王雨辰，徐 磊，葉雪平，周冬仁，王 俊，孫博懌，高 晟，吳琦芳，葉 霆，林 鋒

(1.浙江省淡水水產(chǎn)研究所湖州市水產(chǎn)品品質(zhì)提升與加工技術重點實驗室，浙江湖州 313001；2.衢州市水產(chǎn)技術推廣中心，浙江衢州 324000)

積極促進漁業(yè)綠色扎實發(fā)展，持續(xù)加大水生生物資源養(yǎng)護，這是“十四五”時期全面推進鄉(xiāng)村振興進程中對漁業(yè)發(fā)展的要求[1]。浙江省衢州市地處錢塘江上游[2]，境內(nèi)漁業(yè)水域資源相對豐富，隨著近年來經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口密度也在逐漸增加，導致區(qū)域內(nèi)漁業(yè)水域水體的富營養(yǎng)化程度在呈上升趨勢。據(jù)調(diào)查，“十三五”期間衢州地區(qū)漁業(yè)水域水庫水體總體為中營養(yǎng)，而兼具養(yǎng)殖功能的水庫則表現(xiàn)為水體富營養(yǎng)化[3]。因此，各級政府部門聯(lián)合科研工作者，通過對天然水域進行限養(yǎng)、禁樣分類規(guī)劃管理，對于主要密集養(yǎng)殖區(qū)域進行養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)的實施應用，進而實現(xiàn)對整個區(qū)域的水環(huán)境進行改善提升。在富營養(yǎng)化水體中，pH、溶解氧、葉綠素a等常規(guī)水質(zhì)指標之間存在一定的相關性[4]，研究衢州市漁業(yè)水域水體中特定指標的變化規(guī)律，能夠?qū)λh(huán)境的實際狀態(tài)進行預判，有利于對水域生態(tài)變化進行更準確的評價。

水質(zhì)評價是解決水體污染和保護水環(huán)境的基礎，目前常見的水質(zhì)評價方法有模糊評價法[5]、主成分分析法[6]、污染指數(shù)評價法[7]、灰色系統(tǒng)理論評價法[8]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價法[9]等。對比這些評價方法，綜合指數(shù)法因其原理簡單、易于操作，能完整表達河流總體的綜合水質(zhì)信息，使其在水質(zhì)調(diào)查和評價中得到廣泛應用。筆者應用綜合水質(zhì)標識指數(shù)法評價了2017—2021年衢江漁業(yè)水域5個監(jiān)測點的水質(zhì)情況，以期能客觀真實地反映該水域的水質(zhì)情況。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況衢江河段干流長83 km，是錢塘江主要支流和源頭之一，發(fā)源于安徽休寧縣的馬金溪，主河上源由常山港、江山港起，流向東北至衢州市匯合而成，途經(jīng)開化縣、常山縣、江山市、衢江區(qū)、龍游縣境至金華市蘭溪市匯入蘭江。

衢江流域位于我國地形的第三階梯上，位于金衢盆地以西，主要是丘陵和山地，占82%以上，耕地較少，河流錯綜復雜，以衢江為中心線，地形由南北對稱向兩邊開展，海拔也由中心線向兩邊依次升高，由河谷平灘、丘陵、山地分別向兩邊延伸。衢江流域面積1.11萬km2，多年平均流量386 m3/s。降水年內(nèi)分配不均，河川源短流急，豐枯相差懸殊，雨季洪水成災，汛期多年平均徑流量占年徑流量的55%以上，可高達79.3%，旱季供水不足，多年平均徑流量占年徑流量的15.5%～19.8%，可低至2.8%[2，10]，在相同氣象條件下徑流和水量平衡穩(wěn)定[11]。

1.2 數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)來源于衢州市漁業(yè)水域水質(zhì)監(jiān)測通報和浙江省淡水漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站的監(jiān)測記錄。對2017—2021年衢州漁業(yè)水域的5個主要監(jiān)測點(圖1)共20個季度的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了分析，實際監(jiān)測指標共計13項。根據(jù)綜合標識指數(shù)法原理，如果將未檢出的指標納入綜合標識指數(shù)計算會降低隔斷面綜合指數(shù)之間的差異，不利于后續(xù)的水質(zhì)對比與分析，也會總體降低各斷面綜合指標值使其結論偏離實際情況，因此評價剔除了10項常年未檢出的指標，選擇溶解氧(DO)、氨氮(NH4+-N)和總磷(TP)3個指標建立評價體系。歷年監(jiān)測原始數(shù)據(jù)見表1。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)，此次研究的第1～4個監(jiān)測點水質(zhì)考核目標為Ⅱ類，第5個監(jiān)測點水質(zhì)考核目標為Ⅲ類。

圖1 衢江漁業(yè)水域監(jiān)測點分布Fig.1 Distribution of monitoring points in Qujiang fishery water

表1 衢江漁業(yè)水域主要水質(zhì)污染指標監(jiān)測數(shù)據(jù)Table 1 Monitoring data of main water quality pollution index in Qujiang fishery waters 單位：mg/L

1.3 單因子水質(zhì)標識指數(shù)根據(jù)各監(jiān)測點實測數(shù)據(jù)，利用公式計算得到各監(jiān)測點單因子水質(zhì)標識指數(shù)。該指數(shù)可以反映監(jiān)測點內(nèi)各水質(zhì)指標特征，單因子水質(zhì)標識指數(shù)(Pi)由一位整數(shù)、小數(shù)點后2位或3位有效數(shù)字組成，結構表示為：

Pi=X1·X2X3

(1)

式中，X1為第i項水質(zhì)指標的水質(zhì)類別；X2為檢測數(shù)據(jù)在X1類水質(zhì)標準下限值與X1類水質(zhì)標準上限值變化區(qū)間中所處的位置，按四舍五入的原則計算確定；X3為該單項水質(zhì)類別與功能區(qū)設定類別的比較結果，表明指標的污染程度[12]。

1.4 綜合水質(zhì)標識指數(shù)綜合水質(zhì)標識指數(shù)評價法是以單因子水質(zhì)評價為基礎，對河流水質(zhì)進行多因子綜合分析評價的方法[13]。公式如下：

CWQL =X1·X2X3X4

(2)

(3)

式中，X1為河流總體的綜合水質(zhì)類別；X2為綜合水質(zhì)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間內(nèi)所處位置；X3為參與綜合水質(zhì)評價的水質(zhì)指標中劣于水環(huán)境功能區(qū)目標的單項指標個數(shù)；X4為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的比較結果，表明綜合水質(zhì)的污染程度；Pi為第i個水質(zhì)因子的單因子水質(zhì)標識指數(shù)。

1.5 水質(zhì)指標級別判定根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)和徐祖信[13]的研究，水質(zhì)指標判定關系如表2所示。

表2 水質(zhì)指標級別判定Table 2 Determination of water quality index

2 結果與分析

2.1 單因子水質(zhì)標識指數(shù)評價運用單因子水質(zhì)標識指數(shù)法對衢州漁業(yè)水域5個監(jiān)測點進行評價，評價結果見圖2～6。從圖2～6可以看出，齊溪監(jiān)測點主要超標指標為氨氮和總磷，其中氨氮在2018年的第4季度(Q4)有超標情況，總磷在2017年第4季度、2018年第2季度(Q2)和2019年第1季度(Q1)有超標情況，在2019年第2季度之后該監(jiān)測點無超標項。高嶺監(jiān)測點的水位顯著低于齊溪監(jiān)測點，該監(jiān)測點常年水深不足0.3 m，該監(jiān)測點主要超標指標為溶解氧和總磷，溶解氧在2017年第3季度(Q3)和2018年第1季度有超標情況，總磷在2017年第1季度和2018年第2季度有超標情況，自2018年第3季度后也無超標項。錢江源監(jiān)測點位于開化縣城邊，該監(jiān)測點主要超標項為溶解氧和總磷，其中溶解氧在2020年第4季度有超標情況，總磷在2017年第1季度、2018年第2季度、2019年第2季度、2020年第2季度和第4季度、2021年第3季度和第4季度有超標情況。常山港監(jiān)測點位于常山縣城新區(qū)，該監(jiān)測點主要超標項為溶解氧和總磷，其中溶解氧在2018年第1季度和2019年第3季度有超標情況，總磷在2017年第1季度、2018年第2季度、2019年第2季度和2020年第4季度有超標情況。信安湖位于衢州市中心城區(qū)，主要超標項為溶解氧、氨氮和總磷，其中溶解氧在2017年第4季度有超標情況，氨氮在2019年第2季度有超標情況，總磷在2017年第1季度、2018年第2季度、2019年第1季度和第2季度。

圖2 齊溪監(jiān)測點單因子水質(zhì)標識指數(shù)(Pi)Fig.2 The signle factor water quality identification index(Pi) in Qixi monitoring point

圖3 高嶺監(jiān)測點單因子水質(zhì)標識指數(shù)(Pi)Fig.3 The signle factor water quality identification index(Pi) in Gaoling monitoring point

圖4 錢江源監(jiān)測點單因子水質(zhì)標識指數(shù)(Pi)Fig.4 The signle factor water quality identification index(Pi) in Resource of Qianjiang River monitoring point

2.2 綜合水質(zhì)標識指數(shù)評價采用綜合水質(zhì)標識指數(shù)法對衢江5個監(jiān)測點的水質(zhì)進行評價，評價結果見表3。計算結果表明，衢江漁業(yè)水質(zhì)全部達到水體的功能要求，齊溪監(jiān)測點從2017年的Ⅱ類在2021年提升至 Ⅰ 類，高嶺監(jiān)測點、錢江源監(jiān)測點和常山港監(jiān)測點在Ⅰ～Ⅱ類波動，信安湖監(jiān)測點在Ⅱ～Ⅲ類。從時間上看，5個監(jiān)測點水質(zhì)2017—2021年在波動中有所提升；從空間上看，源頭水質(zhì)好于其他江段水質(zhì)；遠離人類聚集區(qū)的水域的水質(zhì)優(yōu)于人類聚集區(qū)的水質(zhì)。該結果與衢州市漁業(yè)水域水質(zhì)監(jiān)測通報一致，說明綜合水質(zhì)標識指數(shù)法能夠較好地評價河流水體水質(zhì)。

圖5 常山港監(jiān)測點單因子水質(zhì)標識指數(shù)(Pi)Fig.5 The signle factor water quality identification index(Pi) in Port of Changshan monitoring point

圖6 信安湖監(jiān)測點單因子水質(zhì)標識指數(shù)(Pi)Fig.6 The signle factor water quality identification index(Pi) in Xinan Lake monitoring point

表3 衢州漁業(yè)水域年均水質(zhì)評價結果Table 3 Results of annual average water quality assessment of fishery waters in Quzhou

3 結論

從單因子水質(zhì)標識指數(shù)可知，氨氮是齊溪的高風險指標，總磷是高嶺、錢江源、常山港和信安湖的高風險指標。農(nóng)業(yè)面源污染風險長期存在[1]。

該研究應用綜合水質(zhì)標識指數(shù)法評價了衢江漁業(yè)水域的5個監(jiān)測點的水質(zhì)情況。衢江水質(zhì)滿足其種質(zhì)資源保護水域(齊溪、高嶺監(jiān)測點)、產(chǎn)卵索餌場(錢江源、常山港)和增殖放流水域(信安湖)等不同漁業(yè)功能區(qū)的水質(zhì)要求，較20世紀有本質(zhì)提高[14]，無發(fā)黑發(fā)臭情況，證明在新一輪“五水共治”下，衢州地區(qū)的“海綿城市”建設卓有成效[15]。從時間上看，遠離人類聚集區(qū)的監(jiān)測點水質(zhì)提升明顯；人類活動聚集區(qū)附近的監(jiān)測點水質(zhì)波動較大，總磷等富營養(yǎng)元素不定期超標，尤其在錢江源受水流量的影響，在低流量時段超標情況較為凸出。建議增加衢江位于江山港和龍游段水域水質(zhì)監(jiān)測，完善衢江全流域的水環(huán)境監(jiān)督和保護。