天河流域化學(xué)完整性評估研究

張 楠，胡 玉，田 芬，吳月，陳玉婷，洪婉云，但秋笛，潘曉斌

（1.漢江師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院；2.湖北省十堰市水文水資源勘測局，湖北 十堰 442000）

河流健康狀況評價(jià)對地區(qū)發(fā)展有重要的影響，可以更好地了解河流健康情況，為河流治理提供更好的指導(dǎo)。一般將河流健康評價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層以及指標(biāo)層，準(zhǔn)則層又從化學(xué)、水文、生物和社會服務(wù)功能等不同側(cè)面反映河湖健康狀況的屬性和水平。其中，化學(xué)完整性不僅可以反映河流的水質(zhì)狀況，也能對其他準(zhǔn)則層產(chǎn)生影響，因此它在河湖健康評價(jià)中占有舉足輕重的地位。目前，常用的水質(zhì)評價(jià)方法是單指標(biāo)評價(jià)法。河流健康評估采用分級指標(biāo)評分法，逐級加權(quán)，綜合評分。涂敏[1]利用水功能區(qū)水質(zhì)的達(dá)標(biāo)率，對長江干流進(jìn)行河流健康評價(jià)；董桂華[2]利用單因子評價(jià)法，對阜新市境內(nèi)6 條河流進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測；段少潔等[3]利用模糊綜合評價(jià)法和加權(quán)歐氏距離法，對陽泉市主要河流進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)；程佩瑄[4]利用pH、電導(dǎo)率、溶解氧、化學(xué)需氧量等水質(zhì)指標(biāo)，構(gòu)建水化學(xué)完整性評價(jià)指標(biāo)體系，對松花江水化學(xué)完整性進(jìn)行評價(jià)。基于前人的研究方法，本文結(jié)合《河湖健康評估技術(shù)導(dǎo)則》（SL/T 793—2020），選取水質(zhì)優(yōu)劣程度、飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況和營養(yǎng)狀態(tài)等指標(biāo)，基于相關(guān)監(jiān)測結(jié)果對天河流域的化學(xué)完整性進(jìn)行評估，以期為天河流域水體的綜合治理、生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)成效評估與可持續(xù)發(fā)展提供方法體系參考。

1 材料與方法

1.1 評估范圍

本研究評估對象為湖北省鄖西縣境內(nèi)天河干流河段，長度為64.9 km，流域面積為1 183 km2。根據(jù)河流水質(zhì)狀況，沿河流縱向?qū)⒃u估河流分為若干河段。將天河分為天河水庫、六官坪、賈家坊3 個(gè)河段，分別代表上游保護(hù)區(qū)、中游城市區(qū)和下游恢復(fù)區(qū)。天河水庫河段是指從陜鄂交界處至天河水庫壩址，河長約為24.0 km。六官坪河段是指從天河水庫壩址至天河廣場，河長約為15.5 km。賈家坊河段是指從天河廣場至天河口，河長約為25.4 km。

1.2 水質(zhì)指標(biāo)檢測方法

水體理化檢測指標(biāo)有8 項(xiàng)。一是溶解氧，根據(jù)《水質(zhì) 溶解氧的測定 電化學(xué)探頭法》（HJ 506—2009），采用便攜式溶解氧儀進(jìn)行測定；二是高錳酸鹽指數(shù)，根據(jù)《水質(zhì) 高錳酸鹽指數(shù)的測定》（GB 11892—1989），采用滴定管進(jìn)行測定；三是生化需氧量，根據(jù)《水質(zhì)生化需氧量（BOD）的測定 微生物傳感器快速測定法》（HJ/T 86—2002），采用BOD 快速測定儀進(jìn)行測定；四是氨氮，根據(jù)《水質(zhì) 氨氮的測定 連續(xù)流動(dòng)-水楊酸分光光度法》（HJ 665—2013），采用流動(dòng)注射快速測定儀進(jìn)行測定；五是總磷，根據(jù)《水質(zhì) 總磷的測定 流動(dòng)注射-鉬酸銨分光光度法》（HJ 671—2013），采用流動(dòng)注射快速測定儀進(jìn)行測定；六是總氮，根據(jù)《水質(zhì) 總氮的測定 連續(xù)流動(dòng)-鹽酸萘乙二胺分光光度法》（HJ 667—2013），采用流動(dòng)注射快速測定儀進(jìn)行測定；七是透明度，根據(jù)《透明度的測定（透明度計(jì)法、圓盤法）》（SL 87—1994），采用透明度盤進(jìn)行測定；八是葉綠素a，根據(jù)《水質(zhì) 葉綠素a 的測定 分光光度法》（HJ 897—2017），采用葉綠素測定儀進(jìn)行測定。

1.3 水質(zhì)優(yōu)劣程度指標(biāo)評估方法和賦分標(biāo)準(zhǔn)

按河湖（庫）水質(zhì)類別比例進(jìn)行賦分。水質(zhì)類別比例的主要評估標(biāo)準(zhǔn)為《地表水資源質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》（SL 395—2007）。其中，河流、水庫和湖泊分別按照河長、蓄水量和湖泊水面面積來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行賦分。

1.4 飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況指標(biāo)評估方法和賦分標(biāo)準(zhǔn)

集中式飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)比例[5]為評估年滿足水源地水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的供水量與評估年集中式水源地供水總量的比值。按照飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)比例賦分，賦分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況賦分標(biāo)準(zhǔn)

1.5 營養(yǎng)狀態(tài)指標(biāo)評估方法和賦分標(biāo)準(zhǔn)

按照《地表水資源質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》（SL 395—2007），評估湖（庫）營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。采用線性插值法[6]將濃度值轉(zhuǎn)換為賦分值，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級方法均采用《地表水資源質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》（SL 395—2007）。

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)優(yōu)劣程度評估結(jié)果分析

通過各監(jiān)測點(diǎn)位水質(zhì)類別結(jié)果可知，同一監(jiān)測河段不同監(jiān)測點(diǎn)位的水質(zhì)類別無明顯差異。2021年，天河水庫水質(zhì)良好，3月為Ⅱ類，總氮為Ⅳ類，9月為Ⅲ類，總氮為Ⅳ～Ⅴ類。六官坪水質(zhì)類別為Ⅱ類，總氮為Ⅴ類～劣Ⅴ類。賈家坊僅1 號點(diǎn)位3月水質(zhì)較好（Ⅱ類），而9月水質(zhì)較差（Ⅳ類），可能是因?yàn)? 號點(diǎn)位處于鄖西縣水韻廣場上游，3月水面較寬，河寬是下游斷面的2 倍以上，且流量較大，其屬于城市景觀河段，水樣需要船采；9月采樣時(shí)開閘放水，水量驟減，可以涉水采樣，水體條件的驟然改變可能導(dǎo)致水質(zhì)類別的變化；從濃度均值來看，賈家坊監(jiān)測河段水質(zhì)為Ⅲ類，總氮為劣Ⅴ類。

總氮參評/不參評導(dǎo)致的水質(zhì)類別差異較大，帶來的賦分變化也較大。按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002），僅湖庫斷面總氮參評。天河水庫為河流型水庫，本研究中水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)賦分取不考慮總氮的結(jié)果。天河水庫河段和六官坪河段各監(jiān)測點(diǎn)位Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例為100%，賈家坊河段各監(jiān)測點(diǎn)位Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例為95%。湖北省天河各監(jiān)測河段Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例均大于90%，水質(zhì)優(yōu)劣程度賦分均為100 分。

2.2 飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況評估結(jié)果

鄖西縣有2 處縣級以上集中式飲用水水源地，分別為天河水庫和土門水庫，天河水庫屬于本次評估河段，土門水庫位于天河支流匯河中游。評估數(shù)據(jù)主要來源于十堰市生態(tài)環(huán)境局發(fā)布的環(huán)境質(zhì)量月報(bào)。監(jiān)測結(jié)果表明，2021年天河水庫水質(zhì)良好，水質(zhì)為Ⅰ～Ⅱ類，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為100%，因此，飲用水水源地的水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況賦分為100 分。

2.3 營養(yǎng)狀態(tài)評估結(jié)果

營養(yǎng)狀態(tài)評估結(jié)果顯示，2021年3月天河水庫的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為37.9，它處于中營養(yǎng)狀態(tài)，賦分為82.6 分；9月營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為50.5，它處于輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)，賦分為59.5 分。兩次監(jiān)測結(jié)果取平均值，營養(yǎng)狀態(tài)賦分為71.0 分。

3 結(jié)論

經(jīng)天河流域化學(xué)完整性評估，湖北省天河水庫河段和六官坪河段各監(jiān)測點(diǎn)位Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例為100%，賈家坊河段各監(jiān)測點(diǎn)位Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例為95%。天河各監(jiān)測河段Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例均大于90%，水質(zhì)優(yōu)劣程度賦分均為100 分。飲用水水源地的水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況賦分為100 分。天河水庫3月的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為37.9，它處于中營養(yǎng)狀態(tài)，賦分為82.6 分；9月營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為50.5，它處于輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)，賦分為59.5 分。