环保署河溪水质监测计划的科学依据

历史背景简介

本报告第一章已叙述有关环保署策划推行河溪水质监测计划的背景概要。本章将详述监测计划的细节,收集水样本的科学依据及监测计划的水质测试策略。

 

环保署于1986年正式成立后便肩负了监测河溪水质的重任。河溪水质监测计划有多项明确的目标。其中一项是定期提供香港河溪的状况信息,长期累积的数据可显示水质的变化趋势,政府可根据这些数据评估所推行的各种污染消减措施的成效,藉此检验水体是否达到法定的水质指标(即各水质管制区的水质指标)。此外,本计划所搜集的资料亦可成为制定今后污染管制策略的依据。

 

Director of Environmental Protection

1986年在大涌口溪设立水质监测站

河溪水质监测计划的概念很简单,首先在全港各主要河溪设立一系列监测站。这些站位并非固定设备或建筑物,而是河溪上具代表性的位置,环保署职员可在该处收集水样本。选定监测站位后,环保署人员会每月定期到各站位实地测试水质和收集水样本,送往化验室作进一步的分析。

 

 

水质参数

环保署河溪水质监测计划采用全面而科学性的方法测验水质。每个水样本均会进行多种的物理、化学及微生物参数测试。1986年开始推行计划时,水样本测验的参数共有37项,其后陆续增加了11个新项目,目前共测试48项。

 

「参数」是指水体的特性或特质。如把有关的参数组合起来,我们便可了解河溪的基本状况。例如,环保署用六项主要参数来检验河溪水质的一般概况:流量、水温、传导性、溶解氧、酸碱值及混浊度,这些参数代表水体的基本物理化学特质。

 

水中不溶解物质的含量是透过三项参数检定:固体总量、挥发性固体总量及悬浮固体量。

 

水中有机污染含量是透过三项参数计量:五天生化需氧量、化学需氧量及有机碳总量。 政府化验所利用流动注射仪分析养分参数(照片由政府化验所提供) 富营养化是水污染的另一种潜在成因。水质富营养化是指水体因营养过盛(例如污水、禽畜废物或肥料)而刺激藻类或水草大量繁殖,继而减低水中的含氧量,而对水生物构成不良影响。多年来我们根据七项营养参数水平来评估河水富营养化的可能性:氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总凯氏氮、正磷酸盐、总磷量及硅,于2001年我们增加了两项关于富营养化的植物色素新参数:叶绿素-a及叶绿素分子色素。

 

政府化验所利用流动注射仪分析养分参数(照片由政府化验所提供)

香港部分地区多年来一直受工业污染的困扰,1986年河溪水质监测计划推行初期我们用12项金属及准金属参数来检验工业污染水平:铝、砷、硼、镉、铬、铜、铁、汞、锰、镍、铅及锌;其后在1997年起另添加了七项新参数:锑、钡、铍、钼、银、铊及钒,监测的参数共19项,此外并测试了四项与工商业污染有密切关系的参数,即氰化物总量、氟、油脂及洗涤剂。

 

当水体受到有机物污染时,常因水中的含氧量下降而产生难闻的气味。我们会采用两项参数来测试由污染所导致臭味的来源:硫化物及游离硫化氢。

 

自1989年开始,部分河溪监测站开始监测大肠杆菌及粪大肠菌群以显示住宅污水及动物粪便所造成的水污染;其后在1999年起,所有监测站均测试此两项细菌参数。

 

本报告中除了关于粪大肠菌群及大肠杆菌的数据用年度几何平均数呈列外,其余46项参数的数据均以年度中位数呈列。

 

 

水质指数

上述48项参数每一项都很重要。它们分别可显示不同污染物的水平,结合起来则可提示河溪水质的总体状况和趋势,然而对一般公众来说这些参数可能并不容易了解。为了使广大市民对河溪水质概况一目了然,环保署另行采用一套较简单的「水质指数」。这套系统是荷兰首先采用,其中只包括三项主要参数,简明地评估了河溪有机污染水平和水体支持水生物的能力。

 

河溪水质指数的计算方法

得分

溶解氧
(饱和度/百分比)

五天生化需氧量
(毫克/公升)

氨氮
(毫克/公升)

1

91 – 110

< 3

< 0.5

2

71 – 90
111 – 120

3.1 – 6.0

0.5 – 1.0

3

51 – 70
121 – 130

6.1 – 9.0

1.1 – 2.0

4

31 – 50

9.1 – 15.0

2.1 – 5.0

5

< 30 or > 130

> 15.0

> 5.0

这三项参数分别是溶解氧、五天生化需氧量和氨氮水平。如附表所示,每项参数之下均有评分,监测结果愈好,评分便愈低。例如,一条河溪的溶解氧饱和度达91%或以上,五天生化需氧量低于每公升3毫克,而含氨氮水平低于每公升0.5毫克,其总分是3。相反地,评分极差的河溪则可得15分。

 

河溪水质指数的评分方法

水质指数

水质状况

3.0 – 4.5

极佳

4.6 – 7.5

良好

7.6 – 10.5

普通

10.6 – 13.5

恶劣

13.6 – 15.0

极劣

每条河溪水质监测站的水质指数分别以每月及每年数字呈列。每月数字是根据每月所采集水样本进行测试结果三项参数评分的总和,年度水质指数则是全年每月水质指数的平均值。附表显示由「极佳」至「极劣」的河溪水质等级。

 

 

水质指标达标率

分析及报导河溪监测计划数据除了用水质指数以外,还需计算法定的河溪水质指标达标率。水质指标是《水污染管制条例》(详见第一章)所制订的水质目标,亦是政府所拟定的香港河溪应达到和维持的长远水质目标。每条河溪的水质指标可因其特性及实益用途而异。

 

本报告列出各河溪的主要水质指标平均达标率。用于计算水质指标的参数包括酸碱度、悬浮固体量、溶解氧、五天生化需氧量及化学需氧量。环保署除了计算每条河溪的达标数据外,亦计算全港所有河溪的总达标率。

 

达标数字是以百分率显示,即100%为完全达标。年度达标率是根据每条河溪全年水样本的监测结果计算。例如,监测站全年所采集的水样本完全符合溶解氧水质指标,其溶解氧水质指标达标率为100%,如只有半数水样本符合指标,达标率则为50%。

 

由于大部分河溪设有多个监测站,河溪则以各抽样站位达标率的平均值作河溪的全年水质指标达标率。而全港河溪水质指标总达标率亦根据所有监测站达标率的平均值计算。

 

 

长期水质变化趋势

除了水质指数和水质指标以外,环保署亦应用科学方法分析水质变化。其中包括一些统计工具计算和评估河溪的长期水质趋势,例如:非参数化肯德尔季度测试方法是以十年以上的监测数据作基础,准确测试每个河溪监测站的各个参数是否有显著的上升或下降情况,抑或没有明显变化,用以评估长期以来的水质变化趋势。

 

 

污染减幅量

最后,环保署还应用另一种方法评估水质改善情况。这套方法通称为「污染减幅量」,可计算个别河溪集水区某一段时间内有机污染物总量的减幅,这是以每日生化需氧量千克数值表示(千克生化需氧量/日)。

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