長(zhǎng)江干線航道整治施工期水環(huán)境研究分析
——湖廣—羅湖洲及沙洲水道

＊龔智傳 馬一 田棟

（1.湖北星誠(chéng)檢測(cè)技術(shù)有限公司 湖北 430223 2.長(zhǎng)江航道局長(zhǎng)江航道整治中心 湖北 430010）

長(zhǎng)江干線武漢—安慶段全長(zhǎng)386.5km，在長(zhǎng)江航運(yùn)中發(fā)揮重要作用，是長(zhǎng)江中上游地區(qū)與下游及沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的重要紐帶，也是武漢長(zhǎng)江中游航運(yùn)中心的重要載體，由于航道深度僅有3.5～4.5m，阻礙了吃水較深船舶的通過[1]，一定程度上制約了長(zhǎng)江“黃金水道”的發(fā)展，為充分發(fā)揮長(zhǎng)江的航運(yùn)能力，提出開展長(zhǎng)江干線武漢—安慶段航道整治工程。湖廣—羅湖洲及沙洲水道正是長(zhǎng)江干線武漢—安慶段航道整治工程中的Ⅰ標(biāo)段，處于長(zhǎng)江中游，上起白滸鎮(zhèn)，下至三江口，全長(zhǎng)約29km，左岸屬武漢市陽(yáng)邏經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、黃岡市團(tuán)風(fēng)縣、黃洲區(qū)，右岸屬鄂洲市華容區(qū)[2]，生態(tài)環(huán)境的健康與否直接關(guān)系到沿岸的生產(chǎn)與生活，而航運(yùn)整治工程在施工的過程中難免會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境產(chǎn)生影響，導(dǎo)致周邊城市正常生活受到破壞，更會(huì)對(duì)長(zhǎng)江航運(yùn)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展造成影響[3]。

因此，我們于2019年4月—2021年2月在湖廣—羅湖洲及沙洲水道共設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，開展斷面懸浮物（SS）、化學(xué)需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、總磷（TP）、氨氮（NH3-N）單因子水質(zhì)監(jiān)測(cè)；依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，探究施工期間湖廣—羅湖洲及沙洲水道水環(huán)境單因子指標(biāo)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，表明湖廣—羅湖洲及沙洲水道水環(huán)境狀況及工程施工對(duì)周邊水環(huán)境的影響，與工程相結(jié)合的環(huán)保舉措實(shí)施效果。

1.研究方法

(1)水樣采集與保存

按照《HJ/T 91-2002地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，在湖廣—羅湖洲及沙洲水道的施工區(qū)（☆4、☆5、☆6），施工區(qū)的上游（☆1、☆2、☆3）以及下游（☆7、☆8、☆9）共設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面又在斷面的左泓、中泓、右泓布設(shè)3條采樣垂線（圖1），對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位為☆1（E114°58′86.65″；N30°58′17.80″），☆2（E114°59′52.76″；N30°58′38.94″），☆3（E114°60′13.13″；N30°58′70.03″），☆4（E114°61′19.49″；N30°56′13.82″），☆5（E114°61′89.92″；N30°5 6′5 3.6 3″），☆6（E 1 1 4°6 2′8 1.9 0″；N30°57′48.15″），☆7（E114°63′30.77″；N30°55′61.58″），☆8（E114°63′68.14″；N30°56′36.21″），☆9（E114°63′94.01″；N30°56′93.43″），每條垂線上取1～2個(gè)采樣點(diǎn)（水深＜5m的地方取上層一點(diǎn)，即水面下0.5m；水深在5～10m之間時(shí)，取上、下兩層各一點(diǎn)，即水面下和水底上0.5m）。

圖1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

用自動(dòng)采樣器采集完水樣后嚴(yán)格按照各監(jiān)測(cè)指標(biāo)相應(yīng)的聚乙烯或者玻璃瓶中、添加相應(yīng)的保存劑保存樣品，保存劑的加入量通過pH計(jì)確定，所有樣品采集完成后在0～5℃下冷藏保存。

(2)監(jiān)測(cè)指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本次研究選取懸浮物、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、總磷及氨氮5個(gè)單因子指標(biāo)，測(cè)試方法均按照國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：懸浮物的測(cè)定方法《水質(zhì)懸浮物的測(cè)定重量法》（GB 11901-89）（電子天平FA2004N/XCT-244）；化學(xué)需氧量的測(cè)定方法《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法》（HJ 828-2017）（滴定管）；五日生化需氧量的測(cè)定方法《水質(zhì)五日生化需氧量的測(cè)定 稀釋與接種法》（HJ 505-2009）（生化培養(yǎng)箱SPX-250B/XCT-265）；總磷的測(cè)定方法《水質(zhì)總磷的測(cè)定鉬酸銨分光光度法》（GB 11893-89）（單光束紫外可見分光光度計(jì)752型/XCT-214）；氨氮的測(cè)定方法《水質(zhì)氨氮的測(cè)定納氏試劑分光光度法》（HJ 535-2009）（單光束紫外可見分光光度計(jì)752型/XCT-214）。

湖廣—羅湖洲及沙洲水道懸浮物指標(biāo)采用《地表水資源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（SL 63-1994）中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其余指標(biāo)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.結(jié)果分析

(1)懸浮物指標(biāo)分析

懸浮物是衡量水污染程度的指標(biāo)之一，當(dāng)水體中的懸浮物濃度過高會(huì)對(duì)水體中的浮游植物產(chǎn)生抑制作用，如限制光照、競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)鹽、促進(jìn)藻細(xì)胞沉降[4]，不利于水體生態(tài)環(huán)境。長(zhǎng)江干線航道整治工程2019年4月—2021年2月施工期間湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面23個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)懸浮物監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2所示，范圍在4～37mg/L，其中2019年9月、10月及2020年1月懸浮物監(jiān)測(cè)結(jié)果范圍為25～36mg/L，超過25mg/L的限值要求，這是由于項(xiàng)目部分水上作業(yè)及施工船只航行、汛期洪水沖刷而影響工程施工區(qū)斷面的水質(zhì)，但最終懸浮物降低到5～8mg/L；綜上所述，部分標(biāo)段施工區(qū)域水上沉排、拋石、框架作業(yè)及施工船只航行、汛期洪水，對(duì)區(qū)域水環(huán)境懸浮物因子存在一定的影響，但經(jīng)過區(qū)域水質(zhì)沉降及自凈，下游水質(zhì)斷面懸浮物因子恢復(fù)并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

圖2 湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面懸浮物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)走勢(shì)圖

(2)化學(xué)需氧量指標(biāo)分析

化學(xué)需氧量是水體受有機(jī)物污染程度的代表性指標(biāo)之一，且“十三五”和“十四五”規(guī)劃中，都將COD列為需控制排放總量的污染物指標(biāo)[5]。由圖3可知，長(zhǎng)江干線航道整治工程2019年4月—2021年2月施工區(qū)各斷面水環(huán)境質(zhì)量化學(xué)需氧量（CODCr）湖廣—羅湖洲及沙洲水道監(jiān)測(cè)結(jié)果范圍為：4～17mg/L，其中中游斷面由于施工區(qū)受施工及過往船只船舶污水影響，2019年5月、10月，2020年3月、4月監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示為15～17mg/L，超過Ⅱ類（15mg/L）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值要求，2020年5月過后斷面CODCr又降至6～10mg/L；綜上可知，2019年4月—2021年2月項(xiàng)目部分施工區(qū)域水上沉排、拋石作業(yè)對(duì)區(qū)域水環(huán)境化學(xué)需氧量因子存在一定的影響，但經(jīng)過河流的區(qū)域水質(zhì)沉降及自凈，下游水質(zhì)斷面化學(xué)需氧量恢復(fù)并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

圖3 湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面化學(xué)需氧量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)走勢(shì)圖

(3)五日生化需氧量指標(biāo)分析

生化需氧量是評(píng)價(jià)水中有機(jī)物污染程度的綜合指標(biāo)，其值越高，說明水體中溶解氧被消耗的越多，水質(zhì)更易惡化[6]。由圖4可知，2019年4月—2021年2月施工區(qū)各斷面水環(huán)境質(zhì)量五日生化需氧量（BOD5）湖廣—羅湖洲及沙洲水道監(jiān)測(cè)結(jié)果為：0.7～3.6mg/L，總體可達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)限制標(biāo)準(zhǔn)要求，其中2019年10月、12月，2020年3月因?yàn)樗h(huán)境中游斷面施工區(qū)受施工及過往船只船舶污水影響，監(jiān)測(cè)結(jié)果為：3.0～3.6mg/L超過Ⅱ類（3mg/L）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值要求，其他斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)均滿足Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值要求，最后，據(jù)BOD5單因子指標(biāo)評(píng)價(jià)斷面單因子水質(zhì)類別為Ⅱ類；綜上可知，2019年4月—2021年2月項(xiàng)目部分施工區(qū)域水上沉排、拋石作業(yè)對(duì)區(qū)域水環(huán)境五日生化需氧量存在一定的影響，但影響較小。

圖4 湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面五日生化需氧量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)走勢(shì)圖

(4)總磷指標(biāo)分析

總磷是評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)，也是反映水體富營(yíng)養(yǎng)化程度營(yíng)養(yǎng)鹽水平的指標(biāo)之一，在天然水和廢水中的磷以各種磷酸鹽形式存在，總磷是有機(jī)磷、無機(jī)磷、縮合磷酸鹽的總和，它們存在于溶液、腐殖質(zhì)、沙泥和水生生物中，當(dāng)水體磷含量超過0.1mg/L時(shí)，藻類會(huì)過量繁殖，達(dá)到有害程度。由圖5可知，2019年4月—2021年2月施工區(qū)各斷面水環(huán)境質(zhì)量總磷（TP）湖廣—羅湖洲及沙洲水道監(jiān)測(cè)結(jié)果在0.002～0.10mg/L，在整個(gè)施工期間一直穩(wěn)定保持在Ⅱ類（0.1mg/L）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值要求內(nèi)，可知在施工期間，施工區(qū)施工作業(yè)及過往船只船舶污水對(duì)該段水道的TP指標(biāo)影響較小。

圖5 湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面總磷監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)走勢(shì)圖

(5)氨氮指標(biāo)分析

氨氮可部分衡量水體中氮營(yíng)養(yǎng)鹽的水平[7]，可作為衡量水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的指標(biāo)之一，且是水體中的主要耗氧污染物，對(duì)魚類及某些水生生物有毒害。由圖6可知，2019年4月—2021年2月施工區(qū)各斷面水環(huán)境質(zhì)量氨氮（NH3-N）湖廣—羅湖洲及沙洲水道監(jiān)測(cè)結(jié)果為：0.030～0.825mg/L滿足Ⅲ類（1.0mg/L）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值要求，其中2019年12月水環(huán)境中游斷面施工區(qū)受施工及過往船只船舶污水、汛期洪水影響監(jiān)測(cè)結(jié)果為：0.621～0.825mg/L超過Ⅱ類（0.5mg/L）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值要求，其他斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)均滿足Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值要求；可知，項(xiàng)目的施工/交通船只以及航道內(nèi)過往船只排放的廢水對(duì)河段水質(zhì)氨氮有一定影響造成個(gè)別區(qū)域氨氮（NH3-N）偏離峰值，但建設(shè)過程中施工斷面的水質(zhì)氨氮基本在標(biāo)準(zhǔn)限制范圍內(nèi)，對(duì)項(xiàng)目所在區(qū)域水環(huán)境氨氮指標(biāo)的污染影響較小。

圖6 湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面氨氮監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)走勢(shì)圖

3.總結(jié)

考慮到傳統(tǒng)的工程建設(shè)會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，故長(zhǎng)江干線航道整治工程采用與生態(tài)保護(hù)緊密結(jié)合的生態(tài)固灘等友好型生態(tài)工程，在湖廣—羅湖洲河段劉家村高灘守護(hù)、沙洲水道左汊護(hù)底帶根部護(hù)岸采用鋼絲網(wǎng)格護(hù)坡，在湖廣—羅湖洲河段牧鵝洲根部護(hù)岸采用連鎖式設(shè)計(jì)，空隙率高，透水性好護(hù)坡磚護(hù)坡，鋼絲網(wǎng)格和護(hù)坡磚的空隙之間可供植物生長(zhǎng)，達(dá)到環(huán)保綠化的效果；在湖廣—羅湖洲河段牧鵝洲護(hù)灘帶、沙洲水道左汊護(hù)底帶采用透水框架為魚類等水生生物提供良好的棲息、產(chǎn)卵環(huán)境，以期減少對(duì)周邊水生態(tài)環(huán)境的影響[8]。

本文通過對(duì)長(zhǎng)江干線航道整治工程施工期間（2019年4月—2021年2月）湖廣—羅湖洲及沙洲水道布設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，得到水道SS、CODCr、BOD5、TP、NH3-N單因子監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析其單因子水質(zhì)狀況和隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，結(jié)果顯示，各單項(xiàng)指標(biāo)在施工期間都有產(chǎn)生波動(dòng)且最終恢復(fù)到達(dá)標(biāo)狀態(tài)，即項(xiàng)目部分施工區(qū)域水上沉排、拋石作業(yè)對(duì)區(qū)域水環(huán)境存在一定的影響，但是由于工程與環(huán)境保護(hù)措施緊密結(jié)合以及在水體的自凈作用下，施工區(qū)域的水環(huán)境質(zhì)量基本符合相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，這說明長(zhǎng)江干線湖廣—羅湖洲及沙洲水道航道整治工程項(xiàng)目施工對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生的不利影響處于可控狀態(tài)，項(xiàng)目的各項(xiàng)環(huán)境保護(hù)要求和措施得到較好的效果，工程未對(duì)當(dāng)?shù)亟苇h(huán)境造成較大影響。