徐 亮，畢 凡

（1.江蘇省泰州環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 泰州225300；2.江蘇省蘇力環(huán)境科技有限責任公司，江蘇 南京210019）

0 引言

興鹽界河是興化和鹽城的界河，水網(wǎng)密布，水體流向復(fù)雜，且受潮汛、降水、閘壩、泵站等因素影響，水流方向時常發(fā)生變化。在地理高程的主要影響下，該區(qū)域整體水流方向由西南向東北流動。近年來，興鹽界河重點斷面水質(zhì)多次出現(xiàn)超標現(xiàn)象，主要超標因子為DO，COD，CODMn，TP，氨氮等，亟需深入分析水質(zhì)不達標原因。 位于流域內(nèi)的4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站在近年間也曾多次出現(xiàn)水質(zhì)超Ⅲ類的情況。 為研究興鹽界河流域內(nèi)水質(zhì)變化情況，提升流域水環(huán)境質(zhì)量，在時空尺度上分析2021年4 個自動監(jiān)測站全年水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化，比較上下游關(guān)系對水質(zhì)的影響以及豐水期和平水期重點月份水質(zhì)的變化情況。

1 研究概況與方案

1.1 流域概況

近年5月～9月興鹽界河汛期水質(zhì)對比其他月份均有不同幅度的惡化。 興鹽界河的水質(zhì)監(jiān)測執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002），當水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果超過Ⅲ類，視為水質(zhì)超標。 自2018年1月至2021年7月，興鹽界河水質(zhì)整體超標24 次，其中16次均集中在5月～9月，占比為67%；V 類與劣V 類水質(zhì)均集中發(fā)生于5月～9月。

2021年6月～7月興鹽界河鮮少有斷面水質(zhì)達標，多數(shù)斷面水質(zhì)處于Ⅳ類及以下，一部分Ⅴ類及劣Ⅴ類斷面水質(zhì)的主要超標因子為氨氮，TP 及CODMn，Ⅳ類斷面水質(zhì)的主要超標因子為DO，CODMn及氨氮。 10月中、下旬之后已進入秋、冬季節(jié)的平水期，水質(zhì)檢測結(jié)果未發(fā)現(xiàn)Ⅴ類及以下水質(zhì)。Ⅳ類斷面水質(zhì)較少，且超標因子主要為DO，水質(zhì)不達標斷面位置與6月～7月有一定重合性[1]。

1.2 監(jiān)測方案

監(jiān)測點位： 興鹽界河流域內(nèi)4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站，包括大縱湖湖心（以下簡稱湖心）、大縱湖出口、興化吉耿（以下簡稱吉耿）、大豐民主村（以下簡稱民主村）。

監(jiān)測項目：水溫，pH 值，DO，CODMn，氨氮和TP。

監(jiān)測時間：2021年1月～12月。

自動監(jiān)測站位置見圖1。

圖1 興鹽界河流域內(nèi)4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站位置示意

2 監(jiān)測結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果的空間尺度變化

對湖心、大縱湖出口、吉耿、民主村4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站2021年全年水質(zhì)數(shù)據(jù)列表分析，監(jiān)測結(jié)果見表1 ～表4。

表1 2021年湖心水質(zhì)自動監(jiān)測站水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

表2 2021年大縱湖出口水質(zhì)自動監(jiān)測站水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

表3 2021年吉耿水質(zhì)自動監(jiān)測站水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

表4 2021年民主村水質(zhì)自動監(jiān)測站水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

由表1 可知，2021年湖心監(jiān)測站全年總監(jiān)測天數(shù)為337 d，日均水質(zhì)為Ⅲ類及以上的天數(shù)為161 d，Ⅳ類天數(shù)為96 d，Ⅴ類天數(shù)為6 d，劣Ⅴ類天數(shù)為0 d。 水質(zhì)超標天數(shù)占總監(jiān)測天數(shù)的31.2%，其中劣V類天數(shù)為0；由表2 可知，大縱湖出口監(jiān)測站2021全年監(jiān)測天數(shù)為242 d，日均水質(zhì)為Ⅲ類及以上的天數(shù)為190 d，Ⅳ類天數(shù)為85 d，Ⅴ類天數(shù)為4 d，劣Ⅴ類天數(shù)為0，水質(zhì)超標天數(shù)占總監(jiān)測天數(shù)的36.7%，其中劣V 類天數(shù)為0； 由表3 可知，吉耿監(jiān)測站2021 全年總監(jiān)測天數(shù)為339 d，日均水質(zhì)為Ⅲ類及以上的天數(shù)為187 d，Ⅳ類天數(shù)為82 d，Ⅴ類天數(shù)為55 d，劣Ⅴ類天數(shù)為14 d，水質(zhì)超標天數(shù)占總監(jiān)測天數(shù)的44.5%，其中劣V 類天數(shù)占超標天數(shù)的9.3%；由表4 可知，2021 全年民主村監(jiān)測站總監(jiān)測天數(shù)為349 d，日均水質(zhì)為Ⅲ類及以上天數(shù)為187 d，Ⅳ類天數(shù)為103 d，Ⅴ類天數(shù)為45 d，劣Ⅴ類天數(shù)為14 d。水質(zhì)超標的天數(shù)占總監(jiān)測天數(shù)的46.4%，其中劣V類占超標天數(shù)的8.6%。

吉耿和民主村2 個水質(zhì)自動監(jiān)測站在2021年出現(xiàn)過水質(zhì)為劣V 類的情況，相較其他2 個監(jiān)測站的水質(zhì)較差。民主村監(jiān)測站水質(zhì)超標天數(shù)最多，湖心監(jiān)測站水質(zhì)超標天數(shù)占比最小。在空間分布上，大縱湖位于興鹽界河的上游，大豐民主村位于興鹽界河的下游。根據(jù)河流中污染物濃度衰減理論，河流中微生物、溫度及懸浮固體等可通過物理、化學(xué)及生物的作用降低污染物的濃度[2-3]。分析2021年的監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，位于興鹽界河流域中下游的2 個水質(zhì)自動監(jiān)測站的超標現(xiàn)象更嚴重。 根據(jù)興鹽界河流域內(nèi)風(fēng)險源類型的解譯分析可知，民主村監(jiān)測站附近的土地類型以農(nóng)業(yè)用地為主，零散分布著水產(chǎn)養(yǎng)殖用地；吉耿監(jiān)測站附近的土地利用類型以水產(chǎn)養(yǎng)殖為主；興鹽界河流域下游的養(yǎng)殖塘用地占比較大。 由于流域中、下游的分布較多圍網(wǎng)養(yǎng)殖，故池塘尾水排放對流域水環(huán)境也造成影響。

2.2 水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果的時間尺度變化

2.2.1 豐水期水質(zhì)特征分析

天然水體中DO 的含量除與水體中有機物含量及生物群落有關(guān)外，也與大氣中的氧分壓、水溫、水層、水面狀態(tài)、水體流動方式等因素有關(guān)[4-6]。4月～9月為興鹽界河的豐水期，4 個自動監(jiān)測站豐水期的水溫和DO 濃度變化情況見圖2。 由圖2 可以看出，4月～6月4 個監(jiān)測站DO 濃度隨時間變化逐漸降低，溫度越高，水體中DO 的飽和度越低。 由于水生植物春夏生長旺盛，光合作用強，所以此時水體中含氧量較高。 吉耿和民主村監(jiān)測站水質(zhì)DO 的梯度夏季變化大于其余2 個監(jiān)測站，民主村監(jiān)測站DO 平均濃度最高，最高質(zhì)量濃度超過12 mg/L。 原因是由于大豐民主村附近養(yǎng)殖螃蟹戶較多，3月和4月有大量蟹苗培育，而蟹蝦養(yǎng)殖需要大量氧氣，投加的化學(xué)增氧劑融入水體中通過排水管道直排進入興鹽界河或者一級、二級支流，這使得水體中DO 含量急劇增加。從4月至6月，隨著水溫升高至全年最高，DO含量則降至全年最低。而且由于水溫較高，有機質(zhì)的分解速率加快，水生植物生長消衰，所以氧飽和度較低，DO 的濃度也較低[7]。

圖2 4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站豐水期水溫和DO 濃度變化

4 個自動監(jiān)測站豐水期污染物濃度變化見圖3。由圖3 可以看出，湖心和大縱湖出口中監(jiān)測站監(jiān)測出氨氮質(zhì)量濃度基本介于0.05 和0.50 mg/L 之間，變化梯度較小。 民主村監(jiān)測站此階段也出現(xiàn)過氨氮質(zhì)量濃度超過0.40 mg/L 的情況，且變化梯度較大。4個自動監(jiān)測站氨氮濃度的變化趨勢和DO 濃度的變化趨勢基本相悖。 這是因為DO 濃度可影響池塘中的N，P 轉(zhuǎn)化。有研究表明，水體中的DO 濃度對N，P的釋放起作用，DO 濃度水平是影響底泥中N，P 釋放的主要原因之一，當DO 質(zhì)量濃度小于7 mg/L時，底泥中N 的釋放以NO3--N 為主；DO 質(zhì)量濃度小于1 mg/L，底泥中N 的釋放以氨氮為主；當DO 質(zhì)量濃度大于1 mg/L 時，可抑制底泥中P 的釋放，厭氧條件下底泥的N，P 釋放速度比好氧條件下的N，P 釋放速度快[8-10]。大縱湖湖心和大縱湖出口的COD平均質(zhì)量濃度較高，最高可達11 mg/L。4月～6月4個水質(zhì)自動監(jiān)測站的COD 濃度均較高，尤其是民主村和湖心2 個監(jiān)測站。

圖3 4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站豐水期污染物COD 濃度變化

2.2.2 平水期水質(zhì)特征分析

10月～12月為興鹽界河流域的平水期，4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站平水期水溫及DO 濃度變化見圖4。由圖4（a）可以看出，2021年10月～12月中旬4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站從最高溫度27 ℃同步波動下降，在地理位置和水域面積的雙重影響下，大縱湖湖心和出口水溫同幅變動，10月吉耿日均水溫比大豐民主村高2 ～3 ℃，11月及之后基本保持同幅變動。 由圖4（b）可以看出，DO 濃度隨溫度降低表現(xiàn)出反向波動上升，溫度是重要影響因素，但也不排除10月～12月河道淤積底泥活性降低、 水生植物生長變緩、周邊養(yǎng)殖廢水排放量驟減帶來DO 濃度改善。 10月吉耿日均水溫比民主村高2 ～3 ℃，若其他條件相同，吉耿DO 濃度應(yīng)低于民主村，但實際情況是吉耿DO 濃度顯著高于民主村，2021年10月吉耿、 民主村DO 質(zhì)量濃度分別為4.60、3.85 mg/L，水質(zhì)類別均為Ⅳ類，限制達標因子均為DO。 吉耿水中DO 濃度較低，而興鹽界河水體納污和自清潔能力不足以消納吉耿至民主村段的內(nèi)外源污染，導(dǎo)致民主村監(jiān)測站DO 濃度不達標[11-12]。

圖4 4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站平水期水溫和DO 濃度變化

4 個自動監(jiān)測站平水期污染物濃度變化見圖5。由圖5 可以看出，2021年10月～12月中旬，吉耿和民主村監(jiān)測站的CODMn和氨氮濃度均在Ⅲ類標準限值內(nèi)，10月11日～25日以及11月4日～11日，大縱湖湖心CODMn濃度超標。 隨著溫度的降低，水中生物活性降低，底質(zhì)無機鹽和有機物的擴散、分解速率也較慢。 10月中下旬螃蟹養(yǎng)殖塘收蟹清塘，冬季降水量少，面源污染影響也較夏季驟減，水質(zhì)總體向好[13-14]。

圖5 4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站平水期污染物濃度變化

2.3 討論與建議

位于中下游的2 個水質(zhì)自動監(jiān)測站的水質(zhì)較差，根據(jù)遙感風(fēng)險源解譯這2 個監(jiān)測站沿河沿岸水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水具有重大隱患。 民主村監(jiān)測站周圍農(nóng)田灌溉仍以大水漫灌為主，土壤未吸收的水分和作物未吸收的養(yǎng)分通過退水自然排到了外環(huán)境中，造成污染。 對此，提出以下提升流域水質(zhì)的建議：

（1）根據(jù)江蘇省發(fā)布的DB 32/4043—2021《池塘養(yǎng)殖尾水排放標準》，推動制定區(qū)域內(nèi)池塘升級改造綠色行動方案，對工廠化等其他封閉式養(yǎng)殖水體、大型連片養(yǎng)殖池塘或有改造治理需求的行政區(qū)進行養(yǎng)殖池塘標準化改造和尾水治理，促進養(yǎng)殖尾水達標排放。

（2）《江蘇省生態(tài)環(huán)境廳“十四五”規(guī)劃》規(guī)定至2025年，全省主要農(nóng)作物化肥施用量實現(xiàn)負增長。結(jié)合高標準農(nóng)田建設(shè)，優(yōu)先完善民主村斷面周邊農(nóng)田水利設(shè)施，進一步提高農(nóng)田灌溉保證率，建成“渠相通、路相連、旱能灌、澇能排”的高標準農(nóng)田。 利用現(xiàn)有溝、渠、塘等，配置水生植物群落、格柵和透水壩，建設(shè)生態(tài)溝渠、污水凈化塘、地表徑流集蓄池等設(shè)施，凈化農(nóng)田排水及地表徑流。

3 結(jié)論

通過對興鹽界河流域內(nèi)4 個水質(zhì)自動監(jiān)測站2021年的水質(zhì)數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論：

（1）興化吉耿和大豐民主村2 個水質(zhì)自動監(jiān)測站在2021年出現(xiàn)過水質(zhì)為劣V 類的情況，相較其它2 個監(jiān)測站的水質(zhì)較差。 大豐民主村超標天數(shù)占比最高，水質(zhì)超標天數(shù)占總監(jiān)測天數(shù)的46.4%。

（2）4月～6月4 個自動監(jiān)測站DO 濃度逐漸降低，興化吉耿和大豐民主村水質(zhì)自動監(jiān)測站夏季DO 梯度變化大于其余2 個監(jiān)測站。 大豐民主村自動監(jiān)測站DO 平均濃度最高，大縱湖湖心和大縱湖出口水質(zhì)自動監(jiān)測站的氨氮濃度基本介于0.01 和0.50 mg/L 之間，梯度變化較小。

（3）2021年10月興化吉耿DO 質(zhì)量濃度為4.60 mg/L，而大豐民主村為3.85 mg/L，水質(zhì)類別均為Ⅳ類，限制達標因子均為DO。 秋、冬季興化吉耿DO 濃度顯著高于大豐民主村。 2021年10月～12月中旬，興化吉耿監(jiān)測站和大豐民主村監(jiān)測站的CODMn和氨氮濃度均在Ⅲ類標準限值內(nèi)。