蓟运河流域地表水质时空变化特征分析

蓟运河流域地表水质时空变化特征分析 陈利顶,李俊然,郭旭东,博伯杰,李广清(1.中国科学院生态环境研究中 心,北京085; 2.天津市汉沽区环境监测站)0b7 }_要:通过对同时段和不同监测点环境监测数据的对比分析,研究蓟 运河干汽地表水质的时空变化特征结果发现,在空间 上,蓟运河干流自上游至下辨.地表术质总体上表现为不断恶化的趋 势;在时间上除了NHN浓度有增加的趋势外.其它各项 监测指标的浓度t1998年与1993年和1990年相比,馊有明显的变化 分析影响蓟运河地表水质变化的原因主要为:土地利用 结构变化,如耕地面积增加和林草地面积减少城镇集中区大量工业 废水和生活污水的排放. 美量词:至些塞生耍些;圭冰哝啦I 中圈舟类号:X522文献标识码:A文章编号:51)33jO6OlO~940061 TemporalandSpatialCharacteristicsofSurfaceWaterQualityin JiyunRiver ChenLiding,LiJunran.GuoXudong,FuBojie..LiGuangqing(1ResearchCe 玳盯tfDrEco-ETIv1一 ronmenta[Sciences,ChineseAcademyofSciences,Beijingl00085,ChinaI2 .HanguStrictEnvironmentalMoni— toringStationofTianjin,Tianjin) Abstract:Thetempora[andspatialcharacteristicsofSurfacewaterqualityinJiyunriverareanalyzedbasedon environmentalmeasurementdata.ItwasfoundthatgroundwaterqualityofJiyunriverksdeteriorationfromup pertolowerpart,Comparedtothe1995and1990.thereisnoobviouschangeformostpoilurantscontentexcept forthecontentofammonianitrogen.Thereasonsinducingthetemporalandspatia[changeofsurfacewaterqua]—— ityinJiyunriverarefotlowing:thelandusechange,suchasincreaseofagriculturallandanddecreaseofwood Landorgrasslandtdischargeofindustrywastewatepanddomesticsewage. Keywords:JiyunRiver;surfacewaterquality~temporalandspatia[changedandLlse 随着对点源污染的控制和治理,农业非点 源污染逐渐成为水体污染和富营养化的主要原 因],研究地表水质的时空变化特征及其原 因对于控制水体污染具有重要意义.蓟运河流 域的水污染早在70年代末和8o年代初期就引 起了国家环保部N和环境科学家们的高度重 视,并为此进行了大量研?.随着蓟运河 上游地区于桥水库的修建,作为天津市工农业 和生活用水的主要水源,于桥水库的水质和富 营养化问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 得到人们的广泛重视0”“,而对蓟 运河干流水质的恶化相对有所忽视.蓟运河是 我国流入渤海湾较大的一条水系,水质恶化将 直接导致渤海湾水体水质恶化的富营养化,其 结果将对我国渤海湾的捕捞业和水产养殖产生 较大影响.本文利用蓟运河干流上环境监澳I点 不同时段的环境监测数据,分析了水质的时空 变化特征,结合社会统计资料和土地利用现状, 分析了影响地表水质变化的基本原因. 1研究地区 蓟运河水系位于河北省,北京市和天津市 的辖区范围内,在天津市蓟县汇集了洵河和卅l 河2大支流后叫蓟运河,全流域面积约1.1万 km,为我国北方较大的水系之一.80年代初 期,为了解决天津市工农业生产的用水问题,在 蓟运河的上游州河上修建了于桥水库,通过从 基盘理目国家自然科学基金重宣项目(498310X0)和面上项 目(49971072) 作者简介:陈利顶(1965,),男,硕士,副研究员主要研究方 向为景观生态,环境遥感与生态环境评价. 收稿日期:2000—01—19 一 壶一化警造耐 一域 鲻 环境科学21卷 滦河流域大黑汀水库调水来满足天津市工农业 和生活用水需求.与此同时.在于桥水库和蓟运 河河段上建立一系列的环境监测点,监测地表 水质的动态变化.研究地区和环境监测点的位 置见图1. 1.于桥水库坝下2扬津庄3九王庄4新安镇 5.江洼口6芦台镇7南湖8防潮闸 9船洁闸10大田11汉化w于桥水库 图1研究地区及其环境监测点位置 2研究方法和资料来源 2.1研究方法 主要收集了蓟运河流域现有不同时段的环 境监测数据.通过利用数理统计和对比分析的 方法,从时空两种尺度上研究了蓟运河流域地 表水质的变化特征.同时结合社会统计资料和 土地利用结构变化,分析时空变化的原因. 2.2资料来源 环境监测数据主要来自天津市环境监测站 在于桥水库以下的州河,洵河和蓟运河干流上 布设的11个监测点(图1).监测数据包括1990 年,1995年和1998年3个时段,每一年中收集 了不同水位条件下(枯水期,丰水期和平水期) 的环境监测数据.在分析过程中,利用一年中不 同水位条件下水质监测数据的平均值作为分析 的基础.监测项目包括pH,COD,BOD, NH一N,NO.一N,磷酸盐和TSP.考虑到环境监 测数据的系统性和完整性,在分析地表水质时 空变化特征时,主要选用了监测数据比较完整 的CODMn,BOD5,NHN和NO:N4项指标进 行分析. 通过天津市统计年鉴获得蓟运河流域不同 地区近几年来人口,化肥,农药的使用概况.利 用1996,1997年的遥感影像,通过解译获得蓟 运河流域土地利用现状图.在此基础上,分析蓟 运河流域地表水质时空变化的原因. 3结果分析与讨论 3.1分析结果 图2显示了于桥水库以下蓟运河干流11 个监测点3个不同年段各项污染指标的变化规 律.从中可以看出以下基本特征: (1)在空间上,除NO.N浓度以外,从蓟运 河上游(于桥水库以下)向下,总体上,其它各项 污染指标浓度的年平均值呈现出不断增加的趋 势,说明蓟运河干流从上至下,地表水质恶化趋 势在加强.其中尤以CoD.和BOD增强的趋 势显着,但COD的变化幅度明显较BOD大. NHN浓度除了在监测点5出现异常偏高外, 其它监测点各年的平均值从上游至下游表现出 明显的增强趋势.对于NO一N来说,其空间变 化趋势不太明显,但总体上,表现为在蓟运河干 流上游,3个年段硝态氮的浓度普遍较大,中部 地区出现下降,但至下游又略有回升. (2)在年度变化上,1998年与1990年和 1995年相比,除了NHN浓度略有上升以外, 其它各项污染指标的浓度,总体上没有明显变 化,但在个别监测点上浓度变化较大. (3)与国家地表水质 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 相比,蓟运河流域 干流主要表现为,NH一N和BOD污染.无论 在那个年段,几乎所有监测点NH一N浓度均超 出了国家规定的地面水质V级标准;BOD在3 个年段,均有较多监测点的浓度超出了国家地 面水的V级标准.COD在多数点可以达到国 家地表水?或IV级标准;但在空间上,表现出从 上游向下游明显增加的趋势,特别是位于汉沽 区的监测点,其浓度均超出了地表水国家v级 标准.NO一N浓度在大多数监测点可以达到国 家地表水质的I级标准. 6期环境科学 25 2O 15 10 5 0 25 20 l5 詈 lO 5 0 25 20 l5 l0 5 0 监蔫点 9 7.2 54 36 1.8 0 9 72 54 36 l_8 0 9 72 54 3.6 1.8 O 图2蓟运河流域地表术质空间变化规律 3.2讨论 (1)土地利用变化对地表水质的影响表 1给出了蓟运河流域干流主要县区土地利用结 构的概况,并根据地表水系和地表径流方向概 略地分析了不同县区对各环境监测点的影响程 度.与图1比较,除了宁河县由于靠近渤海湾, 耕地面积所占的百分比略有下降外(但水体面 积百分比较大),从蓟运河上游至下游,耕地所 占的百分比基本为不断上升趋势,而林地和草 地面积的百分比则为下降趋势.从一方面可以 说明,土地利用结构变化对地表水质的影响,即 随着耕地面积增加,农业非点源污染负荷在加 大,导致区域地表水质下降,特别是地表水中氨 氮浓度的增加. (2)城镇工业,居住区对地表水质的影响 分析图2可知,监测点7在1995年和1998年 的cOD浓度均明显高于其上下两个相邻监 测点;监测点9,10,l1在3个年段的coD和 BOD的浓度均较高,并且在1995年和1998 年2个年段NH一N和NOrN浓度高于其以上 的监测点.监测点7刚好位于宁河县芦台镇下 游,各项污染指标偏高的原因可能是受城镇工 业和生活污水排放的影响而造成的.监测点9, 1o,11位于天津市汉洁区,随着人口增加和工 业发展,城镇地区排放的生活污水和工业污水 明显增加,由此导致各项污染指标浓度偏高. (3)进一步分析可知,监测点5的NH一N 浓度无论在那个年份均高于其上下相邻监测 点.并且在1990年和1998年显着偏高.而对该 点影响较大的地区主要为玉田县,玉田县的人 口密度,耕地面积所占百分比,单位耕地面积化 肥施用量均是该地区较高的,单位土地面积上 64环境科学2l卷 1)带”的监恻点表示影响较卜或无影响,随着’_r”号增多.表示其对监 测点污染物浓度的影响增强. 2)汉洁区的水体主要指位于海滨的盐田和未利用地. 化肥施用量为该地区最高.许多研究发现,因使地表水质恶化,由此可 知,较高比例的农 用化肥和农药引起的农业非点源污染可以导致业用地和化肥施用 量是导致监测点5污染指标 表2蓟运河流域主要县市人口密度,耕地面积和化肥用量情况(1998) 异常的主要原因 4结语 蓟运河的地表水质的变化直接影响到渤海 湾的水质,富营养化和天津市的工农业和生活用 水,本文通过利用蓟运河干流上收集的环境监测 数据分析了地表水质的时空变化特征,发现土地 利用结构变化对该区地表水质有较大影响,主要 表现为2个方面:?耕地面积百分比的增加和林 地,草地百分比的下降,在一定程度上可以增加 非点源污染负荷,由此将导致地表水质恶化;? 城镇建设用地控制的地区,地表水中的各项污染 物浓度明显偏高;主要原因是城镇地区集中了大 量的工厂和居住区,排放了大量的工业废水和生 活污水,对地表水质产生直接影响, 致谢:野外采样中得到马克明博士,李耀和 李金利先生的大力帮助;资料收集得到天津市 环境监测站秦保平站长和袁倩的大力支持,在 此一并表示感谢. 参考文献: 1贺缠生等.非点源污染管理及控制.环境科学.1998.19 (5):87,91 2LineDEetalNonpoiat…rcepollutionWatEnviroa. 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