近年来徐六泾断面水质变化及污染物入海通量分析

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(长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局，上海 200136)

1 引 言

徐六泾断面位于长江口南支白茆沙河段徐六泾节点段，处在长江河口“三级分汊、四口入海”的咽喉之处，是长江入海最后一个控制断面。长江河口属于海陆双向性河口。河口段也称潮流段，上游来水与潮水相互作用、相互混合，径流和潮流力量相当。由于其地理位置的特殊性，沿江城市生活污水、工农业废水的大量排放，而导致该水域水体污染日益严重。

在收集和整理分析2006-2017年间徐六泾断面潮流量、水质变化及成因分析了长江入海径流量的分布特征，应用污染变化趋势的定量分析法对长江入海口徐六泾断面处的多项污染物浓度年际变化趋势进行了统计分析，判断影响长江入海口水质的主要水质要素和水质等级的变化趋势，并分析了污染物入海通量及其年际变化趋势。为近11年长江入海口水环境质量及污染物入海通量提供基础数据，为研究该区域海洋环境变化提供科学依据。为提出相应的环境治理和保护综合对策措施建议及徐六泾断面污染物入海总量控制需求目标，为河口海洋污染控制管理提供科学研究。

2 监测概况及分析方法

2.1 断面监测概况

站位布设：徐六泾水质监测断面属于国家基本水质站点，距河口距离167.3 km，断面上布设4条采样垂线。

采样方法：低潮位时采集表层(水面下0.5 m)、底层(沉积物上0.5 m)两个水层的样品。

监测频次：每年监测15次，每月1次，其中3、7、11月每月监测2次。

监测项目：按照《江河入海污染物总量监测与评估技术规程》(试行)开展pH值、水温、悬浮物、石油类、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、总氮、总磷、铜、铅、镉、六价铬、汞、砷、甲萘威和径流量的监测,另外，还选测了五日生化需氧量、高锰酸盐指数2次，共进行19个项目的检测分析。

图1 徐六泾断面位置图

2.2 评价方法

(1)陆源入海化学物质总量计算方法：

(1)

式中：L—江河入海污染物总量；ci—第i次监测时段内污染物的平均浓度，mg/L；Qi—第i次监测时段江河的平均流量，m3/s；Ki—单次监测所代表的时段长度，s；m—监测频次。

(2)水质评价：

按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类标准，采用单因子标准指数法进行评价，水质等级为最差项目的评价等级。

3 结果分析

3.1 潮流量变化特性

徐六泾断面处于长江潮流界以下，是长江口外潮波向内上溯的咽喉。上游径流和潮汐动力相互作用，水流形势相当复杂。徐六泾水文站2005年实现了潮流量、潮量整编，提交潮流量、潮量整编成果，根据2006～2017年的整编资料统计历年潮流量特征值见表1。

表中显示，总涨潮量平均为4 117亿m3，总落潮量平均为13 020亿m3，总净泄潮量平均为8 903亿m3，总落潮潮量是涨潮潮量的3.2倍。历年中2016年净泄潮量(径流量)最大，全年为10 750亿m3，2006年和2011年为长江特枯水年，徐六泾站全年的净泄潮量分别为7 159亿m3、7 149亿m3，其中2011年为历年来的最枯值，历年中最丰年与最枯年净泄潮量比值为1.5。

汛期(6～9月)总涨潮量平均为1 006亿m3，总落潮量平均为5 426亿m3，总净泄潮量平均为4 420亿m3，总落潮潮量是涨潮潮量的5.4倍。非汛期(10～5月)总涨潮量平均为3 110亿m3，总落潮量平均为7 591亿m3，总净泄潮量平均为4 483亿m3，总落潮潮量是涨潮潮量的2.4倍。

历年总涨潮量、落潮潮量与净泄量变化见图2。从图中可看出：涨、落潮和净泄潮量在历年平均潮量上下波动，近年来未出现趋势性的变化，但近11年中出现了两个特枯水年，水量总体上偏枯。

3.2 水质因素趋势分析

将徐六泾断面每年15次监测的水质要素浓度计算其均值，作为该年度各水质要素的平均浓度。未检出项目以检出限的一半参加计算，结果见表2。年各水质要素2006～2017年平均浓度变化范围为：溶解氧为8.16～8.84 mg/L，氨氮为0.136～0.417 mg/L，高锰酸盐指数为2.1～2.6 mg/L，砷为0.0001～0.0012 mg/L，总汞为0.000005～0.00002 mg/L，铜为0.003～0.004 mg/L，铅为0.002～0.02 mg/L，镉为0.0020～0.0025 mg/L，总磷为0.08～0.13 mg/L，总氮为1.633～2.142 mg/L，石油类为0.01～0.02 mg/L，其中总汞和铅两要素有数量级变化是由于仪器更新后检出限有所变化，其余各水质要素2006～2017年间年度平均浓度均无趋势性的变化。

表1 徐六泾断面2006～2017年潮量特征值统计(亿m3)

图2 历年总涨潮量、落潮潮量与净泄量变化图

表2 徐六泾断面2006～2017年各水质要素平均浓度 (mg/L)

根据国家地表水环境质量标准(GB3838-2002)对徐六泾断面进行水质评价，总氮不参加评价，其余项目通过单因子评价法对全年水质进行评价，评价结果见表3。

表3 徐六泾断面2006～2017年水质分级评价

根据表3，除2007年和2009年度水质等级为Ⅱ类，其余年份徐六泾断面水质等级皆为Ⅲ类。徐六泾断面水质目标为Ⅲ类，2006～2017年水质均达标。

3.3 污染物入海通量计算及变化趋势

根据公式(1)计算各污染物的入海通量见表4。2006～2017年溶解氧的年入海通量范围为621.40～933.10 万t，在入海通量总量中所占的比例最大，为62.5%～66.9%；高锰酸盐指数的年入海通量次之，为165.80～262.04万t，所占总量的比例范围为16.1%～19.4%；总氮的年入海通量范围为140.98～207.58万t，所占总量的比例范围为12.1%～15.2%；氨氮的年入海通量范围为14.63～42.70万t，所占总量的比例范围为1.0%～3.1%；其余各要素(砷、总汞、3个重金属、总磷)的年入海通量均较小，在入海总量中所占比例均不大于1%。

表4 徐六泾断面2006～2017年污染物入海通量: 万t

4 结果及讨论

将2006～2017年徐六泾断面的净泄量(年径流量)与年入海污染物总量共同绘制年际变化图，考察其相关性，见图3。

由图3可见，近11年来徐六泾污染物入海通量呈波动变化，变化过程与同期净泄潮量(径流量)过程基本吻合，表明徐六泾污染物入海通量主要和上游来水量有关，净泄潮量大，对应的污染物入海通量也大，净泄潮量小，对应的污染物入海通量也相应变小。溶解氧的年入海通量在年入海总量中占绝大部分比例，其年平均浓度就成为了决定年入海总量的关键因素。

图3 历年污染物入海总量与净泄量比较图

同样，徐六泾主要污染物净通量的年内分配也与徐六泾净泄量(径流量)密切相关，受徐六泾径流量的影响，汛期主要污染物净泄通量较大，非汛期主要污染物净泄通量较小。

2006～2017年这11年间，参与评价的水质要素均达到地表水Ⅲ类水质以上的标准，说明总体上徐六泾断面的水环境质量是达到既定标准的。