山冲河河道水体中TN的迁移变化分析①

秦 洁 朱春蓉 吴献花张晶晶

(玉溪师范学院玉溪高原湖泊生态环境研究中心,云南玉溪653100)

山冲河河道水体中TN的迁移变化分析①

秦 洁 朱春蓉 吴献花②张晶晶

(玉溪师范学院玉溪高原湖泊生态环境研究中心,云南玉溪653100)

抚仙湖;山冲河;水质;TN

山冲河是抚仙湖的主要入湖河流之一.从对山冲河河道水体中TN浓度监测的结果看,其水体中的TN浓度较高,整体达到劣V类水质标准,而主要的污染源则来自流域内的农村农业面源污染.此外,山冲河不同水期的总氮浓度也有不同的变化,呈现出枯水期TN浓度低,平水期次之,丰水期TN浓度较高的特点.

山冲河位于抚仙湖北岸,是抚仙湖的主要入湖河流之一.河道宽约3 m,全长约7.5 km,年均径流量626.6×104m3,属村落农田污染型河流.流域面积约26.01 km2,范围涵盖龙街街道广龙、双树、左所和万海4个社区、18个自然村.为了更好的了解山冲河水体中总氮的迁移变化规律,2012年10月～2013年10月,笔者对抚仙湖北岸山冲河河道水体中的总氮进行了年度监测.

1 采样点设置及样品采集

样点设置 在山冲河共设置10个采样点,采样点布设图见图1.

采样点设置依据：山冲河河道宽约3 m,所以只用设置一条中泓垂线;山冲河河道水深不足0.5 m,只需设置一个采样点.采样点设在1/2水深处,且主要在水质、水量发生变化及水体不同用途的功能区处设置检测点.具体为,在有大量废水排入河流的居民区上下游设置4#、5#、6#、7#、8#、9#采样点,在湖泊水库的主要出入口设置1#、2#、3#、10#采样点.

图1 采样点设置图

样品采集及判别依据 根据《水和废水监测分析方法》(第四版)[3]的相关规范和方法进行采样及样品分析.水样采集后,放入保温箱中低温避光保存,运回实验室后,立即进行处理.水温(WT)、透明度(SD)、p H值现场测定,其余指标在实验室进行分析.

判别依据：按照GB3838-2002《地表水环境质量标准》[4]进行判定.

2 结果与分析

2.1 山冲河河道总氮浓度随时间变化结果

山冲河河道总氮浓度年内变化趋势 由图2可以看出,山冲河河道中的TN浓度范围为4.140～15.777 mg/L,均值为10.102 mg/L.其中,2013年2月份为最低值4.140 mg/L,2013年6月达到最高值15.777 mg/L.按照GB3838-2002《地表水环境质量标准》进行判定,山冲河河道的TN浓度已达到劣Ⅴ类水质标准.作为抚仙湖流域最大的入湖河流之一和抚仙湖水补给的一个重要来源,山冲河的水质也直接影响到了抚仙湖的水质,因此,山冲河的治理不容忽视.

山冲河河道流经拉估堆、枝柏村,最后经广龙中村流入抚仙湖,其河道两边是大面积的农田,属于复合污染型河流.在流经途中,农药化肥及农作物废弃物随着河道周边的沟渠和其他途径进入山冲河河道,村庄的部分生活污水和生活垃圾也随之排入河流中,特别是雨季尤为严重.1～2月,该区域降水偏少,河道中水量较小,河道周边的沟渠大部分干涸,流域内的污染物进入到河流水体中的较少,因此河道中TN浓度最低.2～3月春节过后,春耕开始,有少量降雨,该时期各种小春作物的大量种植使得农田中化肥农药的使用量大大增加,一部分农药化肥随灌溉而进入河道,有的河道中淤积的底泥也由于抽水灌溉而使其中的氮释放出来,又由于山冲河沿岸村落没有完备的污水处理设施,村民生活污水不经处理随意排放,从而导致水体中TN含量升高.6月进入丰水期,流域内开始出现强降雨天气,大量的降水使淤积在河道中的污染物冲出,加之周边流入河道的污染物汇集,造成了河道内TN浓度急剧升高,达到最高值.6月后,山冲河流域多处于降雨状态中,随着雨水的冲刷,前期积累的大量污染物已随雨水流失,河道中的TN浓度也随雨水稀释,因此TN浓度逐渐降低.TN的变化呈现为先上升、再下降的趋势.

图2 河道中总氮浓度变化趋势

图3 山冲河河道不同水期总氮浓度变化趋势

不同水期山冲河河道总氮变化趋势 从对不同水期山冲河的TN浓度进行分析的结果看,在不同水期,其TN浓度具有一定的差异(如图3).其中：丰水期,TN平均浓度为13.013 mg/L,相对较高;平水期,总氮浓度次之,平均浓度为8.904 mg/L;枯水期,浓度较低,平均浓度为8.391 mg/L.从污染源看,山冲河流域内的污染以农业农村面源污染为主.在枯水期及平水期,降雨较少,河流内水流稀少甚至达到断流,流域内的污染物无法或者很少进入到河流中,河道内的TN浓度相对较低,但是仍然远远超过劣V类水质标准.至丰水期时,降雨量增大,流域内积累的各种污染物随着雨水的冲刷进入到河流水体中,导致在丰水期总氮急剧上升,浓度远远高于其他水期.因此,山冲河河道水体TN浓度的控制应该从流域内的污染物治理着手.

2.2 山冲河河道总氮沿程变化结果

总氮的沿程变化趋势 山冲河河道中TN浓度沿程变化趋势如图4.由图4可以看出,山冲河河道内TN浓度从1#样点至入湖口基本呈现上升趋势.

从各个采样点看,1#～3#采样点分别位于山冲河水库上游的入水口、水库坝前及出水口处,其区域水体中的TN浓度相对较低,浓度范围是0.160～6.755 mg/L之间,TN主要的来源有水土流失及底泥中氮素的释放.4#样点位于山冲河河道上游庄子村来水的交汇处,河道周边有大量农田、村庄,生活污水和耕作施用的农药化肥不断排出,致使4#样点TN浓度开始大幅度升高.5#采样点位于山冲河河道边的枝柏村公路西侧,该村庄面积较大,人口众多,生活污染源面积广,无序排放现象严重,因此其TN浓度到达监测数据的峰值.从6#样点开始,TN浓度开始下降.6#样点位于山冲河河道中村庄西南侧“+”字口汇水处,此处汇集了大量来自四面八方的生活污水和农业废水.由于汇水处水量较大,TN浓度较5#样点有所降低,但是仍然处在较高水平.7#采样点位于山冲河河道水闸处,8#采样点位于山冲河河道新公路以北200 m,9#采样点位于山冲河河道旁的公路北侧排水沟中.以上3个采样点周围只有农田没有村庄,生活污水的输入减少,使得TN浓度有所降低.10#采样点位于山冲河入湖河口处.此处有广龙中村,村庄人口较多,又汇集了上游中的含氮化合物,所以TN的浓度迅速上升,导致抚仙湖北岸局部水质为劣Ⅴ类.总体看,由于山冲河河道两侧分布有大量的农田、村落以及排污口,从而导致了其TN浓度的明显偏高,基本为劣V类水质标准.

图4 山冲河河道TN浓度沿程变化趋势

图5 不同水期山冲河水质沿程采样监测结果

不同水期的总氮浓度变化趋势 对山冲河不同水期的水质进行沿程采样监测的结果见图5.从各个采样点看,1#和2#采样点区域水体中的TN主要来自大气沉降和入库径流,由于山冲河水库四周环山,人为污染较少,加之水库的自净作用,使该区域总氮浓度较低,且各个水期浓度差别较小.从3#样点开始,TN浓度开始增大,且不同水期TN差别较大.除个别样点外,TN浓度变化的大致趋势为丰水期＞平水期＞枯水期.丰水期降雨充足,流域内积累的大量污染物随着雨水进入到附近的沟渠中,最后汇集至山冲河内,致使丰水期的TN浓度高于其他水期.枯水期是山冲河河道TN浓度最低的时期,主要是由于在此期间山冲河河道水流较少,甚至干涸,外源的污染物输入较少,河道内的TN大多来自于河道底泥中氮的释放以及大气降尘.平水期时,河流水位保持年均水位的位置,除了5#和10#样点外,其余样点的TN浓度介于丰水期和枯水期之间.

3 结 论

(1)抚仙湖北岸山冲河径流区内有18个自然村落,河道两侧多为农田和村庄,主要污染源是流域内的农村农业面源污染,属村落农田污染型河流.河道中TN浓度较高,整体已达到劣Ⅴ类水质标准.山冲河是抚仙湖最主要的入湖河流之一,入湖水量大,对抚仙湖影响严重,山冲河的治理刻不容缓.

(2)山冲河河道中TN浓度沿程变化明显,TN浓度从1#样点至入湖口基本呈现上升趋势.主要是由于沿途农田化肥、村落污水等产生的外源氮的输入.在沿程变化中,河道两侧有农田、村落以及排污口入河的河段,TN浓度明显较高,因此虽然其余河段的TN浓度相对较低,但总体仍然达到劣V类水质标准.

(3)山冲河河道水体中的TN浓度随着时间不断发生变化,TN浓度年内变化的大致趋势为：丰水期＞平水期＞枯水期.其中,6～9月雨季时其TN浓度达到最高,而1、2月旱季时其TN浓度最低.

[1]吴献花,胡小贞,李平,金相灿.玉溪“三湖”污染状况和控制策略[J].玉溪师范学院学报,2009,25(12)：1-5.

[2]胡小冬,刘威.浅谈云南高原湖泊的生态修复和保护[J].人民珠江,2009(3)：33-34.

[3]国家环保局.水和废水监测分析方法：第4版[M].北京：中国环境科学出版社,2002.

[4]GB3838-2002.地表水环境质量标准[S].北京：中国标准出版社,2002.

Variation of TN in the Water of the Shanchong River

QIN Jie ZHU CHunrong WU Xianhua ZHANG Jingjing
(Yuxi Research Center for Eco-environmental Sciences on Plateau Lakes, Yuxi Normal University,Yuxi,Yunnan 653100,China)

the Fuxian Lake;the Shanchong River;water quality;TN

The Shanchong River is one of the main rivers into the Fuxianhu Lake.The TN concentration of its watercourse on the northern coast of the Fuxian Lake was monitored during the period from October 2012 to October 2013.The results showed that the concentration of TN was at a high level and the water quality of the river fell into Class V of standards.The main pollution source was the rural agricultural non-point sources in the drainage basin.The concentration of TN varied with different water periods：it is at a low level in dry water period,increased in normal season,and at a higher level in raining season.

秦 洁,硕士,讲师,研究方向：湖泊环境监测评价与污染防治.

X832

A

1009-9506(2015)08-0017-04

2015年2月25日

云南省应用基础研究计划项目“抚仙湖浮游藻类群落结构演替及增殖行为研究”,编号：2013FD051.

②通信作者：吴献花,教授,研究方向：湖泊生态修复.邮箱地址：xhwl05@163.com.