强力治水背景下温瑞塘河主河道水质调查

胡如意，梅鹤，商栩，王振峰，黄宏，廖忠鹭*

(1.浙江竟成环保科技有限公司，浙江 温州 325035； 2.浙南水科学研究院，浙江 温州 325035；3.浙江省流域水环境与健康风险研究重点实验室，浙江 温州 325035)

由于环境保护长期滞后于经济增长，水环境污染已成为制约我国许多地方经济社会可持续发展的瓶颈之一。自2015年《水污染防治行动计划》(“水十条”)实施以来，全国各地以前所未有的力度开展水环境综合整治[1-2]。2013年以来，浙江省以壮士断腕的决心，全面展开“五水共治”(治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水)，先后开展了“清三河”(治理黑河、臭河、垃圾河)行动、剿灭劣Ⅴ类水体行动、“污水零直排区”建设行动等[3]。据统计，浙江省在2017年实施的剿灭劣Ⅴ类水体工程超过1万项，“十三五”期间全省清淤量已完成3.5亿t。经过不懈努力，我国的水环境质量整体上得到显著改善，并探索出“河长制”“湖长制”等富有特色、符合我国实际的长效机制[4]。

水环境综合治理是系统性的工程，需要投入大量的人力、物力和财力，一旦失败或者后续维护失效将导致无法挽回的损失[5-7]。例如，为筹办2010年亚运会，广州投入巨资发起空前的治水工程，但是后来河涌水质又重新恶化。无独有偶，2015年，杭州18条摘帽黑臭河水质反弹，引起社会各界的强烈反响。在剿灭劣Ⅴ类水体工程完成之后，河流水质是否有所改善？当前水污染防治仍然存在什么问题？如何防止水质反弹？只有直面这些问题，才能为进一步推进平原河网水污染防治工作提供决策依据。为此，以温瑞塘河为例，在其主河道上设置6个水质监测点，于2017—2019年对氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(KMnO4)等主要水质指标进行逐月监测，分析水质的空间变异性和季节变异性，提出相应的提升对策，旨在为进一步改进水污染防治工作提供决策依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

温瑞塘河流域位于浙江省温州市，全流域面积700 km2，水域面积22 km2，干河长20 km，大小支流约1 000条，河网总长度450 km，是典型的平原河网之一。温瑞塘河流域位于中亚热带季风气候区，冬夏季风交替显著，四季分明，年均气温17～19 ℃，多年平均降水量1 800 mm。由于环境保护长期滞后于经济增长，流域内污染直排、河道淤积等现象较为突出，导致河流水质恶化、河流生态系统健康遭受破坏，许多河道变成黑臭河[8]。经过多年的综合整治，特别是2013年以来全面推进“五水共治”，流域水环境质量得到较大改善，但要实现水质的根本性改善仍任重道远。

1.2 数据来源

在温瑞塘河主河道(梧田街道至南白象街道)，由北向南共设置6个水质监测点(图1)。于2018年逐月进行水质监测，监测项目包括pH、KMnO4、NH3-N、TP和溶解氧(DO)共5项，分别参照GB/T 6920—1986、GB/T 11892—1989、HJ 535—2009、GB/T 11893—1989和GB/T 7489—1987规定的方法进行。土地利用分布图系清华大学提供的FROM-GLC 2017v1数据(http://data.ess.tsinghua.edu.cn/fromglc2017v1.html)，时间为2017年，空间分辨率30 m。根据研究需要和研究区域实际情况，将土地利用重分类为农用地、林地、建设用地、水域和其他共5类(图1)。

图1 研究流域的土地利用和水质监测点

2 结果与分析

2.1 河流水质基本特征

为从整体上了解研究河段的水质状况，对研究河段5个水质项目的逐月监测结果进行描述统计(表1)。研究河段TP、NH3-N、KMnO4和DO的平均值分别为0.16、1.50、2.45、5.32 mg·L-1，对照《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)，分别符合Ⅲ类、Ⅲ类、Ⅱ类和Ⅲ类水质的限量要求。同时，对每个水质项目的监测结果进行评价，计算其水质类别构成(表2)。结果表明：TP以Ⅲ类为主，比例为67%；NH3-N以Ⅴ类和Ⅳ类为主，比例分别为46%和36%；KMnO4以Ⅱ类为主，比例为69%；DO以Ⅲ类和Ⅳ类为主，比例分别为43%和35%。pH的变异系数仅为4%，指示其时间变异较小，其余水质项目的变异系数在18%～34%，指示具有中等程度的时空变异。总的来说，该主河道已从整体上消除了劣Ⅴ类水体，目前主要污染物是NH3-N，有6%的比例为劣Ⅴ类水体。2017年，浙江省深化推进“五水共治”，开展全面剿灭劣Ⅴ类水攻坚战[9]。本研究对温瑞塘河主河道水质的实测结果也在一定程度上反映了当地的水污染防治成效。

表1 研究河段各水质项目的描述性统计

表2 研究河段各水质项目的水质类别构成

2.2 河流水质的空间差异性

由于土地利用、污染来源、水文条件等存在空间异质性，河流水质的空间异质性是普遍存在的[10-11]。为了解研究河段水质的空间差异性，统计各水质监测点各水质项目的年均值，并对照《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)进行水质评价。在6个监测点中，TP和KMnO4分别全部符合Ⅲ类和Ⅱ类水质要求，NH3-N分别有2个和4个监测点符合Ⅳ类和Ⅴ类水质要求，DO分别有1个和5个监测点分别符合Ⅳ类和Ⅲ类水质要求(表3)。在不考虑NH3-N的情况下，所有水质监测点的水质基本上符合或优于Ⅲ类水质要求；在考虑NH3-N的情况下，研究河段以Ⅴ类水质为主。使用单因素方差分析对各个水质监测点的各项水质指标均值进行比较。结果发现，S5的TP浓度显著高于S6，S3的DO浓度显著大于S1，除此之外，相同水质项目在不同水质监测点之间不存在显著性差异。总的来看，该主河道的水质空间差异性不显著。

表3 各水质监测点各水质项目的年均浓度和水质类别

2.3 河流水质的季节差异性

河流径流量受降水量影响，同时降雨-径流也决定着地表污染物，特别是面源污染物的迁移入河过程[12]。一般地，以点源污染为主的河流枯水期污染程度较大，以面源污染为主的河流丰水期污染程度较大[13]。为检定河流水质是否存在季节差异性，统计了研究河段各项水质项目的月平均浓度，以及研究区域当年的月降水量，一并进行比较(表4)。皮尔逊(Pearson)相关性分析结果(表5)表明，DO浓度与月降水量存在显著的正相关关系(r=0.618，P<0.05)，而其余水质项目与月降水量并无显著相关性。此外，DO浓度与NH3-N浓度之间存在显著的负相关关系(r=-0.676，P<0.05)。在降水量充沛的季节，河流径流量增加，有利于提升水体DO浓度[14-15]。DO浓度的增加，在一定程度上促进了硝化作用，有利于削减NH3-N[16-17]。鉴于月降水量与TP、NH3-N和KMnO4不存在显著的相关性，初步判定该河段受点源污染和面源污染的综合影响。

表4 研究河段2018年各水质项目月均浓度和研究区域当月降水量

表5 研究河段各水质项目月均浓度与研究区域当月降水量的相关性

3 小结与讨论

本研究表明，经过“清三河”行动、剿灭劣Ⅴ类水体行动、“污水零直排区”建设行动等，温瑞塘河主河道水质得到了改善，已基本消除劣Ⅴ类水体。温瑞塘河主河道水质空间差异不显著。分析其原因，可能是平原河网水系连通，导致不同河道之间存在交叉污染。温瑞塘河主河道水质季节差异亦不显著。分析其原因，可能是因为该区域受到多种污染源的复合污染。因此，防止温瑞塘河水质反弹是未来的工作重点之一。

自2013年以来，温州市积极推进“五水共治”，先后开展了“清三河”行动、剿灭劣Ⅴ类水体行动、“污水零直排区”建设行动等。本文在剿灭劣Ⅴ类水行动完成的背景下，对温瑞塘河主河道进行持续1 a多的逐月水质监测，经过分析，主要得出3点结论。第一，研究河段已达成水质改善目标。水质监测结果表明，研究河段整体上消除了劣Ⅴ类水体，目前的主要污染物是NH3-N，但也仅有6%的比例为劣V类。这在一定程度上体现了当地水污染防治的成效。第二，研究河段水质空间异质性不显著。水质评价结果和均值比较结果均表明，该主河道的水质空间差异性不显著。分析其主要原因，可能是平原河网存在河道密集交错、水流流向不定等特点，不同河段之间存在显著的水力连通性，不同河段之间的污染能够相互影响[18-19]。这意味着，如果只从局部上对个别河道进行治理，而不同时对相连河道进行治理，治理效果将会大打折扣。第三，研究河段水质的季节差异性不显著。相关性分析结果表明，TP、NH3-N和KMnO4的月平均浓度与月降水量间不存在显著的相关性。分析其主要原因，可能是研究河道周边地区污染源比较复杂，工业用地、新建住宅区、城中村、农用地等多种用地并存，污染来源复杂，这也意味着其治理难度较大[20-21]。总的来说，随着《水污染防治行动计划》的推进，当地投入了大量的人力、物力和财力开展水污染防治工作，在很大程度上改善了水质，如何防止水质反弹将是未来水污染防治的工作重点之一。

平原河网地区的水污染防治历来都是难题。平原河网治水之难，难在人口密集、地势平坦、河网众多、污染源强度高、水体交换能力弱、水环境容量小、生态补水缺乏等[18,22-23]。为此，针对平原河网水质的实际情况和未来水质改善的需要，特提出以下对策建议。第一，坚持连片治理。以往的水污染治理工程大多以单一河道为施工范围，相互独立实施，呈离散化特征。正在治理的河道受附近未治理河道的影响，导致治理效果大打折扣。未来的水污染防治工作，应以片区或子流域为单位，坚持连片治理。第二，坚持水陆共治。以往的水污染治理工程主要针对河道本身展开。在岸上污染源尚未得到根本性控制的情况下，仅仅针对河流本身开展治理工程，只能达到治标的效果。因此，要开展水陆协同治理，才能实现水质的根本性改善。第三，注重生态恢复。现有河流生态治理主要侧重于水环境因子的改善，对水体的生态修复还未给予足够的重视。应采取“外源污染控制—河流水质提升—河流生态功能恢复”的综合治理措施，以实现水质提升和生态恢复的协同。未来，要注重河流的生态功能恢复，重点研究水生植物、水生动物和微生物生态系统恢复技术，并使之形成良性关系，在恢复河流生态健康的同时稳步改善水质。第四，完善长效机制。巩固治水成果离不开长效机制的建立和完善。实际上，各地历来重视河道治理工程的长效管理。例如，2015年，浙江发布《关于进一步落实“河长制”完善“清三河”长效机制的若干意见》，对推进治水工作和巩固治水成果发挥了重大作用。但是，“河长制”主要聚焦于人力，今后还要重视相应的科技支撑，基于水质实时监测、污染实时监控、突发污染溯源等关键技术，建立智能的长效维管系统，以进一步完善长效机制。