中国南方某流域水质指标及其影响机制分析

黄飞扬

中国南方某流域水质指标及其影响机制分析

黄飞扬

前言

河流水体作为人类赖以生存的自然环境条件之一，不仅具有淡水供应、水能提供、物质生产、生态多样性维持、生态支持、环境净化、灾害调节、休闲娱乐和文化孕育等重要功能［1～2］，同时也为各种动植物提供其生存所必须的淡水和栖息环境。然而近年来，随着人类社会经济的飞速发展，河流水体受污染程度日益加剧，河流的水质变化在原有生态水文影响基础上，遭受到人类活动如城市化、工业化和农业活动带来的巨大影响［3］。因此，国内外专家学者针对河流生态环境面临的诸多问题，积极开展生态修复的相关研究与实践活动［4～6］。本文选取中国南方某流域作为研究对象，根据流域近几年的采样数据，对其水质在时空上的变化和影响机制进行分析，以期明确该流域污染综合整治任务的重点，进而编制相应的水污染控制、河道生态修复和监测体系。

研究区与研究方法

1．研究区概况

该流域面积44.84km2，由两条支流组成，呈Y字型分布（图1）。流域所在区域属南亚热带海洋性季风气候，全年雨量充沛，气候温和；7～9月为台风季节，平均每年受台风影响5～6次；降雨年内分配不均：3～4月春雨占全年的17%，5～6月梅雨占全年的31.3%，7～9月台风雨占全年的37.7%，10月至翌年的2月占全年的14%。降水的地理分布也不均匀，降水分布由北部山区向东南沿海递减。流域内涉及3个街道及乡镇的22个行政村，共计农村人口4万多人，城镇人口5万多人，总计约20万人。两条支流上游均为丘陵区，上游水质良好；进入城区后，河道由明渠变为暗涵，近年来，随着该地区人类活动的增加和经济的快速增长，每年有大量处理和未处理过的生活污水、养殖废水、农田地表径流以及工业废水汇入该流域，导致水质逐渐变差；两条支流出城后，河道由暗涵变为明渠，由于下游各类污染汇入量仍较大，水质表观继续变差，水体颜色发黑，部分区段散发恶臭，垃圾入河现象严重。

图1 南方某流域地理特征及采样点位图

2．采样点位及监测指标

根据该流域地理特征，在两个支流出城区各设置一个监测断面A和B，合流处设置一个监测断面C（图1），重点收集该流域2012～2014年三年间8个污染物指标的监测数据，主要包括高锰酸盐指数（IMn）、溶解氧（DO）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、总氮（TN）、总氰化物（TCN）和阴离子表面活性剂（LAS），监测频次为每季度一次。所有指标均采用国家水质监测方法［7］，评价标准则参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中表1的Ⅴ类标准［8］。

表1 该流域各监测因子执行标准限值

结果与分析

1．水质概况

监测结果（图2）表明该流域水质污染严重，其主要污染物IMn、DO、BOD5、NH3-N、TP、TN、LAS浓度值常年均超过Ⅴ类标准。三年内流域中TP和BOD5浓度超标最为严重，NH3-N和TN次之。其中2013年第四季度三个监测点位的TCN分析结果均超标，表明周边电镀工业对该流域地表水水质的影响。

图2 该流域2012-2014年监测结果

2.该流域地表水水质指标的空间分布特征

从地理位置上看，三个监测点位均处于建成区的下游方向，地表水在进入这三个点位之前受人类活动影响，工业、农业和生活污水排入量较大。其中A点和B点的污染物指标变化趋势基本一致，且浓度水平也较为接近，个别指标如IMn、TP和TN，B点要略好于A点。表明这两个监测点位的主要污染物来源于两条支流所包围的中间区域，而支流2由于流经的村庄较多，且该地区管网建设不完善，污水未经处理或只经化粪池简易处理后直接排入流域中造成NH3-N、TP、TN指标高于支流1。C点作为合流段监测断面，其各项污染物指标的数值表现为两条支流相互作用的结果，其变化趋势也与A点和B点基本一致，且浓度值与A点和B点相当，表明合流段水质受周边人类活动影响不大，污染物主要来源于两条支流。

3.该流域地表水水质指标的季节分布特征

根据污染源普查结果表明，该区域主要污水来源为生活废水和畜禽养殖废水。而从连续三年各个季度的监测结果可以看出，作为生活废水和畜禽养殖废水典型污染物指标的NH3-N、TP、TN和LAS度值均呈现先下降后上升的趋势，DO的数值则与之相反。造成该现象的原因可能是由于每年的11月份至次年2月份，人类和农业活动开始减少，该区域在秋冬季枯水期积累的陆源污染物不多；进入3月份随着雨季到来，降水从地表带入流域的污染物数量有限，且由于流域水量的增加，使得NH3-N、TP、TN、LAS的浓度逐渐降低，DO浓度上升；到了5~7月份的时候，污染程度基本降至全年的最低水平，但大部分指标仍处于超标水平，于此同时，人类和农业活动逐渐频繁，陆源污染物的量增加，生活废水及畜禽养殖废水入河量加大；进入7月份后，由于台风影响，新一轮雨季带来的降水将之前人类和农业活动积累的大量陆源污染物冲刷进流域，与直接入河的生活废水和畜禽养殖废水汇合后，导致污染物指标开始走高，而DO数值转低除了主要受污染物量加大的影响外，部分还由于流域周边植被绿化率不高，夏季到来水温升高（该地区夏季水温平均在28℃以上）明显，对DO浓度也造成一定影响［9，10］；进入秋冬季枯水期，该流域水量的减少及生活废水的持续入河使得污染物浓度进一步走高，DO浓度持续处于较低水平也反映该流域水体受污染程度严重基本丧失自净能力。2012年度IMn和BOD5指标与其余两年变化出现反差，可能与周边工业废水影响作用加大有关。

图片来自网络

结论

1.由于该流域周边地区存在以下现象：各类污水未有效纳管，入河现象普遍；城乡垃圾收集与处置不到位；畜禽养殖场既没有足够大容量的防渗、防雨型水泥储粪池，也没有配套相应面积的农田林地进行消纳，种养观念落后；农田现有土质沟渠年久失修，淤积严重，部分地段没有农田沟渠，农田和溪流之间没有缓冲带，农田径流直接入河。造成该流域水体受污染严重，水体自净能力极差。

2.流域主要污染源来自两条支流包围的区域，合流段污染物浓度受周边地区影响不大，主要表现为两条支流相互作用的结果。

3.IMn和BOD5数值除了2012年度变化趋势呈现先上升后下降之外，其余两年与NH3-N、TP、TN、LAS指标随季度变化均呈现先下降后上升的变化趋势，DO的浓度变化则与之相反；监测结果表明虽然季节变化带来的降雨、水温变化对该流域主要污染物指标具有一定的影响作用，但是人类活动带来的影响仍然起主导作用。

4.针对上述结果，需对该流域周边主要污染源加以控制，加快各类污水管道的建设，加强畜禽养殖集约化，提升养殖工艺。可进一步在建成区北部，流域上游段增设监控点，与下游原有点位进行对比，同时增加降雨之后的采样频次，获取更详细准确的污染物变化规律，便于今后整治工作的合理开展。

（作者单位：厦门市环境监测中心站）

［1］栾建国，陈文祥.河流生态系统的典型特征和服务功能［J］.人民长江，2004，35（9）：41-43

［2］欧阳志云，赵同谦，王效科等.水生态服务功能分析及其间接价值评价［J］.生态学报，2004，24（10）：2091-2099

［3］Singh K P，Malik A，Sinha S.Water quality assessment and apportionment of pollution sources of Gomuti River（India）using multivariate statistical techniques：a case study［J］.Analytical Chemical Acta，2005，538（1-2）：355-374

［4］赵鸿，刘媛，李婧.基于河道治理的城市河流生态修复［J］.西北水电，2015（1）：12-15.

［5］陈兴茹.国内外河流生态修复相关研究进展［J］.水生态学杂志，2011，32（5）：122-128.

［6］王文君，黄道明.国内外河流生态修复研究进展［J］.水生态学杂志，2012，33（4）：142-146

［7］国家环境保护总局.水和废水监测分析方法（第四版）［M］.北京：中国环境科学出版社，2002，266-268

［8］国家环境保护总局，国家质量监督检验检疫总局. GB3838-2003地表水环境质量标准［S］.北京：中国环境科学出版社，2002

［9］Laurie E M O.The dissolved oxygen of an upland pond and its inflowing stream at Ystumtuen，North Cardiganshire，Wales［J］.Journal of Ecology，1942，30（2）：357-382

［10］Hanson P C，Carpenter S R，Armstrong D E，et al. Lake dissolved inorganic carbon and dissolved oxygen：Changing drivers from days to decades. Ecological Monographs，2006，76（3）：343-363