鄱阳湖入湖污染物科学考察方法研究

伍恒赟，罗 勇，李 莹，万志勇，杨 辛，张起明，贾娟娟，柴敏平，李秀峰

(江西省环境监测中心站，南昌，330039)

0 引言

鄱阳湖位于江西省北部，居中紧连长江中、下游交接处南岸，地理坐标 115°49'～116°46'E，28°11'～29°51'N，是我国最大的淡水湖。鄱阳湖上承赣、抚、信、饶、修5江之水，下通长江，南宽北窄，面积达3 914 km2。改革开放以来，随着人口增长、工业化和城市化进程加快，以及片面追求经济效益、资源粗放式开发等人为因素，鄱阳湖湖区植被遭到很大破坏、生态环境严重衰退，从而面临着湿地功能退化、土地严重沙化现象，甚至出现了江南最大沙地[1]。另外，水污染问题也不断加剧，越来越多的污水排放以及逐年增加的农药、化肥施用，在污染源头上影响着鄱阳湖的水质，这些污染物随着地表径流排入湖体，造成湖泊水质恶化，水生生态系统结构遭到破坏，湖泊的净化和综合功能减退，进而导致一系列环境问题[2－4]。

正因为此，早在20世纪80年代中期，江西省人民政府在国家计委、国家科委等有关部门的支持下，组织了全省17个委、办、厅、局和地市，39所科学研究单位和高等院校的600多位科技人员，对“鄱阳湖湖区综合考察和开发政治研究”进行科技攻关，取得了一定的成果，出版了专著《鄱阳湖研究》，对鄱阳湖区的水资源与水环境进行了概述。但随后的20多年内，对鄱阳湖流域水环境方面的系统研究工作日渐减少。尤其是在近几年，由于人类活动的影响，鄱阳湖水质正呈现日益下降的趋势，这引起了相关部门的高度重视，特别是1998年特大洪水之后，退田还湖、人退湖进为先导的“水上战略撤退”政策实施后，拉开了江西省全面保护治理鄱阳湖的序幕。

进入21世纪以后，江西省继续大力推进工业化、城镇化和农业化进程，鄱阳湖区的人口、资源、环境面临更大的压力。2007年温家宝总理就鄱阳湖污染现状提出了“永远保持鄱阳湖一湖清水”的要求，为此江西省委、省政府做出建立“环鄱阳湖生态经济区”的重大决策，并于2009年12月12日，国务院正式批复《鄱阳湖生态经济区规划》，将建设鄱阳湖生态经济区上升为国家战略。在此背景，江西省科技厅决定开展鄱阳湖第2次科考，对加快鄱阳湖生态经济区经济的发展，实现保护与持续发展的协调，均具有重要的战略意义。《鄱阳湖水环境污染状况考察研究》是鄱阳湖科考的极其重要组成部分，分析鄱阳湖主要污染物的污染负荷，考察鄱阳湖入湖污染物总量，为保护鄱阳湖一湖清水提供科学依据，为鄱阳湖生态经济区持续发展保驾护航。

为了更好地完成鄱阳湖水环境污染状况考察任务，本文以入湖污染物筛选技术、入湖污染物途径、入湖污染物总量计算和入湖污染物科学考察技术为考察方法，重点阐述了入湖污染物各种筛选方法、污染物入湖途径的确定、各种入湖途径的计算方法以及现场考察技术和实验室技术等内容。

1 入湖主要污染物筛选技术

主要污染物确定，通常采取在所有监测的污染物中，采取一定方法确定几种污染物为主要污染物。根据本次科学考察主要利用历史数据和补充监测部分数据的情况，主要污染物筛选方法用水质达标评价法、综合污染指数法相结合统筹考虑确定入湖主要污染物。

1.1 水质达标评价法

用所有监测项目和《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)进行比较进行单因子达标评价，超标的项目确定为主要污染物。地表水环境质量标准基本项目标准限值可参见表1。

1.2 单项污染指数法

单项污染指数法是某污染物实测值与其地表水水质标准限值的比值，可根据单项污染指数的大小确定主要污染物，其计算公式为

其中:Pi为单项污染指数;Ci为单项污染物的实测值;Si为地表水单项污染物的标准限值。

1.3 综合污染指数法

综合污染指数法是在对所有参与水质综合评价的单项污染物污染指数的和。该方法一般在各断面水质综合评价时采用，可以将断面的污染程度排序，其计算公式为

其中:Pj为综合污染指数;Pi为单项污染指数。

1.4 污染物分担率

污染物分担率表示某个污染物对水体污染所负责任的轻重程度。入湖污染物筛选过程中，可以用分担率将单项污染物进行排序。因此，该方法是筛选污染物的一个重要手段。污染物分担率计算公式为

其中:P为污染物分担率;Pj为综合污染指数;Pi为单项污染指数。

2 鄱阳湖入湖污染物途径分析

要治理鄱阳湖水污染问题，必须采用控制污染源和湖水治理相结合的方法，然而要控制污染源必须要掌握鄱阳湖污染物入湖途径。

2.1 河道入湖

河道入湖是污染物入鄱阳湖的主要途径。鄱阳湖水系流域面积达16.22万km2，占江西省国土面积的94.0%。鄱阳湖流域河渠纵横，水网稠密，天然水系发育旺盛，水量丰沛，拥有大小河流2 400多条，主要河流赣江、抚河、信江、饶河、修水分别从南、东、西三面汇入鄱阳湖。多年来，5大河每年平均入湖水量高达1 300亿m3[5]，入湖水量大意味着污染物随河水入湖的量也多。

表1 地表水环境质量标准基本项目标准限值/mg·L－1

2.2 工业、农业和生活点源污染

工农业、生活和养殖废水排放也是鄱阳湖水体污染物重要来源。2010年，全省工业废水排放总量约21 000万t，其中化学需氧量为3万 t，氨氮为1 600 t;城镇生活废水排放总量约37 000万t，这些废水直接或间接地排入鄱阳湖。2008年全省禽畜水产养殖业在国家政策的扶持下得到了较大的发展，生猪出栏达1 530.6万头，牛年末存栏309.4万头，禽类超过1.76亿只，养殖面积40.2万hm2，禽畜排污量和养殖废水排放量明显增加，这类废水大部分没有得到有效利用而是直接排放污染水体，进而污染鄱阳湖。

2.3 农村面源污染

鄱阳湖农村面源污染问题严重。江西省农村人口比例大，农村生活污水排放量也相当大，同时广大农村地区缺乏污水和垃圾处理基础设施，再加上长期以来农民形成的不良生活习惯，如随意堆放垃圾，随地倾倒污水，使农村环境恶化。鄱阳湖流域农业面源污染问题也非常严重。近20年湖区及周边地区农业化肥、农药使用量增加明显。调查数据显示，截至2012年，全流域化肥施用量为4 270万t，化肥折纯量施用水平为470.5 kg/hm2，其中氮肥施用量为1 360万t，磷肥施用量为810万t[6]。2012年全流域农药施用量 100 万 t。化肥施用后，其中约60% ～70% 将会进入环境，导致水体和土壤污染，而农药施用后有80% ～90%会留在土壤和水体中[7]，大量未被利用的化肥和农药残留物，经暴雨径流冲刷等过程，相当一部分直接或间接进入鄱阳湖水体，导致鄱阳湖水质下降。

2.4 水产养殖

水产养殖业也是引起鄱阳湖水质污染的重要因素。鄱阳湖水产资源丰富，水产养殖业发达。鄱阳湖南部的军山湖是大闸蟹的养殖基地，北部都昌县拥有珍珠贝壳养殖产业，南部的余干县是内陆渔业重点县和商品渔业县基地之一。在养殖过程中投放的饵料以及排放的粪便，是鄱阳湖水体接纳COD和N、P等营养物质的重要渠道。

2.5 水土流失

江西省是南方水土流失较严重的省份，水土流失总量1.65～2.2亿t。由于中上游水土流失和土壤侵蚀，土壤中的有机质随河流进入鄱阳湖中。近10年来，平均每年的水土流失总量折合成流失的有机质约326万t，氮、磷、钾养分约139.6万t，相当于全省一年的化肥用量(纯量)总和的1.8 倍。

2.6 降雨降尘

随着鄱阳湖流域工业的快速发展，降雨和降尘中携带的化学组成来源愈发复杂，甚至还有大量的致癌物质，这些化学组成随着降雨降尘进入鄱阳湖后会污染鄱阳湖水质。

2.7 船泊污染

鄱阳湖航运业和渔业发达，湖区内采砂、货运、捕鱼等各类船舶众多。船舶对鄱阳湖水环境的影响主要体现在以下2个方面:一是船上船民生活污水对水环境的污染;二是船只油污对水体的污染。

2.8 鸟粪带入

鄱阳湖是世界上最大的鸟类保护区，现有已知鸟类310种，最多时候栖息上百万只。鸟类产生的粪便携带污染物也会进入鄱阳湖水体，污染鄱阳湖水质。

根据以上调查分析，鄱阳湖污染物主要入湖途径可分为河道入湖、直排工业污染源、直排生活污染源、湖滨面源、水土流失、湖体水产养殖、船舶污染、降雨降尘和鸟粪带入。

3 鄱阳湖入湖污染物总量技术方法

3.1 河道入湖量

分析河道污染物量，首先要考察确定鄱阳湖入湖河流数量和分布，然后在每条入湖河流上设置监测断面，定期监测河流水量和水质。河道入湖量的计算方法如下:每条河流单项污染物入湖总量(t)=流量均值(m3/h)×时间(h)×单项污染物浓度(mg/L)×10－6。所有河流主要污染物的总量之和即为鄱阳湖污染物河道入湖总量。

3.2 直排工业、生活污染源

统计直排鄱阳湖的工业和生活污染源，主要以考察为主。考察鄱阳湖沿岸直排生活污染源排放状况，包括地理位置、规模、行业、以及废水、COD、氨氮、总氮和总磷排放量等。根据考察结果，统计入湖废水和主要污染物排放总量。

3.3 湖滨面源

湖滨面源排放的污染物一部分进入河道后进入鄱阳湖，一部分直接进入鄱阳湖，两者的区分存在一定的困难。考察湖滨区地表径流方式，区分出进入河流和直接进入鄱阳湖的面积，考虑种植业、畜禽饲养业和水产养殖3种面源，计算其污染物入湖量。本次调查测算采用国家环保部南京环科所研究得出的种植业、畜禽饲养业和水产养殖排污系数进行估算[8]。

3.4 湖体水产养殖

考察鄱阳湖湖体中水产养殖的种类、数量，考察鱼类粪便和未经消化的饵料残渣等产生的污染物总量。计划采用第一次全国污染源普查排污系数估算[9]。

3.5 船舶污染

船舶对水环境的影响主要体现在以下2个方面:一是船上船民生活污水对水环境的污染;二是船只油污对水体的污染等。根据鄱阳湖每年航船经过的数量和鄱阳湖的面积，估算每天过往航运船只船民常住鄱阳湖湖面的人数，从而估算单位居民生活污水(包括人体排污和生活洗涤排污)和船舶排放的各污染物量。

3.6 水土流失

水土流失污染物入湖途径分为两类计算，一是河道泥沙带入，通过监测河道入湖泥沙量以及鄱阳湖周边土壤污染物浓度，可以计算出河道泥沙携带的主要污染物量;二是是岸边土壤流失带入，主要考察每年土壤岸边侵蚀量以及鄱阳湖周边土壤污染物浓度，从而计算出岸边土壤流失带入污染物量。2种途径污染物入湖总量之和即为水土流失入湖污染物总量。

3.7 降雨降尘

每月监测鄱阳湖降雨和降尘量、主要污染物浓度，通过遥感技术监测每月的鄱阳湖面积。根据降雨和降尘量、主要污染物浓度以及鄱阳湖面积分别计算每月的降雨降尘污染物入湖量。12个月的降雨降尘的污染物总量之和即为全年降雨降尘入湖污染物总量。

3.8 鸟类带入

结合以往资料、实地调查和采样分析，摸清鄱阳湖每年鸟的种类、数量以及排便产生的污染物情况。根据这些数据估算每年鸟类排泄入湖污染物量。

4 鄱阳湖入湖污染物科学考察技术

鄱阳湖入湖污染物科学考察技术分为现场考察技术和实验室技术两部分。现场考察技术主要包括监测断面设置原则、监测频数确定等方面;实验室技术主要包括分析方法、数据处理以及数据库建立等方面。

4.1 现场考察技术

河道监测断面设置原则:监测断面在总体和宏观上须能反映河水入湖前的水环境质量状况，这要求监测断面尽可能地靠近入湖口;断面位置应避开死水区、回水区、排污口处，尽量选择顺直河段、河床稳定、水流平稳，水面宽阔、无急流、无浅滩处;监测断面力求与水文测流断面一致，以便利用其水文参数，实现水质监测与水量监测的结合。降雨降尘监测点位设置原则:降雨降尘点位设置除满足监测规范外，还应尽量设置在鄱阳湖内，应优先选择鄱阳湖水质自动站点位。

现场进行断面(点位)设置时应携带地图、GPS、指南针、照相机以及相关的记录工具。使用GPS确定监测断面的经纬度，用相机拍下监测断面的八方工作图，用纸笔记录断面的周边情况。

监测频数确定:鄱阳湖河道入湖断面和降雨降尘的监测频次可参考例行监测频次，但也要满足污染物入湖量的计算要求。

4.2 实验室技术

选择分析方法的原则:首先选用国家标准分析方法、统一分析方法或行业标准方法，当实验室不具备使用标准分析方法时，也可采用原国家环境保护局监督管理司环监[1994]017号文和环监[1995]号文公布的方法体系，在某些项目的监测中，尚无“标准”和“统一”分析方法时，可采用ISO、美国EPA和日本JIS方法体系等其他等效分析方法，但应经过验证合格，其检出限、准确度和精密度应能达到质控要求。

数据处理原则:现场监测采样、样品保存、样品传输、样品交接、样品处理和实验室分析的原始记录是监测工作的重要凭证，应在记录表格或专用记录本上按规定格式，对各栏目认真填写;分析结果有效数字所能达到的位数不能超过方法最低检出浓度的有效位数所能达到的位数。例如，一个方法的最低检出浓度为0.02 mg/L，则分析结果报0.088 mg/L就不合理，应报 0.09 mg/L;异常值的判断和处理:一组监测数据中，个别数值明显偏离其所属样本的其余测定值，即为异常值。对异常值的判断和处理，参照GB 4883-85进行;分析结果的精密度用相对标准偏差衡量、准确度用回收率和相对误差衡量。

数据库建立原则:开发监测数据管理系统目的在于实现本规范规定监测项目的监测数据计算机管理及监测信息上报与相互交流。数据管理系统要存贮监测的原始数据及相关连的背景数据，即任一个监测数据要与监测点位、点位类型、监测时间、分析方法、分析仪器、气象参数、水文参数及其他相关信息关连。管理系统存贮的数据必须是按本规范要求测得的监测数据，必须是有效的数据，有质量保证的数据。对于测得的异常值、无代表性的数据应剔除。

[1] 黄国勤.保护鄱阳湖“一湖清水”的重大意义及战略对策[J].中国人口· 资源与环境，2011，21:281－285.

[2] 罗珍珍.环鄱阳湖区农村面源污染成因及控制对策研究[D].南昌:南昌大学，2009.

[3] 刘娟.环鄱阳湖主要工业城市对鄱阳湖水污染的贡献及污染物总量控制研究[D].南昌:南昌大学，2009.

[4] 向速林，王全金，徐刘.鄱阳湖区域农业面源污染来源分析与控制探讨[J].2011，30(3):357 －360.

[5] 江西省水文局.江西水系[M].武汉:长江出版社，2007.

[6] 王圣瑞，舒俭民，倪兆奎.鄱阳湖水污染现状调查及防治对策[J].环境工程技术学报，2013(7):342－349.

[7] 万金宝，蒋胜韬.鄱阳湖水质分析及保护对策[J].江西师范大学学报，2005，29(3):260 －263.

[8] 江苏省环境科学研究院.太湖污染物来源分析及削减方案研究报告[R].2006.

[9] 国务院第一次全国污染源普查领导小组办公室.第一次全国污染源普查城镇生活源产排污系数手册[Z].2008.