陽澄湖入湖河道水質(zhì)變化及污染物通量分析

楊　惠,陳　江,談劍宏

(1.江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局,江蘇 蘇州　215000; 2.蘇州西塘河引水工程管理所,江蘇 蘇州　215000)

陽澄湖入湖河道水質(zhì)變化及污染物通量分析

楊惠1,陳江2,談劍宏1

(1.江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局,江蘇 蘇州215000; 2.蘇州西塘河引水工程管理所,江蘇 蘇州215000)

摘要：分析陽澄湖主要入湖河道的近幾年的水質(zhì)狀況,找出水質(zhì)較差的幾條河流以及主要的污染物指標(biāo)，計(jì)算其入湖污染物通量,并進(jìn)行趨勢(shì)分析;比較分析外圍進(jìn)入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的污染物通量和準(zhǔn)保護(hù)區(qū)直接入湖的污染物通量的大小,找出污染物來源的主要區(qū)域及各河道各項(xiàng)污染物通量比重。結(jié)果表明:陽澄湖主要入湖河道水質(zhì)無惡化趨勢(shì),基本維持在原有水平;陽澄湖西湖的主要入湖河道中,污染物通量主要來自里塘河;近5年準(zhǔn)保護(hù)區(qū)直接入湖的總污染物通量大于外圍入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的總污染物通量;準(zhǔn)保護(hù)區(qū)內(nèi)NH3-N通量的年均增長率最大,是主要污染指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)變化;污染物通量;趨勢(shì)分析;污染物來源;通量比重;陽澄湖

我國重點(diǎn)流域治理經(jīng)驗(yàn)表明,湖泊一旦污染,有的將不可逆轉(zhuǎn),治理成本巨大。保護(hù)湖泊生態(tài)環(huán)境具有重要意義[1-2]。開展湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)試點(diǎn)，是貫徹落實(shí)“讓江河湖泊休養(yǎng)生息”戰(zhàn)略思想的重要舉措,是維護(hù)國家湖泊生態(tài)安全的重要保障。對(duì)于有明顯出入湖河道的湖泊來說,研究其入湖水質(zhì)、計(jì)算入湖污染物通量,可有助于找出污染物來源,為湖泊治理提供有效的方法。

1區(qū)域概況

陽澄湖南北長約17 km東西寬約11 km,面積為118.93 km2。湖中有2條東北-西南走向的狹長半島,把陽澄湖分為東湖(約占總面積的44.08%)、中湖(約占總面積的29.03%)和西湖(約占總面積的26.89%),三湖之間彼此有河流港汊相互溝通而匯成一體。陽澄湖共有進(jìn)出河道59條,其中環(huán)湖西線17條、北線12條、東線15條、南線15條。經(jīng)常有水進(jìn)出湖的河道約30條。根據(jù)環(huán)陽澄湖水量實(shí)測資料統(tǒng)計(jì),陽澄湖西線主要入河河道有里塘河、北河涇、渭涇塘和界涇,4條河流的入湖水量約占總?cè)牒康?0%,因此這4條河流入湖水質(zhì)的優(yōu)劣在很大程度上影響陽澄湖水質(zhì)的變化。陽澄湖北線主要入湖河道有南消涇和七浦塘,陽澄湖東線和南線主要為出湖河道(圖1)。

圖1　陽澄湖主要進(jìn)出河道示意圖

圖2　主要入湖河道2010-2014年主要水質(zhì)指標(biāo)質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)

2入湖河道水質(zhì)時(shí)空分布情況

2.1入湖河道水質(zhì)監(jiān)測

斷面布設(shè):在陽澄湖西線主要入湖河道里塘河設(shè)斷面白兔涇橋、北河涇設(shè)斷面沈北大橋、渭涇塘設(shè)斷面塘河大橋、界涇設(shè)斷面圣塘港橋,在北線入湖河道南消涇設(shè)斷面南消大橋、七浦塘設(shè)斷面七浦塘橋。

監(jiān)測指標(biāo):根據(jù)區(qū)域水污染特點(diǎn),本次選取DO、CODMn、BOD5、NH3-N和TP 5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)分析。

監(jiān)測頻次:每月同步監(jiān)測水質(zhì)水量1次,選取時(shí)間段2010—2014年。

2.2入湖河道水質(zhì)類別評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)因子選取參評(píng)因子DO、CODMn、BOD5、NH3-N和TP。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[3]進(jìn)行評(píng)價(jià)。近5年陽澄湖主要入湖河道水質(zhì)類別見表1。

表1　2010—2014年入陽澄湖河道水質(zhì)類別

注:七浦塘2012年全年為出湖流量,故不統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)。

從表1可以看出，各入湖河道水質(zhì)類別總體無明顯變化趨勢(shì)。里塘河水質(zhì)較差,一直為劣Ⅴ類水,主要是NH3-N和TP超標(biāo)。

2.3入湖河道主要水質(zhì)指標(biāo)趨勢(shì)分析

從近5年主要入湖河道評(píng)價(jià)指標(biāo)變化趨勢(shì)可以看出,各入湖河道BOD5質(zhì)量濃度呈上升趨勢(shì),CODMn呈逐年下降趨勢(shì),NH3-N指標(biāo)除白兔涇有上升趨勢(shì)外,其余河道均呈下降趨勢(shì),DO和TP變化趨勢(shì)不明顯(圖2)。這主要是因?yàn)榻陙沓菂^(qū)生活污水處理廠逐步建設(shè),生活污水處理率已達(dá)86%,使陽澄西湖入湖水質(zhì)有所改善[4]。七浦塘引水后,陽澄湖水流流動(dòng)明顯增強(qiáng),整個(gè)湖區(qū)的水動(dòng)力條件都得到不同程度的改善。調(diào)水也有效改善了陽澄湖水環(huán)境[5]。

3入湖污染物通量趨勢(shì)分析

根據(jù)每年入湖河道的平均流量和水質(zhì)指標(biāo)[5]的年均質(zhì)量濃度,計(jì)算出2010—2014年入陽澄湖各項(xiàng)污染物通量(表2)。

表2　2010—2014年入湖河道的入湖污染物通量 　t

將其繪制成折線圖(圖3),來反映各項(xiàng)入湖污染物通量的變化趨勢(shì)。

圖3　2010—2014年入陽澄湖各項(xiàng)污染物通量變化趨勢(shì)

NH3-N、TP和CODMn3個(gè)指標(biāo)的入湖通量的變化趨勢(shì)一致,2010—2011年間有所下降,2011—2014年逐步上升,其中,2012—2013年間的增幅都較大。BOD5從2010—2013年的變化趨勢(shì)與其他3個(gè)指標(biāo)相同,但2013—2014年間入湖通量有所回落。

4污染物來源分析

為摸清陽澄湖污染物的來源,進(jìn)一步推進(jìn)陽澄湖治理,江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局于2013年3月—2014年9月進(jìn)行陽澄湖準(zhǔn)保護(hù)區(qū)河道的水量水質(zhì)同步監(jiān)測[6]。并根據(jù)水量水質(zhì)監(jiān)測資料,探尋陽澄湖污染物的來源?？紤]到常熟等外圍來水的影響,比較分析外圍進(jìn)入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的污染物通量和準(zhǔn)保護(hù)區(qū)直接入湖的污染物通量大小,可找出污染物來源的主要區(qū)域。由于連接蘇州城區(qū)與陽澄湖準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的洋涇塘水體長期處于滯流狀態(tài),故不考慮蘇州城區(qū)對(duì)陽澄湖準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的影響。

4.1污染物指標(biāo)選取及監(jiān)測斷面設(shè)置

根據(jù)區(qū)域水污染特點(diǎn),本次選取NH3-N、TP、TN、COD 4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析。分析涉及3條線、14個(gè)監(jiān)測斷面。監(jiān)測斷面示意圖見圖4。

圖4　監(jiān)測斷面示意圖

a. 準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的范圍。西以元和塘為界,東、北以張家港為界,南以婁江為界。在元和塘東側(cè)共選擇了5條主要交匯河道,從南至北分別是徐圖港、蠡塘河、永昌涇、渭涇塘和界涇?？紤]到北部常熟來水對(duì)該區(qū)域的影響,設(shè)置辛安塘上的建設(shè)大橋和湘城塘上的湘城團(tuán)結(jié)橋2個(gè)斷面來代表常熟來水,同時(shí)選取相城區(qū)和常熟市的交界斷面,元和塘上的潭涇村作為參考斷面。

b. 準(zhǔn)保護(hù)區(qū)入陽澄湖河道。入湖斷面基本集中在陽澄西湖沿線,故選擇入陽澄西湖的主要河道,由南至北分別是里塘河、濟(jì)民塘、北河涇、永昌涇、渭涇塘和界涇。

4.2入陽澄湖的污染物通量與外圍入陽澄湖準(zhǔn)保護(hù)區(qū)污染物通量分析

4.2.1入陽澄湖與外圍入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的總污染物通量比較

將各月直接入陽澄湖的總污染物通量和外圍入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的總污染物通量列在同一張圖上進(jìn)行比較,見圖5。

直接入湖的總污染物通量大于外圍入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的總污染物通量，一定程度上說明外圍流入西部準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的污染物在準(zhǔn)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi),并沒有通過河網(wǎng)自身的凈化作用將其有效降解,與準(zhǔn)保護(hù)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的污染物疊加,從而導(dǎo)致了更多的污染物進(jìn)入陽澄西湖。

4.2.2污染物通量年均值及增長率

估算直接入湖的月均污染物通量和外圍入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的月均污染物通量,繼而推算兩者的年均污染物通量值?？傮w而言,西部水量是從外圍流入準(zhǔn)保護(hù)區(qū),經(jīng)過準(zhǔn)保護(hù)區(qū)內(nèi)的河道,最終流入陽澄湖。可通過計(jì)算直接入湖的污染物通量和外圍入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的污染物通量,得到準(zhǔn)保護(hù)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的污染物量。

NH3-N、TP、TN和COD的污染物通量年均增長率分別為56.39%、35.90%、37.88%和39.20%。4個(gè)指標(biāo)中,NH3-N的年均增長率最大,其余3個(gè)指標(biāo)的年均增長率相當(dāng)?？梢?NH3-N是主要污染指標(biāo)。4項(xiàng)指標(biāo)的污染物通量平均增長率為42.34%,即外圍入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的污染物量在準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的范圍內(nèi)增加了將近一半,這與準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的范圍較小、內(nèi)部降解作用有限,以及準(zhǔn)保護(hù)區(qū)內(nèi)不可避免進(jìn)一步產(chǎn)生污染物都有很大的關(guān)系。

4.3各河道入陽澄西湖的污染物通量的比例分析

為了更確切地得到6條主要河道對(duì)直接入湖的污染物量貢獻(xiàn)大小,可分別計(jì)算各條河流的污染物通量占總?cè)牒廴疚锿康陌俜直?從而得到每條河流各月各項(xiàng)污染物通量所占比例的一系列數(shù)據(jù)，見圖6。

圖6　入湖河道通量比例

陽澄湖西湖的6條主要入湖河道中,污染物主要來自蠡塘河,其次是界涇和北河涇,污染來源最少的是永昌涇。另外,渭涇塘的代表斷面塘河大橋從2013年11月至今一直進(jìn)行河道施工,但在自然流態(tài)下,其污染物通量比例均較大,推測其也是主要入湖污染物來源之一。

5結(jié)論及措施

a. 入湖河道里塘河水質(zhì)較差,渭涇塘、界涇、南消涇和七浦塘水質(zhì)相對(duì)較好,水質(zhì)為Ⅲ～Ⅳ類水。根據(jù)近5年主要入湖河道評(píng)價(jià)指標(biāo)變化趨勢(shì)分析結(jié)果，各入湖河道BOD5質(zhì)量濃度呈上升趨勢(shì),CODMn呈逐年下降趨勢(shì),NH3-N指標(biāo)除里塘河有上升趨勢(shì)外,其余河道均呈下降趨勢(shì),DO和TP變化趨勢(shì)不明顯。說明有機(jī)污染物比例上升,各項(xiàng)水治理措施對(duì)城市污水和生活污水治理取得了一定效果。近幾年,陽澄湖主要入湖河道水質(zhì)無惡化趨勢(shì),較2010年之前水質(zhì)[7]有了很大提高。

b. 直接入湖的總污染物通量大于外圍入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的總污染物通量。4項(xiàng)指標(biāo)的污染物通量平均增長率為42.34%,NH3-N的年均增長率最大。外圍入準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的污染物量在準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的范圍內(nèi)增加了將近一半,這與準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的范圍較小、內(nèi)部降解作用有限,以及準(zhǔn)保護(hù)區(qū)內(nèi)不可避免進(jìn)一步產(chǎn)生污染物都有很大的關(guān)系。

c. NH3-N、TP和CODMn3個(gè)指標(biāo)的入湖通量的變化趨勢(shì)一致,從2010年到2011年間有所下降,2011年開始到2014年逐步上升,這與入湖河道水質(zhì)時(shí)空分布情況一致。COD 2010—2013年的變化趨勢(shì)與其他3個(gè)指標(biāo)相同,但2013—2014年間其入湖通量有所回落。入湖污染物通量2010年與2014年變化比較大的原因是同步水量變化比較大。

d. 陽澄湖西湖的6條主要入湖河道中,污染物通量主要來自蠡塘河,其次是界涇和北河涇和渭涇塘的。究其原因,主要是因?yàn)殛柍魏?jí)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)有畜禽養(yǎng)殖點(diǎn),經(jīng)營者環(huán)境保護(hù)意識(shí)淡薄,對(duì)多數(shù)污染源都未采取治理措施,污染物直接排入附近河道,對(duì)陽澄湖水質(zhì)影響嚴(yán)重。建議在陽澄湖入湖河道上游準(zhǔn)保護(hù)區(qū)范圍設(shè)定畜禽養(yǎng)殖、內(nèi)塘養(yǎng)殖的限養(yǎng)區(qū)，其他區(qū)域可設(shè)置集中養(yǎng)殖區(qū)。污染源的集中分布有利于管理工作的開展,也有利于強(qiáng)化清潔生產(chǎn),推廣循環(huán)經(jīng)濟(jì)[8]。此外,強(qiáng)化對(duì)蠡塘河、界涇河、渭涇塘和北河涇等主要入湖河道的整治,以建設(shè)健康河湖。

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Analysis of water quality change and pollutant flux of river channels into Yangcheng Lake

YANG Hui1, CHEN Jiang2, TAN Jianhong1

(1.SuzhouBranchofJiangsuProvinceHydrologyandWaterResourcesInvestigationBureau,Suzhou215000,China;2.TheManagementInstituteofXitangRiverDiversionProjectofSuzhouCity,Suzhou215000,China)

Abstract：The status of water quality of the main river channels into Yangcheng Lake in recent years was analyzed. Several rivers with inferior water quality were found out, and the main pollutant indices were determined. Tendency analysis was conducted through calculation of the pollutant flux into the lake. The areas of major pollutant sources and the proportions of pollutant fluxes of the river channels were determined by comparing the pollutant fluxes of peripheral access to the quasi-protection areas and those of the quasi-protection areas directly into the lake. The results show that the water quality of major river channels into the lake levels off and there is no tendency of deterioration. Moreover, the pollutant flux of the western part of the lake mainly comes from the Litang River, and in the past five years the total pollutant flux of the quasi-protected areas directly into the lake has been greater than that of peripheral access to the quasi-protected areas, where the average annual growth rate of NH3-N, which is the main pollution index, is the highest of all the pollutants.

Key words：water quality change; pollutant flux; tendency analysis; pollutant sources; proportion of flux; Yangcheng Lake

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.02.026

作者簡介:楊惠(1981—),女,工程師,碩士,主要從事河流和湖泊水環(huán)境及水生態(tài)評(píng)價(jià)工作。E-mail:8617578@qq.com

中圖分類號(hào)：X502

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1004-6933(2016)02-0129-04

(收稿日期：2015-12-28編輯：彭桃英)