淮河流域瓦埠湖流域水体污染研究与现状评价(20112015年)

李 凯，汪家权，李 堃，胡淑恒，黄芸梦

(合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥 230009)

李 凯，汪家权，李 堃，胡淑恒，黄芸梦

(合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥 230009)

瓦埠湖位于淮河中游南岸，属于淮河流域最大的湖泊. 根据2011年8月-2015年12月对瓦埠湖湖区3个监测点位、入(出)湖河流4个监测断面的水质监测数据，选用内梅罗水污染指数法和单因子指数法，以总氮、总磷、铵态氮和高锰酸盐指数为评价指标对瓦埠湖湖区水体和主要入(出)湖河流水质现状进行评价，结果表明：瓦埠湖湖区总体水质状况为轻度污染、Ⅳ类水质，其主要污染源为农业面源污染和生活污染；部分入湖河流受农业氮、磷污染的影响水质较差，其中庄墓河污染情况最为严重. 因此，必须加强流域的水环境综合整治工作，控制农业面源污染对流域水环境的影响.

瓦埠湖流域；总磷；总氮；面源污染;淮河流域

湖泊是陆地生态系统的重要组成部分，是内陆流域的重要发源地[1]. 湖泊的生态安全是流域经济发展的重要保障，对流域的生态环境以及周围居民的生产、生活有着重要意义[2]. 我国湖泊的特点是数量众多、类型多样、资源丰富、生态环境脆弱[3]. 瓦埠湖水质优良，属于生态良好湖泊，是淮南市和寿县集中饮用水水源地，目前已被列入环境保护部第2批“良好湖泊生态环境保护专项”湖泊行列，在保障饮用水源地安全和湖泊流域生态环境安全方面发挥着重要作用，对支撑湖泊流域内甚至流域外的经济社会发展及区域生态平衡具有重要意义. 目前，我国一些生态良好湖泊正面临着入湖污染负荷逐年增加、面积萎缩和生态退化等威胁，迫切需要按照保护优先、自然恢复为主的原则，实行“一湖一策”的战略，建立健全水质良好型湖泊的长效保护机制. 瓦埠湖流域内主要的大型河流是庄墓河、陡涧河、东淝河和新河，同时瓦埠湖是“引江济淮”(长江-巢湖-瓦埠湖-淮河)工程的重要水体[4]、淮河流域重要的蓄滞洪区，而且又是周围居民的饮用水源，具有灌溉、养殖、供水及旅游等多种功能. 流域内主要河流和湖区水体的水环境现状直接反映流域水坏境的整体情况，目前全国还没有学者调查和研究瓦埠湖流域水质污染状况，瓦埠湖整体水质污染状况还没有任何资料，仅有部分文献对瓦埠湖的湖滨带[5]、沉积物[6-7]做了相关的研究. 所以对瓦埠湖的水质污染研究对于瓦埠湖环境保护工作有着十分重要的意义[8].

为了解瓦埠湖水质的现状及其主要污染物，根据2011年8月-2015年12月瓦埠湖主体湖区水体和主要入(出)湖河流的监测数据，参考相关文献的数据处理和评价方法[9-10]，对瓦埠湖流域水质现状进行分析、评价，为下一步各级政府部门在生态环境保护、饮用水水源地环境管理、污染治理、“引江济淮”、水体修复等方面工作的开展提供切实可靠的依据，为保障流域城镇的饮用水安全、保护瓦埠湖生态环境和流域经济建设的可持续发展提供技术支持.

1 材料与方法

图1 瓦埠湖监测断面(点位)布设Fig.1 Monitoring sections(sites)placement of Lake Wabu

1.1 研究区域概况

瓦埠湖，位于安徽省中部，淮河中游南岸，属于淮河流域最大的湖泊，地处寿县城东南，是受黄泛影响，河道淤积，河床抬高，淮水不断上涨，东淝河出口排水不畅，在其中部低洼处形成的狭长湖泊. 湖南北长约52 km，湖宽最宽处约6 km，平均水深3.0～5.0 m，水位保持在18.0 m时，湖区水面达156 km2. 主要入湖河流为徒涧河、庄墓河和东淝河，主要出湖河流为新河. 流域汇水区面积4200 km2，属丘陵平原地带，涉六安、合肥、淮南三市[11].

1.2 样品采集与分析

于2011年8月-2015年12月对瓦埠湖湖区、主要出入湖河流进行了监测. 瓦埠湖属于狭长型湖泊，北部属于淮南市，中部贯穿寿县和长丰县，南部属于寿县，按照地理因素把瓦埠湖分为北部湖区、中部湖区和南部湖区，分别布置监测断面；另外在瓦埠湖的4条主要河流：陡涧河(入湖口)、庄墓河(入湖口)、东淝河(入湖口)和新河(出湖口)布设3个入湖断面和1个出湖断面. 断面(点位)布设情况见图1和表1. 地表水的分析方法采用国家《地表水环境质量标准》基本项目分析方法[12-13].

表1 瓦埠湖监测断面(点位)布设

Tab.1 Monitoring sections(sites) placement of Lake Wabu

河流(水体)断面名称断面所在地区汇入水体断面属性瓦埠湖1#淮南市湖北部瓦埠湖2#寿县湖中部瓦埠湖3#寿县湖南部东淝河白洋淀渡口寿县瓦埠湖入湖口庄墓河庄墓长丰县瓦埠湖入湖口陡涧河窑口大桥寿县瓦埠湖入湖口新河平头山水厂淮南市淮河出湖口

1.3 评价方法

因水质样品的采集和监测过程中可能存在误差，某一年的水质监测数据不能代表该流域的水质现状. 因此，数据源为2011年8月-2015年12月瓦埠湖各湖区监测点位的平均水质数据和各监测断面的数据. 采用单因子指数法和内梅罗综合水污染指数法[14]进行评价. 其计算公式为：

(1)

(2)

式中，Pi为i污染物的污染指数，Ci为i污染物的实测浓度，Si为i污染物评价的标准浓度，Pj为内梅罗综合污染指数，n为指标个数.

选取《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中对应各断面的水质类别标准限值作为标准值. 参考《内梅罗水质指数污染等级划分标准》对瓦埠湖流域水质现状进行评价. 即Pj<1时，水质清洁；Pj属于1～2时，水质为轻度污染；Pj属于2～3时，水质为中度污染；Pj属于3～5时，水质为重度污染；Pj>5时，为严重污染.

2 结果与分析

2.1 瓦埠湖湖区水体监测数据统计分析

图2 瓦埠湖湖区水体各指标监测结果Fig.2 Monitoring results of water body in Lake Wabu

表2 瓦埠湖湖区水体评价结果

Tab.2 Evaluation results of water body in Lake Wabu

指标北部湖区中部湖区南部湖区全湖平均PiTN0．8240．8541．1530．943TP0．9201．6801．5801．400NH+4⁃N0．3740．2370．2530．288CODMn0．6550．7530．7280．712Pj0．8151．3411．2961．152水质级别清洁Ⅲ类水轻度污染Ⅳ类水轻度污染Ⅳ类水轻度污染Ⅳ类水污染因子无TPTN、TPTP

2.2 瓦埠湖主要入(出)湖河流水质现状

图3 入(出)湖河流各指标监测结果Fig.3 Monitoring results of inflow(outflow) rivers

瓦埠湖主要入(出)湖河流监测断面的污染程度排序为：庄墓>白洋淀渡口>窑口大桥>平头山水厂. 其中平头山水厂断面的TN指标超过《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水标准，水质属于Ⅳ类水标准，因此，瓦埠湖出湖河流新河处于轻度污染状态. 白洋淀渡口断面TN、TP指标超过标准，水质属于Ⅳ类水标准，因此，瓦埠湖入湖河流东淝河水质较差，处于轻度污染状态. 窑口大桥断面的TN指标超过标准，水质属于Ⅳ类水标准，因此，瓦埠湖入湖河流陡涧河属于轻度污染状态. 庄墓断面TN、TP指标均超过标准，水质污染比较严重，属于Ⅴ类水标准，因此，瓦埠湖入湖河流庄墓河水质差，处于中度污染状态. 综合得知，瓦埠湖主要入(出)湖河流水质状况排序为：新河>陡涧河>东淝河>庄墓河(表3).

表3 入(出)湖河流评价结果

Tab.3 Evaluation results of the inflow(outflow) rivers

指标平头山水厂白洋淀渡口窑口大桥庄墓PiTN0．8821．1650．8972．088TP1．3801．9201．9602．440NH+4⁃N0．2860．3130．2460．621CODMn0．6410．8270．7600．788Pj1．1271．5501．5452．019水质级别轻度污染Ⅳ类水轻度污染Ⅳ类水轻度污染Ⅳ类水中度污染Ⅴ类水污染因子TPTN、TPTPTN、TP

3 讨论

3.1 流域近年来水质变化情况

图4 2011-2015年瓦埠湖流域地表水内梅罗指数动态变化Fig.4 Dynamic changes of Nemerow pollution indexes of surface waters in Lake Wabu Basin during 2011-2015

3.2 流域污染因子分析

瓦埠湖流域人口密集，农业、养殖业、水产殖业发达. 流域内主要存在农业面源污染和畜禽养殖、生活、工业方面的点源污染，农业化肥农药的大量施用，畜禽养殖废水、生活污水和工业废水的排放以及水产养殖业的饲料投放，都直接影响流域的水质[15]. 2014年瓦埠湖流域各乡镇资料统计，根据《全国水环境容量核定指南》中污染源调查方法介绍，并结合流域具体情况，计算瓦埠湖流域TP、TN和CODMn的年入湖量，计算结果显示：就流域内TN的年入湖量来看，农田化肥、生活污水、畜禽养殖、水产养殖和工业污染产生的入湖量分别为1544.8、380.7、240.1、109.3和324.4 t/a，分别占总入湖量的59.43%、14.65%、9.24%、4.2%和12.48%，TN主要的排放贡献来自农田化肥，其次是生活污水和工业废水；就TP的年入湖量看，农田化肥、生活污水、畜禽养殖、水产养殖和工业污染产生的入湖量分别为178.1、8.2、21.1、41.44和0.285 t/a，分别占总入湖量的71.53%、3.28%、8.48%、16.64%和0.11%，TP主要的排放贡献来自农田化肥，其次是水产养殖、畜禽养殖和生活污水；就CODMn的年入湖量来看，农田化肥、生活污水、畜禽养殖和工业污染产生的入湖量分别为14645.25、8156.35、5064.3和1057.4 t/a，分别占总入湖量的50.63%、28.2%、17.51%和3.66%，CODMn的主要排放贡献来自农田化肥、生活污水和畜禽养殖. 就TN、TP和CODMn综合来看，瓦埠湖流域污染物主要来自农业面源污染，其次是畜禽养殖和生活污染.

4 结论

2)由监测结果和评价结果可知，流域内主要入(出)湖河流水质较差，其中新河、陡涧河和东淝河处于轻度污染状态，水质属于Ⅳ类水标准；庄墓河处于中度污染状态，水质属于Ⅳ类水标准. 瓦埠湖主要入(出)湖河流水质状况排序为：新河>陡涧河>东淝河>庄墓河.

3)在治理瓦埠湖水质污染过程中应重点防治农业类面源污染、生活污染和畜禽养殖污染，协调经济发展与环境保护的关系. 流域内人口密集，居民环保意识薄弱，缺乏相应的生活污水设备和措施，大量的生活污水和养殖废水直接排放到环境中，通过雨水冲刷进入水体造成点源污染. 因此加强流域污水处理设施建设是解决污染的重要途径.

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Research and evaluation of water pollution in Lake Wabu Basin, Huaihe Catchment

LI Kai, WANG Jiaquan**, LI Kun, HU Shuheng & HUANG Yunmeng

(CollegeofEngineeringResourcesandtheEnvironment,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,P.R.China)

Lake Wabu, as the largest lake in the Huaihe Catchment, is located on south bank of the middle-reach Huaihe River and serves as a flood storage area in this basin. To eliminate influence of countryside domestic sewage, this paper is to evaluate the water quality based on data at three monitoring sites and four monitoring sections in the Lake Wabu, which data were obtained during a period from October in 2011 to December in 2015. The pollution factors were analyzed by utilizing methods of the single factor pollution evaluation and the Nemerow pollution index with evaluation indicators of permanganate index, total nitrogen, total phosphorus and ammonium nitrogen. The conclusions are as follows. Water in the Lake Wabu is slightly polluted with the Grade Ⅳ, and its main pollution comes from the sources of agriculture and daily life in the basin. Some inflow rivers already are of bad water quality with abundant nitrogen and phosphorus, in which Zhuangmu River is the worst. It is necessary to renovate the basin environment comprehensively and control the effect of the agricultural non-point pollution.

Lake Wabu Basin; total phosphorus; total nitrogen; non-point pollution; Huaihe Catchment

*国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07103-004)和财政部、环境保护部项目《17个良好湖泊的生态环境保护工作》联合资助. 2015-06-04收稿; 2016-05-16收修改稿. 李凯(1992～)，男，硕士研究生; E-mail：1010538985@qq.com.

*通信作者；E-mail：jiaquan.wang@163.com.

J.LakeSci.(湖泊科学)， 2017， 29(1)： 143-150

DOI 10.18307/2017.0116

©2017 byJournalofLakeSciences