長(zhǎng)江口徐六涇斷面近10年水質(zhì)變化分析

張昀哲　李保

摘要：長(zhǎng)江是沿江各城市的重要水源，也是流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活、工業(yè)生產(chǎn)和養(yǎng)殖活動(dòng)等的廢水最終匯集地。徐六涇斷面是長(zhǎng)江入海前的最后一個(gè)控制斷面，為了解徐六涇斷面水體營(yíng)養(yǎng)鹽變化趨勢(shì)，選取2009 - 2018年氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽監(jiān)測(cè)資料，結(jié)合徑流量數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：①TN和TP的濃度年際波動(dòng)較小，并有緩慢下降的趨勢(shì);②TN和TP的濃度枯水期普遍高于豐水期;③由于徐六涇斷面地理位置特殊，受潮汐的影響強(qiáng)烈，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度偶爾會(huì)出現(xiàn)豐水期等于或高于枯水期的現(xiàn)象;④TN和TP的入海通量主要受上游來(lái)水影響，波動(dòng)形態(tài)基本與凈泄潮量的過(guò)程線一致;⑤徐六涇斷面的氮磷比在11- 21之間，適宜浮游植物和藻類的生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)變化;總磷;總氮;磷氮比;徐六涇;長(zhǎng)江口

中圖法分類號(hào)：X832

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI： 10.15974/j.cnki.slsdkb.2019.10.012

在自然海域，營(yíng)養(yǎng)鹽的來(lái)源主要有陸源輸入，沿岸地下水輸入，沿海養(yǎng)殖、水體中動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)鹽的利用與釋放，沉積物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收與釋放，海水的交換等，其中陸源輸入為主要來(lái)源。人類活動(dòng)（主要是農(nóng)業(yè)活動(dòng)與城市污水排放）是河流中氮、磷等元素的主要來(lái)源。氮含量的上升主要受到化肥施用量增加和集水處（水庫(kù)、湖泊等）大氣沉降的影響，人類生產(chǎn)生活為次要因素，而直接釋放到河流中的磷則是嚴(yán)重污染的源頭[1]。近年來(lái)，在人類活動(dòng)和自然因素共同作用下，全球近岸海域營(yíng)養(yǎng)鹽含量逐年增加，導(dǎo)致出現(xiàn)了不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，并產(chǎn)生赤潮、魚類死亡、貝類毒化、海草和海藻床消失、珊瑚礁破壞等一系列生態(tài)環(huán)境災(zāi)害，受到全球廣泛關(guān)注[2-5]。

長(zhǎng)江口位于內(nèi)陸河流和海洋的交界處，是一個(gè)復(fù)雜而又特殊的綜合體，與附近海域的環(huán)境變化有著強(qiáng)烈的交互作用。由于特殊的地理位置，河口地區(qū)對(duì)流域的自然變化和人類活動(dòng)所產(chǎn)生的變化反應(yīng)較為敏銳。上游生產(chǎn)、生活所產(chǎn)生的污染最后都匯人了長(zhǎng)江，所以長(zhǎng)江口的水也被稱為“尾水”，且最后在長(zhǎng)江口流人大海。20世紀(jì)80年代初，由于全國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，長(zhǎng)江口附近海域基本無(wú)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，此后由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，污染也隨之而來(lái)，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度越來(lái)越高，21世紀(jì)以來(lái)基本處于中度或重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[6-12]。

徐六涇斷面是長(zhǎng)江人海的最后一個(gè)控制斷面，且該斷面水質(zhì)、水文資料成果齊全。本文選取該斷面近10 a的水質(zhì)水文數(shù)據(jù)，分析了營(yíng)養(yǎng)鹽年際和月際變化趨勢(shì)，為長(zhǎng)江口區(qū)環(huán)境保護(hù)與管理，營(yíng)養(yǎng)鹽人海通量總量控制等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)與近海水質(zhì)變化作比對(duì)，為河口海洋的環(huán)境治理和綜合保護(hù)提供佐證。

1 研究區(qū)域概況

長(zhǎng)江口地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明、雨量充沛。氣溫年內(nèi)變化一般在-10℃- 40℃，受海洋影響晝夜溫差變化遠(yuǎn)小于內(nèi)陸地區(qū)。每年7-10月是臺(tái)風(fēng)高發(fā)期，會(huì)帶來(lái)大風(fēng)、暴雨甚至是風(fēng)暴潮。長(zhǎng)江流域的豐水期為每年的5 - 10月，枯水期為每年的11月～次年4月[13-14]。

徐六涇水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面是國(guó)家基本斷面，如圖1所示，位于江蘇省常熟市碧溪新區(qū)，為全江斷面。長(zhǎng)江口河段原本是平面呈扇形分汊淤積河型，20世紀(jì)60 - 70年代，經(jīng)人工圍墾后徐六涇河寬縮窄至5.7 km。該斷面監(jiān)測(cè)河段為澄通河段下段，上起南通斷面，下接長(zhǎng)江口南支河段。左岸有對(duì)外開放的南通營(yíng)船港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、石化工業(yè)區(qū)和狼山風(fēng)景區(qū);右岸有張家港對(duì)外開放港口和常熟化工工業(yè)園等重要工業(yè)園區(qū)。該河段河道寬窄相間，河床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，江心陰沙較多，主流彎曲，受潮汐影響強(qiáng)烈。主要污染源為南通營(yíng)船港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、南通石化、大型石化碼頭、南通狼山風(fēng)景區(qū)、常熟國(guó)際化學(xué)工業(yè)園區(qū)等。

2 監(jiān)測(cè)概況

2.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

嚴(yán)格按照SL219-2013《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》的要求，每月至少監(jiān)測(cè)1次，其中3，7，11月每月監(jiān)測(cè)2次，在距河口167.3 km的斷面上布設(shè)4條采樣垂線，采集表層（水面下0.5 m處）和底層（水底上0.5 m處）的水樣。2009 - 2018年共計(jì)采樣1 200點(diǎn)次。按照GB/T 11894-1989《水質(zhì)總氮的測(cè)定堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法》和GB/T 11893-1989《水質(zhì)總磷的測(cè)定鉬酸銨分光光度法》的要求分別進(jìn)行總氮（TN）和總磷（TP）分析。

2.2 潮流量監(jiān)測(cè)

徐六涇斷面屬于感潮河段，在漲潮時(shí)長(zhǎng)江口海水先由北支灌入南支，在匯合了南支正面入侵的海水后向上游倒灌[16-19]。斷面的江面跨度大，兼有上游徑流和潮汐動(dòng)力的相互作用，水流狀況極其復(fù)雜。在潮流量測(cè)驗(yàn)中，首先采用5條代表垂線施測(cè)流速，推求出組合流速一斷面平均流速關(guān)系曲線。采用多元線性回歸法，利用浮標(biāo)垂線流速和斷面平均流速計(jì)算組合流速（漲落潮合并），再根據(jù)潮流量比測(cè)定線結(jié)果，計(jì)算斷面流量[20]。

3 水質(zhì)趨勢(shì)分析

3.1 年際變化趨勢(shì)

陸源人?；瘜W(xué)物質(zhì)總量計(jì)算方法[21]為：式中，L為江河人海污染物總量，mg;c為第i次監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)污染物的平均濃度，mg/L;Q為第i次監(jiān)測(cè)時(shí)段江河的平均流量，m3/s; K為單次監(jiān)測(cè)所代表的時(shí)段長(zhǎng)度，s;m為監(jiān)測(cè)頻次。

由圖2（a）可知，2010，2012，2016年凈泄潮量較大，2009，2011，2013，2018年凈泄潮量較小，其中201 1年為長(zhǎng)江特枯水年，2016年為所選時(shí)間段凈泄潮量最大的年份，是2011年凈泄潮量的1.5倍。由圖2（b）可知，TP、TN濃度年際變化范圍分別為0.09 - 0.13 mg/L和1.630 - 2.036 mg/L。TP的濃度變化曲線趨于平緩，2009年較低，2014年最高。與TP相比，TN的濃度變化較大，可以明顯看出TN濃度變化的波動(dòng)曲線與凈泄潮量的波動(dòng)曲線相反。由圖2（c）可知，TP、TN通量年際變化范圍分別為7.53萬(wàn)～11.49萬(wàn)t和139萬(wàn)- 206萬(wàn)t。

3.2 月際變化趨勢(shì)

選取2011年（枯水年）、2015年（平水年）、2016年（豐水年）這3個(gè)典型水平年進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和污染物通量月際變化分析。

由圖3可以看出，對(duì)于3個(gè)典型水平年而言：1，2，11月和12月的凈泄潮量處于最低水平，且差別不是很明顯;6，7，8月的凈泄潮量最大，其中7月到達(dá)頂峰。在2016年（豐水年）的7月，凈泄潮量約是2011年（枯水年）的2倍。

TN濃度變化范圍為1.474 - 2.615mg/L，濃度波動(dòng)較大。最大值出現(xiàn)在2011年的6月，最小值出現(xiàn)在2015年的6月。TN濃度2015年和2016年的5-9月相對(duì)較低，3，4，9，10月相對(duì)較高;201 1年正相反5-7月相對(duì)較低，8-10月相對(duì)較高。TN的人海通量月際變化曲線與凈泄潮量月際變化曲線接近。

TP濃度變化范圍為0.09 - 0.14 mg/L，濃度波動(dòng)較為平緩，絕大部分濃度保持在0.10 - 0.11 mg/L。最大值出現(xiàn)在2011年的5月，最小值出現(xiàn)在2011年的11月。TP的人海通量月際變化曲線幾乎與凈泄潮量月際變化曲線相重合。

3.3 豐枯季變化趨勢(shì)

由圖4可以看出，枯水期TN濃度普遍高于豐水期，其中2009， 2011，2016年豐枯水期的濃度比較接近，2010，2012，2014年的差別較大。2011年以前，TP濃度出現(xiàn)了少數(shù)豐水期高于枯水期的現(xiàn)象，201 1年以后就都是枯水期高于豐水期，總體起伏變化幅度要小于TN的濃度變化。2011，2015年豐枯水期的濃度比較接近，2014，2017，2018年差別較大。

TN、TP的濃度一般都是枯水期大于豐水期，枯水期的平均濃度大約是豐水期的1.1-1.2倍。但由于豐水期的凈泄潮量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于枯水期，大約是枯水期的2倍，TN、TP的人海通量豐水期要大于枯水期。

3.4 N/P

N、P等元素為浮游植物生長(zhǎng)繁殖的重要營(yíng)養(yǎng)成分，由于長(zhǎng)江口海域營(yíng)養(yǎng)鹽常年處于較高濃度的狀態(tài)，因此對(duì)浮游植物生長(zhǎng)形成絕對(duì)限制的情況很少。但N、P比例失衡將會(huì)對(duì)浮游植物和藻類的結(jié)構(gòu)和組成造成影響，通常認(rèn)為，N/P>22，處于潛在磷限制狀態(tài);N/P<10，處于潛在氮限制狀態(tài)[22]。

從表1中可以看出，枯水期N/P為15.5-20.5，豐水期為11.6 - 20.1，年均值在14.8-19.9?？菟诘腘/P要大于豐水期，但還是保持著10

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)徐六涇斷面2009-2018年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在一般情況下TN和TP的濃度枯水期高于豐水期，由于受河口潮汐的影響，也會(huì)出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度豐水期高于枯水期的現(xiàn)象。總體來(lái)說(shuō)，TN和TP的濃度波動(dòng)基本保持平穩(wěn)狀態(tài)，且在緩慢減少。TN和TP的人海通量主要受凈泄量的影響，年內(nèi)和年際其波動(dòng)基本與凈泄潮量的過(guò)程線相符。徐六涇斷面的TN和TP的濃度不低，N/P比例未超過(guò)N、P的絕對(duì)營(yíng)養(yǎng)限制范圍，所以作為陸源輸入，有利于長(zhǎng)江口及附近海域的浮游植物和藻類的生長(zhǎng)。

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（編輯：李慧）