豐樂河徽州區(qū)段水體營養(yǎng)水平分析*

劉忠煌，馬明海，徐 盛，尤家偉

(1 黃山市生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法支隊，安徽 黃山 245000； 2 黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽 黃山 245041)

河流水體作為城市地表水和生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，在提供水源和景觀的同時，還發(fā)揮著吸納排污和行洪排澇的作用，對所在地城市建設(shè)具有舉足輕重的作用[1-2]。黃山市地處皖南山區(qū)，境內(nèi)河流密布，水資源豐沛，600多條河流可劃分為新安江、太平湖和閶江三大水系，其中新安江流域(黃山境內(nèi))面積6736.8 km2，占比50%以上[3]，轄率水、橫江和練江三大支流。豐樂河是徽州地區(qū)人民的飲用水源，流域面積達(dá)392.5 km2，約占5.9%，流經(jīng)楊村鄉(xiāng)、洽舍鄉(xiāng)、豐樂湖水庫、潛口鎮(zhèn)、西溪南鎮(zhèn)和巖寺鎮(zhèn)，東流至歙縣縣城河西與富資、布射、揚之三水匯合而稱為練江，豐樂河是練江四個重要支流之一，對新安江干流水域水環(huán)境質(zhì)量有著重要影響。

為此，選取豐樂河(徽州區(qū)段)上游、中游和下游3個代表性斷面進(jìn)行為期12個月的逐月水質(zhì)跟蹤檢測，綜合所在區(qū)域水環(huán)境功能區(qū)劃目標(biāo)要求，選擇溶解氧(DO)、水溫(WT)、透明度(SD)、總磷(TP)、總氮(TN)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和葉綠素a(Chla)共7個指標(biāo)為檢測對象，對豐樂河進(jìn)行河流水體營養(yǎng)狀態(tài)水平評價，以期分析豐樂河(徽州區(qū)段)水環(huán)境質(zhì)量和月動態(tài)變化趨勢，為豐樂河水質(zhì)的精細(xì)化管理提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點位布設(shè)

研究區(qū)域以豐樂河干流河道為主，選擇3個具有代表性的河流斷面(見表1)，分別為上游的石川橋(S1)、中游的西溪南(S2)和下游的豐樂河橋(S3)。

表1 各采樣斷面Table 1 Each sampling section

1.2 水樣的采集與處理方法

自2021年3月至2022年2月，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ 91.2-2022)逐月對3個采樣點位進(jìn)行水樣采集，因3個采樣斷面水深均小于5 m，采樣時只在水面下0.5 m處取樣；枯水期水深小于0.5 m時，在水深1/2處采集水樣，每個采樣點每次采集1.0 L水樣，樣品瓶在使用前需經(jīng)三次潤洗，采樣期間避開暴雨等惡劣天氣。

1.3 水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測及主要儀器試劑

7個水質(zhì)指標(biāo)中，溶解氧DO、水溫WT和透明度SD分別采用HQ30d53型便攜式溶解氧儀和標(biāo)準(zhǔn)塞氏盤進(jìn)行現(xiàn)場原位測定，其他4個指標(biāo)參考《水和廢水分析方法》(第四版)于24 h內(nèi)進(jìn)行實驗室分析(見表2)。無特殊說明外，檢測所用鉬酸銨、過硫酸鉀、硝酸鉀、高錳酸鉀、丙酮等主要試劑均為分析純，檢測用水為新鮮去離子水。

表2 水質(zhì)指標(biāo)分析方法及主要儀器Table 2 Water quality index analysis methods and main instruments

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

基于7種水質(zhì)指標(biāo)實測值，結(jié)合黃山市徽州區(qū)豐樂河水環(huán)境功能區(qū)劃目標(biāo)要求，所選相關(guān)指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)為地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值，即DO(5 mg/L)、TP(0.2 mg/L)、TN(1.0 mg/L)和CODMn(6.0 mg/L)；四個季節(jié)按照春季(2021年3-5月)、夏季(2021年6-8月)、秋季(2021年9-11月)和冬季(2021年12月-2022年2月)。

(1)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)分析

采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI(∑)對豐樂河(徽州區(qū)段)水體營養(yǎng)水平進(jìn)行時空變化分析[4]，各斷面綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)取每個斷面12個月每個指標(biāo)的實測均值進(jìn)行計算。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為：

式中：rij為第j種參數(shù)與基準(zhǔn)參數(shù)Chla的相關(guān)系數(shù)；m為評價參數(shù)的個數(shù)，TLI(j)代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

TLI(Chla)=10(2.5+1.086lnChla)

TLI(TP)=10(9.436+1.624lnTP)

TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)

TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD)

TLI(CODMn)=10(0.109+2.661lnCODMn)

公式中涉及的標(biāo)準(zhǔn)值均為GB3838-2002類Ⅲ水標(biāo)準(zhǔn)值。

(2)單因子指標(biāo)分析

取每個月3個斷面的實測均值進(jìn)行計算，結(jié)合GB3838-2002 Ⅲ水標(biāo)準(zhǔn)值，重點分析豐樂河TP和TN兩個指標(biāo)的月動態(tài)變化情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體營養(yǎng)水平空間分布

豐樂河(徽州區(qū)段)3個檢測斷面的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù) (圖1)表明，所有斷面36個頻次檢測的水質(zhì)營養(yǎng)狀態(tài)均處于中營養(yǎng)水平以下，其中，貧營養(yǎng)頻次占比27.78 %，8個頻次集中出現(xiàn)在上游，2個在中游，下游未出現(xiàn)貧營養(yǎng)，且各斷面TLI(∑)值從小到大依次為S1

圖1 各斷面綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)Fig.1 Comprehensive nutritional status index of each section

2.2 水體營養(yǎng)水平月動態(tài)變化

豐樂河(徽州區(qū)段)3個斷面的水體營養(yǎng)水平逐月變化情況(圖2)表明，秋季水體營養(yǎng)水平整體高出其他三季約2 μg/L，且春、夏、冬三季水體營養(yǎng)狀態(tài)整體波動較小。9月豐樂河3個斷面均值最高為36.41 μg/L，處于中營養(yǎng)水平，這與秋季豐樂河水體Chla濃度偏高(均值約21.49 μg/L)有關(guān)，按照國際公認(rèn)的葉綠素a濃度分級方法[8]，屬于III級輕營養(yǎng)化水平，因此，應(yīng)在秋季重點加強豐樂河的水質(zhì)監(jiān)管。

圖2 各斷面營養(yǎng)水平月動態(tài)變化Fig.2 Monthly dynamic changes of nutrient levels in each section

2.3 水體單因子指標(biāo)分析

參照GB3838-2002標(biāo)準(zhǔn)限值可知，豐樂河(徽州區(qū)段)水質(zhì)在監(jiān)測期間總體處優(yōu)于III類水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了該區(qū)域水質(zhì)管理目標(biāo)的要求。TP、TN、CODMn和DO四個指標(biāo)144個監(jiān)測頻次中，90個監(jiān)測頻次達(dá)到了地表水II標(biāo)準(zhǔn)限值，TP有11次監(jiān)測結(jié)果為III，其次是CODMn5次和TN2次。水體氮磷含量的高低直接影響著水體富營養(yǎng)化水平[9]，豐樂河氮磷月動態(tài)變化見圖3?？芍?，斷面S3的TN在9月時最高為0.76 mg/L，處于Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，TP在1月時瞬時濃度高達(dá)0.38 mg/L，已達(dá)V類標(biāo)準(zhǔn)，主要原因可能是冬季枯水期的河道污徑比[10]偏高，降雨量少導(dǎo)致稀釋能力減弱。相比較TN，TP已成為地表水體最重要的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)貢獻(xiàn)因子之一[11]。

圖3 豐樂河氮磷含量Fig.3 Nitrogen and phosphorus contents of Fengle River

3 結(jié) 語

(1)豐樂河(徽州區(qū)段)水體營養(yǎng)狀態(tài)總體處于中營養(yǎng)水平以下，且秋季明顯劣于其他三季；自上游至下游其綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)逐漸增大，個別點位在一定時期存在潛在的污染風(fēng)險，應(yīng)在秋季重點加強下游水質(zhì)監(jiān)管。

(2)豐樂河(徽州區(qū)段)3個檢測斷面36個頻次的水質(zhì)指標(biāo)均值均優(yōu)于地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，約62.5%的指標(biāo)檢測頻次達(dá)到Ⅱ類水要求，豐樂河水質(zhì)整體較好。