鹽城市溶解氧的分布特征及影響因素淺析

夏 飛 張明明 高玉娟

（江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局 江蘇 鹽城 224001）

水體溶解氧的多少是衡量水體自凈能力的一個重要指標(biāo)，也是水體水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。因此，研究溶解氧的分布情況對水質(zhì)保護(hù)與富營養(yǎng)化的治理非常重要。它的變化、飽和程度與空氣中氧的分壓、大氣壓、溫度、流速、空氣環(huán)流運(yùn)動等密切關(guān)系。在水體內(nèi)部影響其含量的因素主要有4個：曝氣作用、光合作用、呼吸作用與廢棄物的氧化作用。相關(guān)研究表明，低溶解氧有利于水體內(nèi)的有毒物質(zhì)的形成以及底泥營養(yǎng)元素的釋放，導(dǎo)致水質(zhì)惡化的加劇以及魚類死亡。當(dāng)水體的溶解氧下降到2mg/L，水體就發(fā)臭，當(dāng)水中溶氧量低于0.15mg/L時,魚就會窒息死亡。本文分析了鹽城市2005年～2010年的溶解氧分布特征，初步探討影響溶解氧分布的要素，有利于掌握鹽城市水環(huán)境狀況。

1 鹽城市概況及資料

1.1 鹽城市概況

鹽城市地處江蘇省蘇北沿海中部，淮河流域尾閭，東臨黃海。全境均為平原地貌，地勢低平，起伏不大；境內(nèi)河流眾多，水網(wǎng)密布，河渠縱橫。通榆河、串場河、灌河、廢黃河、淮河入海水道、蘇北灌溉總渠、射陽河、黃沙港、新洋港、斗龍港等“兩縱九橫”骨干河道貫穿全境。根據(jù)流域水系劃分，廢黃河以北屬沂沭泗水系，廢黃河及其以南屬淮河水系。根據(jù)江蘇省水資源分區(qū)，全市分為沂南區(qū)、渠北區(qū)、里下河腹部區(qū)、斗北區(qū)、斗南區(qū)5個四級區(qū)。

1.2 分析資料

本次分析站點選用鹽城市水功能區(qū)68個全覆蓋監(jiān)測站點，空間分布分析資料系列為2005年～2010年，時間分布分析資料系列為1996年～2010年。

2 DO的分布特征及成因分析

2.1 DO的分布特征

2.1.1 DO的空間分布特征

鹽城市冬春兩季多年平均溶解氧變化范圍為4.8mg/L～11.1mg/L，平均值為8.5mg/L。全市冬春兩季溶解氧分布以蘇北灌溉總渠為界，總渠以北地區(qū)溶解氧高于總渠以南地區(qū)，溶解氧的低值區(qū)出現(xiàn)在鹽城市市區(qū)附近?？偳员比芙庋踝兓厔萦蓶|北向西南遞減；總渠以南溶解氧含量總體變化不大，中部里下河腹部地區(qū)溶解氧較低，其南北兩側(cè)溶解氧較高。

全市夏秋兩季多年平均溶解氧變化范圍為2.8mg/L～9.0mg/L，平均值為5.6mg/L。其溶解氧分布仍然以蘇北灌溉總渠為界，總渠以北地區(qū)溶解氧明顯高于總渠以南，溶解氧的低值區(qū)出現(xiàn)在鹽城市市區(qū)附近?？偳员比芙庋踝兓厔萦蓶|北向南西遞減；總渠以南地區(qū)溶解氧變化趨勢則以低值區(qū)為中心向外圍遞增。

對境內(nèi)串場河、通榆河南北向河流和廢黃河、灌溉總渠、射陽河、新洋港東西向河流的溶解氧進(jìn)行分析。從圖1可以看出總渠以北廢黃河、灌溉總渠的溶解氧自西向東沿程基本無變化，而總渠以南射陽河、新洋港、通榆河、串場河均出現(xiàn)了“兩頭高、中間低”的凹形分布形態(tài)，可以看出鹽城市溶解氧低值區(qū)應(yīng)在里下河腹部中心地帶，這與等值線分布基本一致。

圖1 鹽城市主要河流溶解氧沿程分布變化圖

2.1.2 DO的時間分布特征

（1）DO的年際變化。

鹽城市總渠以北地區(qū)溶解氧年均值變化幅度在7.1mg/L～10.0mg/L，平均值為8.7mg/L，總體略有增加；總渠以南地區(qū)溶解氧年均值變化幅度在5.6mg/L～8.1mg/L，平均值為6.7mg/L，總體略有降低。全市溶解氧的年際變化具有周期性，從圖2可以看出，1998年～2001年為溶解氧下降期，2001年～2005年為上升期，2005年～2008年又轉(zhuǎn)為下降期，變化周期約為4年。

圖2 鹽城市溶解氧年際變化曲線圖

（2）DO的年內(nèi)變化。

鹽城市境內(nèi)溶解氧的年內(nèi)變化規(guī)律非常明顯，冬季1月～2月份氣溫最低的時候溶解氧含量最高，至夏季8月份溶解氧含量達(dá)最低值，見圖3。

圖3 鹽城市溶解氧年內(nèi)變化柱狀圖

2.2 成因分析

鹽城市蘇北灌溉總渠以北屬黃淮平原，地勢從廢黃河兩岸向東北、東南傾斜，地面高程為▽4.0m～5.5m（廢黃河口零點高程，下同）；蘇北灌溉總渠以南屬里下河平原，地勢四周高、中間低，地面高程一般為▽1.6m～2.3m。由于地面高程相差較大，以蘇北灌溉總渠為界形成了兩個相互獨立的水系，其來水水源也不相同?？偳员钡貐^(qū)主要為洪澤湖水，水質(zhì)較好，溶解氧含量較高[1]；總渠以南地區(qū)主要為回歸水和從泰東河引入的長江水，由于該地區(qū)河網(wǎng)密布，水流串通，水質(zhì)較差，溶解氧含量較低。

天然水體中溶解氧的生成主要通過水面復(fù)氧和植物的光合作用，而溶解氧的消耗則存在有機(jī)物質(zhì)氧化耗氧、細(xì)菌氧化有機(jī)氮和氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽的耗氧[2]、生物的呼吸耗氧、河底腐爛層和通常的厭氣物質(zhì)消除的耗氧等多種方式。鹽城市里下河腹部地區(qū)大部分河道為人工溝渠，標(biāo)準(zhǔn)較低，納污能力不足，農(nóng)業(yè)面源污染和生活污水的大量排入導(dǎo)致水體中氮含量較高，經(jīng)多年監(jiān)測，里下河腹部地區(qū)的總氮含量長期劣于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。而水體中氮含量較高，水體富營養(yǎng)化，在夏季里下河腹部地區(qū)河道水面覆蓋著厚厚的浮萍，加之鹽城市地處沿海，境內(nèi)河流入?？诰ㄓ袚醭遍l，受閘壩影響水流不暢，對水體水面復(fù)氧產(chǎn)生了不利影響，同時有機(jī)氮和氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽的耗氧大大增加，導(dǎo)致里下河腹部地區(qū)溶解氧含量在夏季普遍較低。

表1 大氣壓為1013.25hPa下不同水溫的飽和溶解氧值[5]

鹽城市市區(qū)人口眾多，工業(yè)發(fā)達(dá)，2010年末市區(qū)人口達(dá)89萬余人，生活污水產(chǎn)生量約9萬t/日，工業(yè)廢水產(chǎn)生量約為6.8萬t/日，目前僅有的城東污水處理廠日處理規(guī)模為10萬t，大量污水得不到處理集中排放到河道中，導(dǎo)致溶解氧迅速降低，形成溶解氧低值區(qū)[3]。

鹽城市溶解氧的分布特征還具有明顯的季節(jié)變化。冬季1月份～2月份溶解氧最高，夏季8月份溶解氧最低。這主要是受溫度影響的結(jié)果，一般來說，溫度越高，溶解的鹽分越大，水中的溶解氧就會越低，表1反映了天然水體中飽和溶解氧和溫度的關(guān)系。同時溫度是影響藻類生長的關(guān)鍵因子，冬季水溫較低，溶氧量就隨之升高[4]。

3 結(jié)論

（1）鹽城市溶解氧分布在蘇北灌溉總渠處存在明顯的分界，總渠以北地區(qū)溶解氧明顯高于總渠以南地區(qū)，溶解氧的低值區(qū)域出現(xiàn)在鹽城市區(qū)附近?？偳员钡貐^(qū)溶解氧變化趨勢由西北向南遞減；總渠以南地區(qū)溶解氧變化趨勢則以低值區(qū)為中心向外圍逐漸遞增。

（2）鹽城市溶解氧的年際變化存在“升高——降低”的周期性特征，變化周期約為4年；年內(nèi)變化規(guī)律非常明顯，冬季1月份～2月份溶解氧含量最高，夏季8月份溶解氧含量達(dá)最低值。

（3）水系分布、污染物排放、水體富營養(yǎng)化、水文情勢、溫度等因素對鹽城市溶解氧分布均有一定影響。其中，水系分布、污染物排放量、水體富營養(yǎng)化程度以及水文情勢決定了溶解氧的空間分布，而溫度則是溶解氧時間分布的關(guān)鍵因素。

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