环太湖河道水质分析与入湖污染物负荷量估算

(3) 讨论 除 1998 年 11 月的 TN 外 ,
表 4 入湖区各片各指标污染程度排序
入湖和出湖河道水质在数学上不存在显著
1998 年 11 月
1999 年 11 月
差异 ,但从检验中显示的平均秩来看 ,出湖
无锡
CODMn 1
TP 1
TN CODMn TP
1
1
1
TN 1
SS 3
河道水质均优于入湖河道 ,湖体对污染物
第
17 卷 第 1 2001 年 2 月 Nhomakorabea期
地 Geograp
理 hy
学与国土研究 and Territorial Research
Vol. 17 Feb.
No . 2001
1
环太湖河道水质分析与入湖污染物负荷量估算
郑 一1 , 王 学 军1 ,江 耀 慈2 ,周 修 炜2
多个独立总体的非参数检验 ,结果表明 ,在 95 %的置信水平下 ,1998 年 11 月和 1999 年 11 月
各指标在入湖各地区间均有显著差异 。由于数据偏离正态 (或对数正态) 分布 ,故无法运用参数
方法进行多重比较 ,这里按检验过程中显示的平均秩的大小对各片的污染程度进行排序 ,得表 4 。
内源污染 (沉积在湖体 、河道底泥中的污染物释放) 的影响增大 。外源污染源存在时 ,底泥中的
污染物只在某时期对水体发挥显著作用 。外源污染受抑后 ,污染物会逐步释放 。太湖底泥中
氮 、磷负荷很高 ,30 多年来 ,底泥中氮 、磷和有机质含量呈整体上升趋势[6 ] ,其中 TN 和有机质
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根据太湖 2010 年 达 中 营 养 化 的 总 量 控 制 目 标[5 ] , 全 太 湖 地 区 最 大 允 许 入 湖 量 为 : TP587t/ a , TN2167t/ a ,CODCr59532t/ a 。若以平水期 (11 月) 的月入湖量为一年中的月均入湖 量的大致估算 ,易由表 5 数据推知 ,1999 年仅由无锡地区入湖的 TP 和 TN 总量就大大超过全 太湖地区的总量目标 。可见 ,总量控制的形势严峻 , TN 和 TP 是重点和难点 。
(3) 讨论 检验所选月份跨越太湖流域点源污染治理的重点时期 (零点行动) ,但水质浓度
指标的检验结果表明 :在年间具有可比性的月份中 ,环湖河道水质反呈恶化趋势 。最新的报道
亦证实了太湖地区河道水质随时间进一步恶化的总体趋势[4 ] 。全流域范围来看 ,有机污染的
恶化最显著 ,总氮次之 ,总磷无显著恶化 ;入湖区的有机污染恶化十分显著 ,总磷和总氮变化不
计算结果 (表 5) 表明 ,污染总量贡献 ( Kij) 较大的河道为 :漕桥河 、太鬲南运 、直湖港 、太鬲 运河 、大浦港的 CODMn ;直湖港 、太鬲运河 、漕桥河 、太鬲南运的 TP ; 直湖港 、太鬲南运 、漕桥 河 、太鬲运河的 TN ;太鬲南运 、大浦港 、直湖港 、漕桥河的 SS。
第 1 期 郑 一等 :环太湖河道水质分析与入湖污染物负荷量估算
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图 1 研究区概况
偏离正态分布和对数正态分布 ,故采用非参数方法[3 ] ,具体计算由软件 SPSS1010 完成 。
(1) 环湖河道总体水
表 1 河道总体水质年间变化的检验结果
质年间变化的假设检验 检验对象 95 %置信度 90 %置信度
因在于无锡地区工 、农业和服务业高度发达 ,经济密度巨大 。
3 无锡地区河道污染物入湖负荷总量估算
3. 1 数据和计算方法 结合常规水文数据 (Qj) 估算整个无锡地区 (包括宜兴市) 1999 年 11 月河道入湖的各类污
染物的负荷总量 ,并与地区总量控制目标对照 。所选的 13 条入湖河道 (表 5) 1999 年 11 月的 入湖径流总量占地区月内入湖地表总径流量的 89112 % ,很好的代表了该区域河道污染物输 出的总量状况 。以水质月测值 Cij (mg/ l) 为河道入湖口污染物月均浓度的估计 ,则月内河道污 染物入湖负荷量 Mij (t) 为 :Mij = 21592 ×Cij ×Qj 。其中 i 表示第 i 种污染物 (i = 1 ,2 ,3 ,4 ,分别 表示 CODMn 、TP 、TN 和 SS) ;j 表示第 j 条河 (j = 1 ,2 , ……,13) 。21592 为换算参数 。13 条河 道月内入湖污染物总负荷 Mi (t) :
(1. 北京大学城市与环境学系 ,北京 100871 ; 2. 国家环保局太湖流域环境监测网中心站 ,江苏 无锡 214023)
摘要 :以环太湖河道的河口 (临太湖) 点位为对象 ,通过非参数检验探讨太湖地区河道水质时空差 异 。对无锡地区进行入湖河道污染负荷量研究 ,确认污染现状与总量控制目标间存在差距 。研究 还表明 ,总磷污染最为严重 ,对太湖 (太湖的西 - 西北 - 北部分) 水体富营养化影响最大的入湖河 道有直湖港 、太鬲运河 、漕桥河 、太鬲南运河和大浦港 。 关键词 :太湖 ;水质污染 ;入湖污染物负荷量 ;水环境管理 中图分类号 :X5 文献标识码 :A 文章编号 :1001 - 8107 (2001) 01 - 0040 - 05
比较结果 — — 3 — — — —
入湖样本量
31 30 30 28 31 30 31
注 : - 表示不显著 , + 表示显著 , —表示水质无显著差异 , 3 表示入湖区水质显著差于出湖区 。
出湖样本量
22 22 22 21 21 21 21
(2) 入湖区河道水质分片多总体比较 运用 Kruskal - Wallis 法对入湖区四地区水质进行
宜兴 长兴
3 2
3 2
2 4
2 3
2 3
3 2
4 2
的稀释和湖区底泥对污染物的蓄积作用使 湖州 4
4
3
4
4
4
1
得排水区水质有所改观 。因入湖河道是湖体富营养化的主要外源 ,下文将针对入湖河道讨论 。
由表 4 见无锡地区 (包括宜兴市) 的河道水污染状况最为严重 (这与湖体水质的空间差异相一
致[1 ]) ,是造成相临湖区严重富营养化的主导因素 ,应成为研究和治理的重点 。这种现状的成
(2) 出 、入湖分区水质
区域 入湖区
TP TN 出湖区 TP TN
表 2 出 、入湖区河道水质年间变化检验结果
检验对象 CODMn
CODMn
95 %置信度 + +
90 %置信度 + + + +
趋势 ↑↑ — — ↑ ↑ ↑↑
成对样本量
31 30 30 21 21 21
年间变化的假设检验 方法同上 ,检验结果见表 2 (符号意义同表 1)
明显 ;出湖区三大指标均明显恶化 ,尤以总氮为最 。1998 年 11 月流域降雨量和径流量未大于
1999 年 11 月 ,可排除径流稀释造成浓度差异的可能 。可行的解释为 : 1) 某些污染源存在偷
排 、漏排现象 ,个别地区监管不力 ;2) 农田径流 、城市暴雨径流 、水产养殖和降水降尘等非点源
污染成为水体的主要外源[5 ] 。着眼于点源控制的污染源达标排放对非点源收效甚微 ;3) 水体
13
Mi = ρ Mij j=1
用河道污染物浓度加权平均求得地区入湖河道的污染物平均浓度 Ci (mg/ l) ;
第 1 期 郑 一等 :环太湖河道水质分析与入湖污染物负荷量估算
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13
13
Ci = ρ Cij ×Qj/ ρ Qj
j=1
j=1
该月无锡地区入湖污染物总负荷量 Mi总 (t) :
趋势
成对样本量
对年间成对数据进行
CODMn TP
+ -
+
↑↑
52
-
—
50
Wilco xo n
成
对
数
据
加
符
注
TN : + 表示显著
,
-
表示不显著 ,
+
↑
51
—表示无显著恶化趋势 , ↑↑、↑表示以浓度
秩检验 (双侧) ,若存在显
指标衡量呈显著恶化趋势 。
著差异 ,再根据运算过程 中所显示的秩和进行大小 方向判断 ,确定年间变化 趋势 (表 1) 。
Mi总 = Ci ×Q总
式中 Q总 为地区入湖总径流量 。再计算各河道某污染物输入量在地区入湖总量中所占的比例
Kij :
Kij = Kij/ Mi总 入湖断面的污染输出是所在河道和流域的点源和非点源污染的综合表现 ,可将入湖口断 面概化为直接向太湖水体进行排放的“污染源”。因此 ,在污染负荷量估算的基础上计算 13 条 河道入湖口的等标污染负荷比 ,用以识别主要的富营养化污染物 ,并综合各指标确定需重点控 制的河道 。计算中均以三类水质标准为基准 ,固体悬浮物缺乏相应的标准 ,且对湖体富营养化 起间接影响的作用 ,此处不参与等标污染负荷的计算 。 3. 2 计算结果和讨论
1 环湖河道河口断面水质年间变化的非参数检验
1998 年 11 月点位 CODMn 、TP 、TN 超标百分比分别为 2813 %、5318 %、50 % ,1999 年 11 月分别升至 3018 %、7615 %、6514 %。本文将用假设检验探讨河道水质的时间变化 。因数据
收稿日期 :2000 - 12 - 04 ; 修订日期 :2000 - 12 - 25 基金项目 :国家自然科学基金 (40041002) 资助 ;高等学校骨干教师资助计划资助 作者简介 : 郑一 (1978 - ) ,男 ,硕士研究生 ,研究方向为水环境管理 。
地 理 学 与 国 土 研 究 第 17 卷
的含量上升最快 (这与水质检验结果相吻合) 。另外 ,出湖区的底泥淤积较入湖区严重 ,一定程 度上解释了在外源得到一定控制的背景下 ,出湖区水质恶化趋势较入湖区明显的原因 。