长江口徐六泾断面近10年水质变化分析

张昀哲　李保

摘要：长江是沿江各城市的重要水源，也是流域农业生产、居民生活、工业生产和养殖活动等的废水最终汇集地。徐六泾断面是长江入海前的最后一个控制断面，为了解徐六泾断面水体营养盐变化趋势，选取2009 - 2018年氮磷营养盐监测资料，结合径流量数据进行了分析。结果表明：①TN和TP的浓度年际波动较小，并有缓慢下降的趋势;②TN和TP的浓度枯水期普遍高于丰水期;③由于徐六泾断面地理位置特殊，受潮汐的影响强烈，营养盐浓度偶尔会出现丰水期等于或高于枯水期的现象;④TN和TP的入海通量主要受上游来水影响，波动形态基本与净泄潮量的过程线一致;⑤徐六泾断面的氮磷比在11- 21之间，适宜浮游植物和藻类的生长。

关键词：水质变化;总磷;总氮;磷氮比;徐六泾;长江口

中图法分类号：X832

文献标志码：A

DOI： 10.15974/j.cnki.slsdkb.2019.10.012

在自然海域，营养盐的来源主要有陸源输入，沿岸地下水输入，沿海养殖、水体中动植物营养盐的利用与释放，沉积物对营养盐的吸收与释放，海水的交换等，其中陆源输入为主要来源。人类活动（主要是农业活动与城市污水排放）是河流中氮、磷等元素的主要来源。氮含量的上升主要受到化肥施用量增加和集水处（水库、湖泊等）大气沉降的影响，人类生产生活为次要因素，而直接释放到河流中的磷则是严重污染的源头[1]。近年来，在人类活动和自然因素共同作用下，全球近岸海域营养盐含量逐年增加，导致出现了不同程度的富营养化问题，并产生赤潮、鱼类死亡、贝类毒化、海草和海藻床消失、珊瑚礁破坏等一系列生态环境灾害，受到全球广泛关注[2-5]。

长江口位于内陆河流和海洋的交界处，是一个复杂而又特殊的综合体，与附近海域的环境变化有着强烈的交互作用。由于特殊的地理位置，河口地区对流域的自然变化和人类活动所产生的变化反应较为敏锐。上游生产、生活所产生的污染最后都汇人了长江，所以长江口的水也被称为“尾水”，且最后在长江口流人大海。20世纪80年代初，由于全国经济发展水平较低，长江口附近海域基本无富营养化现象，此后由于经济发展，污染也随之而来，水体富营养化程度越来越高，21世纪以来基本处于中度或重度富营养化状态[6-12]。

徐六泾断面是长江人海的最后一个控制断面，且该断面水质、水文资料成果齐全。本文选取该断面近10 a的水质水文数据，分析了营养盐年际和月际变化趋势，为长江口区环境保护与管理，营养盐人海通量总量控制等提供基础数据，并将数据与近海水质变化作比对，为河口海洋的环境治理和综合保护提供佐证。

1 研究区域概况

长江口地区属于亚热带季风气候，四季分明、雨量充沛。气温年内变化一般在-10℃- 40℃，受海洋影响昼夜温差变化远小于内陆地区。每年7-10月是台风高发期，会带来大风、暴雨甚至是风暴潮。长江流域的丰水期为每年的5 - 10月，枯水期为每年的11月～次年4月[13-14]。

徐六泾水质监测断面是国家基本断面，如图1所示，位于江苏省常熟市碧溪新区，为全江断面。长江口河段原本是平面呈扇形分汊淤积河型，20世纪60 - 70年代，经人工围垦后徐六泾河宽缩窄至5.7 km。该断面监测河段为澄通河段下段，上起南通断面，下接长江口南支河段。左岸有对外开放的南通营船港经济技术开发区、石化工业区和狼山风景区;右岸有张家港对外开放港口和常熟化工工业园等重要工业园区。该河段河道宽窄相间，河床结构复杂，江心阴沙较多，主流弯曲，受潮汐影响强烈。主要污染源为南通营船港经济技术开发区、南通石化、大型石化码头、南通狼山风景区、常熟国际化学工业园区等。

2 监测概况

2.1 水质监测

严格按照SL219-2013《水环境监测规范》的要求，每月至少监测1次，其中3，7，11月每月监测2次，在距河口167.3 km的断面上布设4条采样垂线，采集表层（水面下0.5 m处）和底层（水底上0.5 m处）的水样。2009 - 2018年共计采样1 200点次。按照GB/T 11894-1989《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》和GB/T 11893-1989《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》的要求分别进行总氮（TN）和总磷（TP）分析。

2.2 潮流量监测

徐六泾断面属于感潮河段，在涨潮时长江口海水先由北支灌入南支，在汇合了南支正面入侵的海水后向上游倒灌[16-19]。断面的江面跨度大，兼有上游径流和潮汐动力的相互作用，水流状况极其复杂。在潮流量测验中，首先采用5条代表垂线施测流速，推求出组合流速一断面平均流速关系曲线。采用多元线性回归法，利用浮标垂线流速和断面平均流速计算组合流速（涨落潮合并），再根据潮流量比测定线结果，计算断面流量[20]。

3 水质趋势分析

3.1 年际变化趋势

陆源人海化学物质总量计算方法[21]为：式中，L为江河人海污染物总量，mg;c为第i次监测时段内污染物的平均浓度，mg/L;Q为第i次监测时段江河的平均流量，m3/s; K为单次监测所代表的时段长度，s;m为监测频次。

由图2（a）可知，2010，2012，2016年净泄潮量较大，2009，2011，2013，2018年净泄潮量较小，其中201 1年为长江特枯水年，2016年为所选时间段净泄潮量最大的年份，是2011年净泄潮量的1.5倍。由图2（b）可知，TP、TN浓度年际变化范围分别为0.09 - 0.13 mg/L和1.630 - 2.036 mg/L。TP的浓度变化曲线趋于平缓，2009年较低，2014年最高。与TP相比，TN的浓度变化较大，可以明显看出TN浓度变化的波动曲线与净泄潮量的波动曲线相反。由图2（c）可知，TP、TN通量年际变化范围分别为7.53万～11.49万t和139万- 206万t。

3.2 月际变化趋势

选取2011年（枯水年）、2015年（平水年）、2016年（丰水年）这3个典型水平年进行营养盐浓度和污染物通量月际变化分析。

由图3可以看出，对于3个典型水平年而言：1，2，11月和12月的净泄潮量处于最低水平，且差别不是很明显;6，7，8月的净泄潮量最大，其中7月到达顶峰。在2016年（丰水年）的7月，净泄潮量约是2011年（枯水年）的2倍。

TN浓度变化范围为1.474 - 2.615mg/L，浓度波动较大。最大值出现在2011年的6月，最小值出现在2015年的6月。TN浓度2015年和2016年的5-9月相对较低，3，4，9，10月相对较高;201 1年正相反5-7月相对较低，8-10月相对较高。TN的人海通量月际变化曲线与净泄潮量月际变化曲线接近。

TP浓度变化范围为0.09 - 0.14 mg/L，浓度波动较为平缓，绝大部分浓度保持在0.10 - 0.11 mg/L。最大值出现在2011年的5月，最小值出现在2011年的11月。TP的人海通量月际变化曲线几乎与净泄潮量月际变化曲线相重合。

3.3 丰枯季变化趋势

由图4可以看出，枯水期TN浓度普遍高于丰水期，其中2009， 2011，2016年丰枯水期的浓度比较接近，2010，2012，2014年的差别较大。2011年以前，TP浓度出现了少数丰水期高于枯水期的现象，201 1年以后就都是枯水期高于丰水期，总体起伏变化幅度要小于TN的浓度变化。2011，2015年丰枯水期的浓度比较接近，2014，2017，2018年差别较大。

TN、TP的浓度一般都是枯水期大于丰水期，枯水期的平均浓度大约是丰水期的1.1-1.2倍。但由于丰水期的净泄潮量远远大于枯水期，大约是枯水期的2倍，TN、TP的人海通量丰水期要大于枯水期。

3.4 N/P

N、P等元素为浮游植物生长繁殖的重要营养成分，由于长江口海域营养盐常年处于较高浓度的状态，因此对浮游植物生长形成绝对限制的情况很少。但N、P比例失衡将会对浮游植物和藻类的结构和组成造成影响，通常认为，N/P>22，处于潜在磷限制状态;N/P<10，处于潜在氮限制状态[22]。

从表1中可以看出，枯水期N/P为15.5-20.5，丰水期为11.6 - 20.1，年均值在14.8-19.9。枯水期的N/P要大于丰水期，但还是保持着10

4 结语

通过对徐六泾断面2009-2018年的监测数据分析发现，在一般情况下TN和TP的浓度枯水期高于丰水期，由于受河口潮汐的影响，也会出现营养盐浓度丰水期高于枯水期的现象。总体来说，TN和TP的浓度波动基本保持平稳状态，且在缓慢减少。TN和TP的人海通量主要受净泄量的影响，年内和年际其波动基本与净泄潮量的过程线相符。徐六泾断面的TN和TP的浓度不低，N/P比例未超过N、P的绝对营养限制范围，所以作为陆源输入，有利于长江口及附近海域的浮游植物和藻类的生长。

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（编辑：李慧）