昆明市撈魚河水質(zhì)變化及影響因素綜述

楊婧葳 謝曼平

【摘 ? 要】 本文以呈貢區(qū)撈魚河為主要研究對象，研究撈魚河的水質(zhì)參數(shù)及其變化，探討不同河段撈魚河水質(zhì)變化趨勢及其影響因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，撈魚河水質(zhì)上中游呈現(xiàn)出輕度富營養(yǎng)化，下游呈現(xiàn)出重度富營養(yǎng)化。工農(nóng)業(yè)污染排放等人類活動是影響其水質(zhì)變化的主要原因。研究結(jié)果可以為治理撈魚河以及滇池的富營養(yǎng)化做參考。

【關(guān)鍵詞】 河流污染;撈魚河;水質(zhì)

中圖分類號：[TU46+1] ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)識別碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-1073（2020）10-0101-107

[Abstract] This paper takes the fishing river in Chenggong District as the main research object， studies the water quality parameters and changes of the fishing river， and discusses the water quality trends and influencing factors of the fishing river in different reaches. The experimental results show that the upper and middle reaches of the river show mild eutrophication and the lower reaches show severe eutrophication. Human activities such as industrial and agricultural pollution discharge are the main reasons that affect the change of water quality. The results can be used as a reference for the management of rich nutrition in fishing river and Dianchi Lake.

[Key words] river pollution; fishing river; water quality

從古至今河流在人類歷史的發(fā)展演變中都是不可或缺的自然因素。河流催生了人類文明，為我們提供了飲水資源，便利了交通，帶動了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。經(jīng)濟(jì)雖然得到了發(fā)展，卻使河流受到了污染破壞[1]。河流水質(zhì)受到來自各方面的影響，不僅有降水這種自然因素，更多的是受到工業(yè)廢水排放，農(nóng)田富含的氮磷鉀的化肥流出中以及亂扔垃圾等人為因素[2]。湖泊很大一部分水量來自于河流，因此入湖河流的污染會影響湖泊的污染程度[3]。撈魚河是一條流入滇池的河流。探究撈魚河的水質(zhì)，了解撈魚河的富營養(yǎng)化程度可以有效管理并治理滇池的污染。

水體的富營養(yǎng)化是因?yàn)閺耐饨缗欧懦鰜淼臓I養(yǎng)元素匯入水中，總的含量超過水里本來的含量，使得水體營養(yǎng)物質(zhì)超標(biāo)，藻類大量繁衍，水質(zhì)下降水體變?yōu)榫G色的一種現(xiàn)象[4-6]。富營養(yǎng)化增加后，藻類充斥著水體，水體變得渾濁，透明度和能見度都下降。當(dāng)水里的其他植物要進(jìn)行光合作用的時候，陽光卻透不過渾濁水體而到達(dá)不了，因此水生植物的光合作用頻率大幅降低，死亡率升高，破壞了生物多樣性，水質(zhì)變差。

撈魚河的水質(zhì)肉眼可見的變差，河道被污染[7]。為了深入研究撈魚河具體的水質(zhì)變化，我們通過調(diào)查學(xué)習(xí)了一些河流湖泊的水質(zhì)研究，得到了一些啟示。國內(nèi)學(xué)者馬永紅[8]等人為了調(diào)查嘉陵江水質(zhì)，在多個時間階段有針對性地采樣。采樣后加入魯哥氏液濃縮水樣，根據(jù)濃縮倍計算藻細(xì)胞密度，由此來判斷水體富營養(yǎng)化程度。杜丹丹[9]等人，采用紫外分光光度法測定了總氮，采用了鉬銻抗分光光度法測定了總磷，采用了重鉻酸鉀法測定了化學(xué)需氧量，以此對烏梁素海的水體富營養(yǎng)化進(jìn)行了研究。

本文采集了撈魚河2020年1、3、4月以及2019年12月的水樣，以上述影響水體富營養(yǎng)化的參數(shù)為主，對撈魚河進(jìn)行水質(zhì)研究。以期找到更好的滇池污染影響因素，并對滇池污染治理起到一定的作用。

1 ?研究區(qū)概況

撈魚河發(fā)源于松茂水庫，經(jīng)過萬溪沖，向西南流經(jīng)中莊、下莊、雨花村，在臨近梁王河后往西過大漁村，于土羅村自流進(jìn)入滇池。撈魚河全長30.8km，平均河寬5m，堤高2m，最大過流量30m3/s，徑流面積126.73km2。近年來，由于滇池水質(zhì)受到嚴(yán)重破壞，總體呈現(xiàn)出一種富營養(yǎng)化。

2 ?研究內(nèi)容

對撈魚河水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行測定并分析：化學(xué)需氧量（CODCr）、總磷（TP）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、水溶液氧化還原能力值（ORP）、溶解氧濃度（DO%）、電導(dǎo)率（C）、溶解氧含量（DOmg/L）、pH值

通過研究撈魚河水質(zhì)主要參數(shù)變化，推測水質(zhì)變化誘因（污染源、水體有機(jī)污染物）。

撈魚河水質(zhì)發(fā)展趨勢分析及預(yù)測。

3 ?實(shí)驗(yàn)方法

3.1 ?野外采樣

分別在撈魚河起源地，大學(xué)城段，大漁公園，人工濕地前以及人工濕地入湖口這5個地方布置了采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)的選取分散，盡量覆蓋整個湖泊水域，使水質(zhì)指標(biāo)更具的代表性。在每個采樣點(diǎn)采樣時用 GPS定位并記錄該點(diǎn)經(jīng)緯度。先使用YSI儀器對 5個采樣點(diǎn)進(jìn)行測量，得到溶解氧濃度、溶解氧、pH值、水溶液氧化還原能力值等數(shù)值。再采取水樣回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。分別在2019年12月，2020年1、3、4月對撈魚河進(jìn)行了水樣的采集。

3.2 ?室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

將采集來的水樣及時送往中國環(huán)境科學(xué)院進(jìn)行處理、檢測、鑒定分析以及統(tǒng)計。得到的樣品數(shù)據(jù)可信度高。

①重鉻酸鉀法測定COD?在重鉻酸鉀氧化后，強(qiáng)酸濃度下，銀鹽被用作催化劑，沸騰逆流后，與指示劑一同使用。此后，將無法減少的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵銨滴定。靜止?fàn)顟B(tài)下水中含有的可溶性物質(zhì)的氧氣濃度為CODcr。

②鉬酸銨分光光度法測定總磷 ?中性條件下用過硫酸鉀分解樣品，將磷全部氧化成固體。磷酸鹽與鉬酸銨在在酸性介質(zhì)中銻的存在下發(fā)生反應(yīng)，生成磷鉬酸，并在抗壞血酸還原下成藍(lán)色絡(luò)合物。

③紫外分光光度法測定總氮 ?氮的定量決定是在220納米的波長中吸收氮離子。盡管被溶解的有機(jī)物質(zhì)在220納米和275納米處被吸收，但在275納米處酸根離子沒被吸收。為了校正氮值，在275納米處進(jìn)行了測定。

④分光光度法測定氨氮 ?水楊酸銨和次氯酸離子在亞硝基鐵氰化鈉存在下反應(yīng)生成靛藍(lán)混合物，這種混合物在697納米處吸收最多。

3.3 ?數(shù)據(jù)分析

使用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法。該方法多用于樣本河的富營養(yǎng)化評價。根據(jù)實(shí)際情況，選擇總氮（TN）和總磷（TP）為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指標(biāo)。公式為：

在式中： TLI（∑）為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重;TLI（j）為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以TP作為基準(zhǔn)參數(shù)，則第j種參數(shù)的歸一化的相關(guān)權(quán)重計算公式為：

式中：rij 為第j種參數(shù)與基準(zhǔn)參數(shù)TP的相關(guān)系數(shù);m為評價參數(shù)的個數(shù)。

各個營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式為：

TLI（ TP）=10（ 9.436+1.624lnTP）

TLI（ TN）=10（ 5.453+1.694lnTN）

根據(jù)《湖泊富營養(yǎng)調(diào)查規(guī)范（第2版）》（金相燦等，1990）中的標(biāo)準(zhǔn)，采用0～100的數(shù)值對湖泊營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行分類，湖泊富營養(yǎng)化評價分類標(biāo)準(zhǔn)如表2所示：

4 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

據(jù)圖3可知，撈魚河的pH值整體上變化幅度在0.6與1.4之間，由堿性變?yōu)樗嵝?，整體上呈現(xiàn)出與滇池越接近pH值越小的趨勢，其中大漁公園采樣點(diǎn)pH值變化最為明顯，總體呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢。由此可見，撈魚河流域的pH值變化跟人類活動的影響關(guān)系較為顯著。

據(jù)圖4可知，撈魚河電導(dǎo)在這四個月的變化不大，幾乎曲折上升。1號點(diǎn)到2號點(diǎn)緩慢上升，2號點(diǎn)到4號點(diǎn)上升幅度較大，4號點(diǎn)到5號點(diǎn)較為平穩(wěn)。電導(dǎo)率的變化跟pH的變化有一定的關(guān)系，于是對比圖3，發(fā)現(xiàn)兩個指標(biāo)的趨勢成反比。pH值越高堿性越強(qiáng)，溶解的礦物質(zhì)越少，水中雜質(zhì)擴(kuò)散少，電導(dǎo)率越低。pH值越低酸性越強(qiáng)，溶解的礦物質(zhì)越多，水里的雜質(zhì)擴(kuò)散廣，電導(dǎo)率越高因此，撈魚河的電導(dǎo)率與人類活動有一定的關(guān)系。

據(jù)圖5可知， 12月、1月與3月的ORP指標(biāo)大體一致，而4月的采樣點(diǎn)與點(diǎn)之間的趨勢與其他三個月均為相反。ORP指標(biāo)在12月、1月、3月的1號點(diǎn)到3號點(diǎn)呈上升趨勢，從3號點(diǎn)到5號點(diǎn)曲折下降，最高值出現(xiàn)在3號點(diǎn)。4月的ORP指標(biāo)總體曲折下降，從4號點(diǎn)到5號點(diǎn)出現(xiàn)回升，3號點(diǎn)大漁公園出現(xiàn)最高值。氧化還原電位越高，說明水中需要被氧化的污染物質(zhì)越多，導(dǎo)致了能力增強(qiáng)。pH值對氧化還原電位也有一定的影響。pH值越低，氧化還原電位越高。反之，pH值越高，氧化還原電位越低。大漁公園的氧化還原電位是最高的，與人類活動息息相關(guān)。

從圖8可知，對比圖中同月不同采樣點(diǎn)，總體上CODcr指標(biāo)1號點(diǎn)至2號點(diǎn)呈下降趨勢，在2號點(diǎn)至3號點(diǎn)呈上升趨勢，在3號點(diǎn)至4號點(diǎn)呈下降趨勢，在4號點(diǎn)至5號點(diǎn)呈下降趨勢。而受時間因素影響，CODcr濃度在上學(xué)時間月份高于放假后的月份，而4月大多數(shù)人回來復(fù)工因此CODcr指標(biāo)又會增長。

從圖9可知，受地段因素影響，總磷指標(biāo)在1號點(diǎn)至4號點(diǎn)都呈上升趨勢，在4號點(diǎn)至5號點(diǎn)呈下降趨勢。受時間因素影響，12月份的總磷指標(biāo)大致上要高于1月份，在3號點(diǎn)的總磷指標(biāo)最高達(dá)到0.14mg/L。受疫情影響，大家出門次數(shù)變少，3月份的總磷指標(biāo)趨勢最為平穩(wěn)。在大漁公園與人工濕地前段，TP值都比較高，這兩個點(diǎn)附近有大量的農(nóng)田以及少量的工業(yè)設(shè)施。磷從附近的工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)肥料殘留中大量流入撈魚河，使其含量增高。因此，撈魚河的TP指標(biāo)與農(nóng)業(yè)、工業(yè)關(guān)系顯著。

從圖10可知，總氮指標(biāo)在1號點(diǎn)至2號點(diǎn)都沒有很明顯的波動，從2號點(diǎn)到3號點(diǎn)呈緩慢上升趨勢，從3號點(diǎn)到4號點(diǎn)呈快速上升趨勢，從4號點(diǎn)到5號點(diǎn)呈下降趨勢。在時間因素下每個月的變化沒有明顯變化。TN與TP的來源相同：生活污水、工業(yè)的廢水以及農(nóng)田排水。撈魚河的TN指標(biāo)同樣與農(nóng)業(yè)、工業(yè)關(guān)系顯著。

從圖11可知，3、4月份的氨氮指數(shù)整體上沒有太大起伏。而12、1月從2號點(diǎn)到5號點(diǎn)波動較大，尤其是12月的3號點(diǎn)出現(xiàn)了最高值3.62mg/L。1月份入湖口氨氮指數(shù)與其他三個月形成反向?qū)Ρ?。撈魚河附近的工農(nóng)業(yè)活動導(dǎo)致水體有機(jī)物含量豐富，為有機(jī)物的氨化過程提供了豐富的反應(yīng)底物，促進(jìn)NH4+再生過程。

以下為《不同階段撈魚河水樣富營養(yǎng)化評價表》。為了方便觀看，統(tǒng)一將水樣格式命名為1-1的形式。分別為月份名稱與采樣點(diǎn)。

據(jù)表3我們可知，撈魚河在1、2號點(diǎn)為中營養(yǎng)，貧營養(yǎng)或輕度富營養(yǎng)化。而3、4、5號點(diǎn)則為重度富營養(yǎng)化。

5 ? 結(jié)論

綜合以上數(shù)據(jù)，得到以下結(jié)論：

5.1 ?撈魚河水質(zhì)受人類活動影響大

撈魚河在上游為中營養(yǎng)。在流經(jīng)大學(xué)城到達(dá)大漁公園后達(dá)到重度富營養(yǎng)化。大學(xué)城在建設(shè)過程中，對附近的河流，湖泊造成了一定的影響。并且大學(xué)城規(guī)模較大，人流量大，消耗的水量也隨之增加，加之有的學(xué)校做化學(xué)試驗(yàn)后的污水沒有經(jīng)過處理就排出，使得污染量巨大[9]。并且大漁公園作為旅游景點(diǎn)受到人類活動影響也很大。

5.2 ?撈魚河水質(zhì)受工農(nóng)業(yè)因影響較大

撈魚河流域擁有大量的農(nóng)業(yè)用地，是一條貫穿城市與農(nóng)村的河流。農(nóng)藥化肥、動物的糞便、廢棄垃圾以及工業(yè)產(chǎn)生的廢水等對撈魚河造成了大量的氮、磷污染。這些污染物隨河流累積。

5.3 ?人工濕地對撈魚河水質(zhì)改進(jìn)具有突出的效果

作為一個人造湖，當(dāng)污染物隨地表徑流、地下徑流匯入湖泊時，大漁公園就能對其進(jìn)行進(jìn)一步滯留、消納及吸附污染物[11]。因此，大漁公園的水樣開始呈現(xiàn)出重度富營養(yǎng)化。隨著濕地系統(tǒng)不斷發(fā)展完善，地表徑流污染的治理手段取得了大的進(jìn)步，人工濕地有效地滯留了污染物，以此凈化水質(zhì)[12-13]。流人工濕地公園的河流，流入兩岸的泥沙和凈化池，泥沙堆積后進(jìn)入自然濕地[14]。湖泊沿岸地帶對污染物的吸收效果主要通過濕地、自然濕地和保護(hù)林的人工防護(hù)[15]來體現(xiàn)。

撈魚河濕地種植了大量的水生植物例如水杉，都能夠有效地吸附污染物，凈化水質(zhì)。即使在入湖口處依然為重度富營養(yǎng)化，但是指數(shù)已經(jīng)有所下降。

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（編輯：赫亮）