需氧量和年变幅也具有一致性，非汛期氨氮和化学需氧量浓度变幅均呈现递减变化，其中氨氮浓度非汛期递减变幅要高于化学需氧量浓度递减变幅。群库勒水质监测断面汛期氨氮和化学需氧量年变幅均值为 0 000 7 mg/La 和 0 13 mg/La，而非汛期年变幅分别为 0 006 mg/La 和 0 002 mg/La。3 3季节尺度变化特征分析结合小青河和群库勒水质监测断面氨氮和化学需氧量2000 2020 年旬监测数据，对其不同年代际氨氮和化学需氧量浓度变幅进行统计，统计结果分别如表 7、表 8、表 9 及表10 所示。表 7小青河水质监测断面不同季节氨氮浓度变幅不同时段春季夏季秋季冬季浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势2000 2009 0 002 8 0 003 6 0 001 2 0 000 42010 20200 005 950 007 650 002 550 000 852000 20200 003 150 004 050 001 350 000 45表 8小青河水质监测断面不同季节化学需氧量浓度变幅不同时段春季夏季秋季冬季浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势2000 2009 0 066 5 0 085 5 0 028 5 0 009 52010 20200 136 50 175 5 0 058 5 0 019 52000 20200 070 090 03 0 01801第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月表 9群库勒水质监测断不同季节氨氮浓度变幅不同时段春季夏季秋季冬季浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势2000 20090 001 750 002 250 000 75 0 000 252010 20200 005 950 007 65 0 002 550 000 852000 20200 003 850 004 95 0 001 65 0 000 55表 10群库勒水质监测断不同季节化学需氧量浓度变幅不同时段春季夏季秋季冬季浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势浓度变幅/mg/L变化趋势2000 20090 0490 063 0 0210 0072010 20200 101 50 130 50 043 5 0 014 52000 20200 0770 099 0 0330 011从小青河水质监测断面不同季节氨氮和化学需氧量浓度变幅可看出，各年代际氨氮和化需需氧量在夏季和春季总体均呈现递增变化，夏季由于来水量较大，其氨氮和化学需氧量浓度变幅最大，递增趋势也明显高于其他季节。冬季氨氮浓度有所递增，而化学需氧量变幅有所递减。群库勒水质监测断面也均在夏季和春季氨氮和化学需氧量浓度变幅呈现递增变化，氨氮在秋季和冬季浓度变幅均有所降低，化学需氧量浓度在冬季浓度变幅呈现递增，在秋季浓度变幅呈现递减变化。小青河和群库勒水质监测断面在不同季节氨氮和化学需氧量浓度变幅总体趋势性不显著，各个季节污染物占比也较为接近，夏季占比达 45%，春季占比可达到 35%，秋季占比可达到 15%，冬季占比最低，为 5%，对于小青河和群库勒水质监测断面水质浓度要控制夏季和春季污染物浓度的增加，从而总体改善两个水质监测断面的污染浓度。4结语(1)小青河和群库勒水质监测断面汛期氨氮和化学需氧量浓度变幅都呈现递增变化，但递增趋势不显著，群库勒水质监测断面的氨氮和化学需氧量浓度变幅有所递减，递减幅度较低。(2)小青河和群库勒水质监测断面不同季节污染物占比较为接近，夏季占比达 45%，春季占比可达到 35%，秋季占比可达到 15%，冬季占比最低，为 5%，对于小青河和群库勒水质监测断面水质浓度要控制夏季和春季污染物浓度的增加，从而总体改善两个水质监测断面的污染浓度。(3)本文未对两个水质断面氨氮和化学需氧量变化成因进行深入分析，在后续的研究中应重点对氨氮和化需氧量变化影响因子的贡献率进行定量分析，从而为阿勒泰地区水环境保护措施规划提供重要的支撑依据。参考文献 1冯林娜 基于内梅罗污染综合指数方法的克兰河水质评价研究J 地下水 2022 44(01):116 118 2徐勇 新疆喀什地区主要水文站水质评价及污染源分析J 地下水 2022 44(02):92 94 3杨卫东 关于阿勒泰地区河流水文的特征研究J 能源与节能 2017(12):101 102+142 4热汗姑阿布都克力木，李胜 阿勒泰高寒地区鲤鱼早繁与乌仔培育研究J 农民致富之友 2015(16):287(上接第 101 页)911 42 t/a。以上均为泸州市水质的改善提供了有力保障。3结语本文采用迭加型综合指数和 spearman 秩相关系数法对长江干流 2011 2020 年水质进行了分析，并结合近十年来泸州市经济发展水平和各项生态环境治理举措进行了关联性研究，研究结果表明:(1)长江干流泸州段水质呈现入境水质优于出境水质的空间分布特征，说明长江水质除了受入境水质的影响外，泸州区域内的生产、生活活动对长江水质存在一定影响。(2)十年间，在泸州市经济快速发展的同时，泸州段长江干流水质有所好转，水质类别由类好转为类，有效控制了泸州市经济社会发展对长江泸州段水体的影响。(3)泸州市经济社会发展对长江泸州段水体影响有限，主要得益于基本社会状况的稳定，以及生态环境治理、技术改造、产业结构升级等政策措施落地的综合影响。通过泸州市的实践，我们既要看到长江水质好转的喜人局面，树立起人与自然的和谐共生的信心，同时也要看到，长江水质还有所波动，还应继续筑牢生态优先理念，强化长江水资源水环境保护和合理利用，大力实施创新驱动和产业转型升级，坚持生态保护优先发展地方经济、不断提高人民群众生活水平，保持长江母亲河永葆生机活力。参考文献 1巨栋 长江上游泸州港建设及周边流域发展思考J 港口经济 2015 11:27 28 2马宗慧，伍勤，阮杰 上游沿江城市融入长江经济带发展研究以泸州市为例J 中国发展 2015 1:25 29 3泸州统计年鉴(2011 2021)编辑委员会 泸州统计年鉴 2021M 泸州市统计局 2011 2021 4丁冉，肖伟华，等 水资源质量评价方法的比较与改进J 中国环境监测 2011 27(3):63 68 5杨盼，等 基于主成分分析的 spearman 秩相关系数法在长江干流水质分析中的应用J 环境工程 2019 37(8)，76 80 6王超，单保庆，秦晶，等 海河流域社会经济发展对河流水质的影响J 环境科学学报 2015 35(8)，2354 2361 7温树影，等 辽河水环境质量与社会经济发展的关系J 地下水 2016 38(4)，90 92901第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月