西充河自动监测断面表层溶解氧季节变化及影响分析

段 慧，张 丹，范 力，杨洪霞

(四川省环境监测总站，成都 610091)

溶解氧 (DO)是地表水质的一个重要指标，是鱼虾等水生生物的生存、生长和发育的决定因素之一。水体中DO含量与诸多因素有关，气象条件、水温、水深、地形、地貌及季节的变化都会引起DO的较大改变［1～4］。通常情况下，温度升高，水体中藻类等水生植物生长迅速，在光合作用下，产生大量氧气，但过于旺盛的植物又会消耗大量的氧气，因此可能使水体中溶解氧呈先高后低趋势。

除此之外，人类活动也会造成水质溶解氧的变化，如河流周围居民生活污水、农业生产废水等污染物中含有大量氮、磷等营养物质，一旦进入水体，可能造成河流、湖泊等受纳水体富营养化，从而导致藻类及其他浮游生物迅速繁殖，进而消耗大量氧气，使水体中溶解氧量迅速下降。水体富营养化的指标，除氮、磷含量外，废水中的大量有机污染物也会消耗水体中的溶解氧。因此，DO含量的变化是衡量水体初级生产力高低的一个重要标志，同时也可以反映水体受污染的程度。

西充河是嘉陵江中游西岸的一级支流，发源于南充市西充县境内，主要由虹溪河、象溪河和龙滩河三条小河汇集，流经西充县、嘉陵区和顺庆区境，从南充市主城区西部汇入后穿城后汇入嘉陵江。西充河全长121km，全流域面积450km2，流域内有29个场镇、205个村和32万人口，沿岸尚有部分工业企业，因此该流域集生活污染、工业污染、农业面源污染一体，其中以城镇面源污染和农业面源污染比重较大。据近几年调查与监测资料显示，该河流富营养化较严重，属嘉陵江流域主要污染河流之一。

1 监测内容与方法

为发挥水质在线监测预警作用，尽早发现西充河汇入嘉陵江前的水质异常变化，2009年灾后重建项目在西充河汇入嘉陵江处约2000m(东经106.06339°，北纬 30.79161°)建设水质自动监测站——西充河水站。该水站主要是对五参数 (水温、pH、DO、电导、浊度)、IMn和氨氮 (NH3-N)等进行1次/h在线监测，从而为防止下游水质污染迅速做出预警预报，及时追踪污染源，进而为环境管理决策服务。西充河水站自动监测项目、监测方法、仪器名称及参数详见表1。

表1 监测方法、仪器名称及检出限Tab.1 Monitoring methods，instruments and detection limits

2 结果与分析

2.1 西充河断面水质状况及影响分析

根据《地表水环境质量标准》 (GB 3838-2002)［5］和 《地表水环境质量评价办法 (试行)》(环办 ［2011］22号)［6］相关环境质量评价办法，河流断面水质类别评价采用单因子评价法，即根据评价时段内该断面参评的指标中类别最高的一项来确定。从2013年12月～2014年12月西充河断面水质自动监测结果来看 (见表2)，该断面水质2013年～2014年13个月份中有9个月份不达标，达标率仅为31%，主要超标项目为 DO、IMn和NH3-N，其中DO超标月份最多，其中以8月份DO浓度最低值为1.28 mg/L。

从不同水期各监测项目平均浓度水平来看，枯水期 (12月～3月)DO、IMn和 NH3-N分别为2.94 mg/L、6.04 mg/L、1.60 mg/L，丰水期 (6月 ～9月)DO、IMn和 NH3-N分别为 2.75 mg/L、5.91 mg/L、0.68 mg/L，平水期 (10月 ～11月、4月～5月)各项目均不超标。究其原因，可能为枯水期雨量较少，河流水质自净能力最差，因此3个项目均出现超标现象。丰水期雨水丰沛，河流周围人类活动也较频繁，含有大量氮、磷等营养物质的污染物经地表径流进入水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，过多的水生植物或浮游生物会消耗大量氧气，使得水体中溶解氧量下降，同时雨量增多使河流自净能力增强，因此IMn和NH3-N浓度得到稀释而降低。

为控制西充河污染，南充市加大力度对河流周边进行环境综合整治。从西充河水站自动监测结果可知，从2014年9月开始该断面水体中所监测项目浓度明显降低，水质有所改善。

表2 西充河水质自动监测断面水质评价结果Tab.2 Results of water quality assessment for automatic monitoring of the cross section in Xichong River

2.2 西充河断面表层溶解氧季节变化总体趋势

2014年西充河断面水质溶解氧监测结果显示，春季西充河断面水体中溶解氧春季平均浓度为1.54mg/L，夏季为 1.77mg/L，秋季为 7.11mg/L，冬季为3.64mg/L。从不同季节溶解氧浓度水平比较来看 (见图1)，该断面水体中溶解氧浓度大小顺序为秋季＞冬季＞夏季＞春季。

图1 西充河断面溶解氧变化趋势Fig.1 Seasonal changes of DO of the cross section in Xichong River

2.3 西充河断面DO与IMn和NH3-N的含量变化关系

从2014年西充河断面水质溶解氧监测结果计算得知，汛期 (南充地区5～9月)DO、IMn和NH3-N 平均浓度分别为 2.88 mg/L、5.72 mg/L、0.591 mg/L，非汛期分别为 5.41 mg/L、5.79 mg/L、0.931 mg/L，即汛期DO浓度明显低于非汛期，而IMn和NH3-N浓度表现为非汛期大于汛期。三个项目监测结果变化情况详见图2。由图2可知，在汛期来临之前的冬春季节，雨水较少，河流水质净化能力较弱，而温度逐渐上升，水生植物等生长加速，随着IMn和NH3-N含量增加，水体中DO含量降低。汛期时段，水体中污染物尤其是NH3-N含量，因雨季初期河水流量增大使其浓度得到稀释，到雨季后期河道周围污染物随着降雨径流量进一步增强而进入受纳水体，使污染物浓度明显增大;同时，随着温度进一步升高，植物生长迅速，水体中DO含量降低。汛期结束时，河流水体中 IMn和NH3-N含量逐渐降低，而DO含量逐渐增加。由上述分析得知，西充河水质污染具有明显的非点源污染特征。

图2 西充河断面DO与IMn和NH3-N的含量变化关系Fig.2 The content change of DO with the variations of permanganate index(IMn)and ammonia nitrogen(NH3-N)contents of the cross section in Xichong River

2.4 西充河断面溶解氧季节内变化特点及影响因素

一般情况下，溶解氧浓度与温度呈负相关，即水温越低，溶解氧越高，水温越高，溶解氧越低。通过计算2014年西充河断面4季代表月份DO每日监测结果的相对平均偏差得出，春、夏、秋、冬代表月份的相对平均偏差分别为60.2%，78.7%，11.7%和20.7%，即该断面水体中溶解氧浓度在夏季的变化幅度最大，春季次之，秋季和冬季变化不大。具体来看，春季 (4月)，温度适宜，雨水逐渐增多，最适宜藻类等水生植物的生长，植物在光合作用下产生大量氧气;但春季又是人类活动最频繁的时候，在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入河流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，过多的水生植物或浮游生物会消耗大量氧气，使得水体中溶解氧量下降。因此，春季水体中溶解氧在产氧与好氧双重作用下，呈“高-低”以及总体平稳的趋势。夏季 (7月)气温较高且变化较大，藻类等水生植物生长迅速，加之雨水充足，植物消耗一部分氧气以及雨水的稀释作用，导致溶解氧降低以及变化较大。秋季(10月)温度逐渐降低，且温度较夏季低，水生植物生长缓慢，加之雨水逐渐减少，因此溶解氧浓度较春季和夏季偏高，且变化不大。冬季 (1月)为枯水季节，气温较低，植物生长缓慢，但河流周边人类活动较少，对河流水质影响也较小，因此溶解氧浓度介于秋季与春、夏季之间。因此，水体中溶解氧浓度除受温度影响外，水生植物生长以及人类活动也是影响其浓度变化的重要因素。

3 结论与讨论

根据近年西充河自动监测断面水质结果分析，该河段水体中DO浓度超标率较大，可能的原因主要为人类活动的影响引起藻类及其他浮游生物的大量繁殖。除DO外，该断面水体中IMn和NH3-N也常有超标现象，根据汛期与非汛期DO与IMn和NH3-N的含量变化关系可推断，西充河水质污染具有明显的非点源污染特征。

从该断面水体中DO季节变化特点及影响分析可知，春季水体中溶解氧量迅速下降。夏季温度较高，秋冬季节水体中溶解氧量较春季和夏季均较多。因此，春季为控制河流非点源污染导致溶解氧降低的最佳季节。

［1］李国良，付 强，冯 艳，等.嫩江水体溶解氧变化规律的混沌研究［J］.安全与环境学报，2007，7(6):65-68.

［2］郑盛华，王 宪，邱海源.不同养殖水体溶解氧与环境因子关系的比较［J］.海洋环境科学，2007，26(1):49-52.

［3］张莹莹，张 经，吴 莹.长江口溶解氧的分布特征及影响因素研究［J］.环境科学，2007，28(8):1649-1654.

［4］陈春华.海口湾的溶解氧及海水水质指标限制值问题［J］.海洋学报，2006，28(2):146-150.

［5］GB3838-2002，地表水环境质量标准.中华人民共和国国家标准［S］.

［6］中华人民共和国环境保护部.地表水环境质量评价办法(试行)［Z］.环办［2011］22号.