西充河自动监测断面氨氮含量季节性变化分析

蔡金王++何虎军++金松

摘要：選取西充河自动监测断面 2014～2016年的氨氮 （NH3-N）自动监测数据，对氨氮季节变化规律及影响水体中氨氮浓度的因素进行了分析研究。结果表明：其浓度在春季变化幅度最为明显，具有明显的非点源污染特征，在时间尺度上和溶解氧（DO）呈现良好的负相关性。以此为依据，提出了可行的水污染治理策略，以使河水达到规定水质类别的重要目的。

关键词：氨氮；自动监测；季节性变化

中图分类号：X824

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12008302

1引言

氨氮作为地表水质的一个重要指标，其含量高低直接体现了水体污染的程度，氨氮污染的直接后果是导致水体富营养化，影响水生生物活动，威胁到人、畜饮用水安全，恶化了人类的生存环境。水环境中的氨氮主要存在两种去除和转化的途径，一种是硝化反硝化过程，这一过程中氮经过硝化作用转化为亚硝酸盐氮，再转化为硝酸盐氮，硝酸盐氮进而通过反硝化作用转化成氮气释放到大气而离开水环境；另一种是藻类等水生生物进行的同化作用，无机氮作为营养盐被生物生长利用而从水体中去除[1]。

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，主要由虹溪河和龙滩河两条小河汇集，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 121 km，全流域面积450 km2，流域内有29个场镇、205个村和32万人口[2]。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。

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，在西充河汇入嘉陵江处约2000 m建有水质自动监测站西充河水站。为了更好地了解西充河水体中氨氮的变化规律，并为水体污染综合防治及提高水质类别供科学依据，选取了西充河自动监测断面2014～2016年的监测数据，进行统计与分析。

2监测内容与方法

该水站主要是对五参数 （水温、pH、DO、电导、浊度）、IMn和氨氮 （NH3-N）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。

3数据分析

2014～2016年西充河自动监测断面氨氮在线监测数据变化图1。

按照季节将2014～2015年数据分为春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12～次年2月）4组，各季节氨氮含量取其平均值，见表2。

4结论与成因分析

4.1西充河玉带自动监测断面氨氮变化总体趋势

由表2可知，西充河玉带自动监测断面氨氮含量季节性差异显著，且春季的氨氮含量显著高于其他季节的氨氮含量，其次为夏季，而秋季和冬季的氨氮含量相对较低。该河流规定的水质类别为Ⅲ类，其氨氮标准限值为1.0 mg/L，此断面春季容易发生氨氮超标现象，污染治理工作应着重在春季进行

4.2径流量对西充河断面氨氮变化的影响

夏秋季雨量充沛，断面径流量较大，对水中氨氮的含量有明显的稀释作用。多年观测数据表明，西充河不同季节径流量差异显著，且夏季的径流量显著大于其他季节的径流量，其次为秋季，而春季和冬季的径流量明显较小。同一时期径流量的大小与氨氮含量表现出明显的反相关关系，因此可以确定径流量大小对氨氮含量有明显的影响。

4.3水生植物及水中微生物对氨氮的影响

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，DO含量在前期也随之增长，而后大量水生植物又消耗水体中的氧气从而DO含量降低，水中的一些微生物（如硝化细菌）的活性减弱，硝化反应不受高溶氧浓度所抑制，而低溶氧浓度则具有明显的抑制作用[3，4]，同时有研究者认为[5]，氨氮大部分是通过硝化和反硝化作用的连续反应而去除的，一旦这两个连续过程不能顺利进行，氨氮去除效果就不理想。DO含量降低，对水中的氨氮的降解作用也随之减弱，水体中的氨氮浓度在此时迅速增长。进入夏季后，水生植物大量生长繁殖，水生植物生长繁殖过程中吸收和利用水中的氨氮作为氮源，在一定程度上降低了水体中氨氮的含量，随着温度进一步升高，水体中大量动植物的消耗，水体中 DO 含量仍维持在较低水平，在水生植物同化和水流稀释的双重作用下使水体中NH3-N浓度得以降低。同时，汛期结束时，DO含量逐渐增加，河流水体中NH3-N含量逐渐降低。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，氨氮含量在时间尺度上和溶解氧呈现良好的负相关性关系。西充河玉带自动监测断面2016年NH3-N与DO的含量变化关系和相关性见图2及表3。

4.4西充河断面NH3-N季节内变化特点及影响因素

通过计算 2016年西充河断面 4 季代表月份NH3-N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98.1%，62.6%，58.9%和43. 7%，即该断面水体中NH3-N浓度在春季的变化幅度最大，夏季次之，秋季和冬季变化不大。具体来看，春季（4 月），温度适宜，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，同时春季最适宜藻类等水生植物的生长，水生植物的同化作用消耗掉一部分营养盐，同时过多的水生植物或浮游生物会消耗大量氧气，硝化活性减弱，伴随溶解氧量下降水体中NH3-N浓度在春季呈现“低-高”的总体趋势。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，硝化速率仍在较低水平，但在同化作用和雨水稀释协同作用下，水体中NH3-N浓度较春季有明显下降但仍高于秋冬季节。秋季 （ 10 月） 温度逐渐降低，且雨水较少，水生植物生长放缓，经历过一个适应期后溶解氧含量稳步上升，NH3-N浓度也随之下降趋于平稳。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NH3-N浓度最低。因此，水体中NH3-N浓度除受人类活动影响外，水生植物生长以及溶解氧含量也是影响其浓度变化的重要因素。

5对策与建议

氨氮是西充河最主要的污染物，在该河流当前采用高锰酸盐指数与氨氮双因子评价水质达标的情况下，水体氨氮污染治理的成败直接关系到该水功能区水质是否达标，积极开展西充河水体氨氮污染治理迫在眉睫。

（1）开展水体污染治理，必须依法监管。必须加强排污口监管力度，建立入河排污口长效管理机制。开展入河排污口普查登记、严格执行入河排污口设置审批制度、加强入河排污口巡查和执法力度等各项工作。

（2）开展水体污染治理，必须科学监管。一方面，要摸清西充河水体纳污能力，从总量上严格控制入河氨氮排放量。另一方面，在排放监管上，不光要关心入河废水的氨氮浓度，还要关注受纳水体的实际情况和所处的季节，严禁在春、夏两季向西充河排放氨氮废水。此外，必须控制死水区的形成，提高河流的溶解氧浓度，以便于氨氮的转化。

参考文献：

[1]

俞盈.水体屮三氮转化规律及影响因素研究[J].地球化学，2008（6）：565～571.

[2]段慧，张丹，范力，等. 西充河自动监测断面表层溶解氧季节变化及影响分析[J].四川环境， 2015， 34（5）：72～75.

[3]Stenstrom，M K Poduska and R A. The effect of dissolved oxygen concentration on nitrification[J]. Water Res，1980（14）：643～649.

[4]Haug R T， McCarty P L. Nitrification with the submerged filter[J].W .P.C.Fed， 1972（4）：2086～2102.

[5]李科德， 胡正嘉.芦苇床系统净化污水的机理[J]. 中国环境科学， 1995， 15（2）： 140～144.