资水营养盐分布规律及水质现状分析

向鹏 朱士江 徐文 鲁芳 解文婧 谭岚 张虎

摘要 為了解资水营养盐分布及水质情况，在资水实地考察并采集水样，分析河段水体物理化参数及营养盐参数，结合综合营养状态指数法评价资水营养水平。结果表明，资水表层水温为22.23～29.13 ℃，pH为8.01～12.09，溶解氧为7.40～8.57 mg/L，总氮、总磷、溶解性总氮、溶解性总磷、硝态氮、铵态氮、正磷酸盐、高锰酸盐指数分别为0.035～3.747、0.001～0.267、0.159～3.676、0.002～0.081、1.072～2317、0.044～1.236、0.159～0.436、1.167～4.250 mg/L，总氮、总磷、溶解性总氮、溶解性总磷、硝态氮、铵态氮、正磷酸盐、高锰酸盐指数各指标平均值分别为1.913、0.026、1.812、0.033、1.740、0.406、0.111、2.468 mg/L。根据地表水环境质量标准基本项目标准限值和局部点位分析，资水氮污染严重，属于劣Ⅴ类水质;根据综合营养状态指数法，资水营养状态指数为37.63，属于中营养水平。将资水营养盐横向分布特征与奥维地图资水沿线生活社区及污水排放情况进行局部分析，益阳、安华、邵阳段氮污染严重，需采取相应治理措施。

关键词 资水;营养盐;综合营养状态指数

中图分类号 X824文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）07-0100-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.029

Distribution Law of Nutrients in Zishui and Analysis of Water Quality Status

XIANG Peng1，2， ZHU Shijiang1，2， XU Wen1，2 et al

（1.School of Water Resources and Environment， Three Gorges University， Yichang， Hubei 443002;2.Engineering Research Center of the Ministry of Education for Ecological Environment in Three Gorges Reservoir Area， Three Gorges University， Yichang， Hubei 443002）

Abstract In order to understand the distribution and quality of nutrient in the reclaimed water， the water samples were collected on the spot， the physical parameters and nutrients parameters of the river were analyzed， and the nutrient level of the reclaimed water was evaluated by combining the comprehensive nutritional state index method. The results showed that the surface water temperature of the reclaimed water was 22.23-29.13 ℃， the pH was 8.01-12.09， and the dissolved oxygen was 7.40-8.57 mg/L. The indexes of total nitrogen， total phosphorus， dissolved total nitrogen， dissolved total phosphorus， nitrate nitrogen， ammonium nitrogen， orthophosphate and permanganate were 0035-3747， 0.001-0.267， 0.159-3.676， 0.002-0.081， 1.072-2.317， 0.044-1.236， 0.159-0.436， 1.167-4.250  mg/L， respectively. The average values of total nitrogen， total phosphorus， dissolved total nitrogen， dissolved total phosphorus， nitrate nitrogen， ammonium nitrogen， orthophosphate and permanganate index were 1.913， 0.026， 1.812， 0.033， 1.740， 0.406， 0.111 and 2.468 mg/L， respectively. According to the standard limits of the basic items of the surface water environmental quality standard and the analysis of local points， the nitrogen pollution was serious， and it was inferior to Grade V water quality. According to the comprehensive nutritional status index method， the nutritional status index of water resources was 37.63， which belonged to the medium nutritional level. By partial analysis of the horizontal distribution characteristics of nutrients in water resources and the living communities and sewage discharge along the water resources in Ovi map， Yiyang， Anhua and Shaoyang sections were seriously polluted， and corresponding treatment measures were required.

1.2.3 富营养评价的综合营养状态指数法。

为研究资水水体富营养化现状，选择Chl-a、TP、TN、CODMn这4个检测指标作为研究对象，运用综合营养状态指数法（trophic level index，TLI）对资水水體富营养化程度进行评价。综合营养状态指数分级见表1。

（1）综合营养状态指数为[11-12]：

TLI（Σ）=mj=1Wj×TLI（j）（1）

Wj=rij2mj=1rij2（2）

式中，TLI（∑）为综合营养状态指数;Wj为第j种参数营养状态指数的相关权重;TLI（j）为第j种参数的营养状态指数;m为评价参数的个数。

（2）各项营养状态指数计算公式如下：

TLI（Chl-a）=10×（2.500+1.086lnChl-a）（3）

TLI（TP）=10×（9.436+1.624lnTP）（4）

TLI（TN）=10×（5.453+1.694lnTN）（5）

TLI（CODMn）=10×（0.109+2.661lnCODMn）（6）

式中，TLI（Chl-a）为叶绿素a营养状态指数;TLI（TP）为总磷营养状态指数;TLI（TN）为总氮营养指数;TLI（CODMn）为高锰酸钾营养状态指数。

2 结果与分析

2.1 总氮、总磷分布

TN数值为0.035～3.747 mg/L，浓度变化趋势呈锯齿状，多数点位浓度大于2.0 mg/L，根据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中规定的地表水环境质量标准基本项目标准限值可判断为劣Ⅴ类水。上、下游断面左岸至右岸浓度呈上升趋势，观察发现，在其上下游的交汇处，右岸存在大量漂浮物，左岸表层水质明显优于右岸;下游和上游交汇口浓度均大于1.5 mg/L，这一现象可能是因为在交汇处交汇角越小，在交汇区出现的污染带越长导致[13]。浓度趋势呈锯齿状，最大值出现在ZS21，最小值在ZS26，在市区和人口密集处，TN浓度呈上升趋势。

TP数值为0.001～0.267 mg/L，浓度变化趋势呈锯齿状，ZS29浓度最高，为0.267 mg/L，ZS29～ZS31号点之间有先上升后下降的趋势，外源磷输入增多是其主要因素，ZS29～ZS31号点之间为市区，城市管网的排水和工业排水为主要污染源，其余点变化平缓，介于Ⅱ～Ⅲ类水标准之间。

2.2 溶解性总氮、溶解性总磷分布

DTN数值为0.159～3.676 mg/L，上游断面左岸和下游断面左岸浓度高，平均浓度为1.812 mg/L，达到Ⅴ类水质标准，浓度变化趋势呈锯齿状，无明显规律。

DTP数值为0.002～0.081 mg/L，浓度变化趋势呈锯齿状，下游断面左岸至右岸浓度下降，中游断面左岸至右岸浓度上升，下游断面左岸至右岸浓度下降，ZS28浓度最低，为0.002 mg/L，ZS30浓度最高，为0.081 mg/L，邵阳市区段呈明显上升趋势，这与居民密度、生活排水、工业排水以及周边农田农药化肥随着径流汇入密切相关。

2.3 富营养程度评价

资水水质各理化参数特征值见表2，各参数与Chl-a的相关性rij和rij2见表3。经过计算资水综合营养状态指数为37.63，属于中营养水平。

3 结论与建议

3.1 结论

（1）资水氮污染严重，水质属于劣Ⅴ类，营养状态指数为37.63，属中营养化水平。益阳、安华、邵阳段氮污染严重，多个点位总氮浓度超过2.0 mg/L。

（2）7月底对资水流域干、支流水生植物生长及分布情况进行调研发现，在总氮浓度呈下降趋势区间段分布有狐尾藻、金鱼藻、梭鱼草、香蒲、喜旱双莲子等水生植物，且流速较其他区段低，这一现象可能与水生植物净化水质机理相关[14-17]，对此可以进一步开展不同搭配比例的水生植物对水质净化效果的研究。

（3）资水沿线居民密度大，居民生活污染（厨房盥洗废水、洗涤废水、淋浴废水、冲厕污水）为主要污染源，生活污水处理设施明显滞后，造成大多数无序乱排放。

3.2 建议

（1）提高居民环保观念，定期进行宣传教育，减少生活污水的乱排放，生活垃圾定点放置统一处理。

（2）提高农业面源污染治理技术，妥善处理农业废弃物，提高化肥减量化技术与缓释肥料技术，降低农药残留。

（3）工业排水规范化，设立污水处理厂，对排入资水的产业严格监督，确保先净化再排放。

（4）通过选取示范段进行试验，选取氮磷去除率高、景观效果好的水生植物规模化种植。

参考文献

[1] 厉晓瑛.水质监测中存在的问题及重要性初探[J].资源节约与环保，2018（10）：56，66.

[2] 于浩.全力打好污染防治“三大战役”[J].中国人大，2017（10）：17-18.

[3] 余周，胡志伟，吴佳，等.我国水污染现状、危害及处理措施研究[J].环境与发展，2019，31（6）：61，63.

[4] 王金应，刘国尧.水污染对人体健康危害的现状及对策研究[J].环境科学与技术，2006，29（S1）：80-81.

[5] 李彤，胡国华，顾庆福，等.近55年来降水及人类活动对资水流域径流的影响[J].水文，2018，38（6）：54-58，88.

[6] 李彤.资水流域径流演变规律及其归因分析[D].长沙：长沙理工大学，2018.

[7] 秦波.資水流域水质状况及洪水周期性研究[J].湖南水利水电，2007（6）：44-45，58.

[8] 周召梅，李强.湖南省入河废污水对江河水质的影响分析[J].水资源保护，2003（3）：44-46，62.

[9] 胡海英，包为民，余德华，等.资水流域益阳段水质现状分析与评价[J].中国农村水利水电，2008（2）：41-44.

[10] 邓亮，秦琴.桃江县资水饮用水源地达标建设实践与思考[J].广东水利电力职业技术学院学报，2019，17（1）：39-41.

[11] 王明翠，刘雪芹，张建辉.湖泊富营养化评价方法及分级标准[J].中国环境监测，2002（5）：47-49.

[12] 鲍广强，尹亮，余金龙，等.基于综合营养状态指数和BP神经网络的黑河富营养化评价[J].水土保持通报，2018，38（1）：264-269.

[13] 陈凯霖.明槽交汇区水动力特性与污染物浓度场试验研究[D].西安：西安理工大学，2019.

[14] LUO Y Z，SUN S Q，ZHANG  H.Effectiveness of various wetland vegetation species on mitigating water pollution from highway runoff[J].Water environment research，2019，91（9）：906-917.

[15] 袁东海，高士祥，任全进，等.几种挺水植物净化生活污水总氮和总磷效果的研究[J].水土保持学报，2004，18（4）：77-80，92.

[16] 王敏，唐景春，王斐.常见水生植物对富营养化和重金属复合污染水体的修复效果研究[J].水资源与水工程学报，2013，24（2）：50-56.

[17] 金树权，周金波，朱晓丽，等.10种水生植物的氮磷吸收和水质净化能力比较研究[J].农业环境科学学报，2010，29（8）：1571-1575.