段 慧，張 丹，范 力，楊洪霞

(四川省環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，成都 610091)

溶解氧 (DO)是地表水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，是魚蝦等水生生物的生存、生長(zhǎng)和發(fā)育的決定因素之一。水體中DO含量與諸多因素有關(guān)，氣象條件、水溫、水深、地形、地貌及季節(jié)的變化都會(huì)引起DO的較大改變［1～4］。通常情況下，溫度升高，水體中藻類等水生植物生長(zhǎng)迅速，在光合作用下，產(chǎn)生大量氧氣，但過(guò)于旺盛的植物又會(huì)消耗大量的氧氣，因此可能使水體中溶解氧呈先高后低趨勢(shì)。

除此之外，人類活動(dòng)也會(huì)造成水質(zhì)溶解氧的變化，如河流周圍居民生活污水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水等污染物中含有大量氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，一旦進(jìn)入水體，可能造成河流、湖泊等受納水體富營(yíng)養(yǎng)化，從而導(dǎo)致藻類及其他浮游生物迅速繁殖，進(jìn)而消耗大量氧氣，使水體中溶解氧量迅速下降。水體富營(yíng)養(yǎng)化的指標(biāo)，除氮、磷含量外，廢水中的大量有機(jī)污染物也會(huì)消耗水體中的溶解氧。因此，DO含量的變化是衡量水體初級(jí)生產(chǎn)力高低的一個(gè)重要標(biāo)志，同時(shí)也可以反映水體受污染的程度。

西充河是嘉陵江中游西岸的一級(jí)支流，發(fā)源于南充市西充縣境內(nèi)，主要由虹溪河、象溪河和龍灘河三條小河匯集，流經(jīng)西充縣、嘉陵區(qū)和順慶區(qū)境，從南充市主城區(qū)西部匯入后穿城后匯入嘉陵江。西充河全長(zhǎng)121km，全流域面積450km2，流域內(nèi)有29個(gè)場(chǎng)鎮(zhèn)、205個(gè)村和32萬(wàn)人口，沿岸尚有部分工業(yè)企業(yè)，因此該流域集生活污染、工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)面源污染一體，其中以城鎮(zhèn)面源污染和農(nóng)業(yè)面源污染比重較大。據(jù)近幾年調(diào)查與監(jiān)測(cè)資料顯示，該河流富營(yíng)養(yǎng)化較嚴(yán)重，屬嘉陵江流域主要污染河流之一。

1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方法

為發(fā)揮水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警作用，盡早發(fā)現(xiàn)西充河匯入嘉陵江前的水質(zhì)異常變化，2009年災(zāi)后重建項(xiàng)目在西充河匯入嘉陵江處約2000m(東經(jīng)106.06339°，北緯 30.79161°)建設(shè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站——西充河水站。該水站主要是對(duì)五參數(shù) (水溫、pH、DO、電導(dǎo)、濁度)、IMn和氨氮 (NH3-N)等進(jìn)行1次/h在線監(jiān)測(cè)，從而為防止下游水質(zhì)污染迅速做出預(yù)警預(yù)報(bào)，及時(shí)追蹤污染源，進(jìn)而為環(huán)境管理決策服務(wù)。西充河水站自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)方法、儀器名稱及參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 監(jiān)測(cè)方法、儀器名稱及檢出限Tab.1 Monitoring methods，instruments and detection limits

2 結(jié)果與分析

2.1 西充河斷面水質(zhì)狀況及影響分析

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 3838-2002)［5］和 《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法 (試行)》(環(huán)辦 ［2011］22號(hào))［6］相關(guān)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法，河流斷面水質(zhì)類別評(píng)價(jià)采用單因子評(píng)價(jià)法，即根據(jù)評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)該斷面參評(píng)的指標(biāo)中類別最高的一項(xiàng)來(lái)確定。從2013年12月～2014年12月西充河斷面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看 (見(jiàn)表2)，該斷面水質(zhì)2013年～2014年13個(gè)月份中有9個(gè)月份不達(dá)標(biāo)，達(dá)標(biāo)率僅為31%，主要超標(biāo)項(xiàng)目為 DO、IMn和NH3-N，其中DO超標(biāo)月份最多，其中以8月份DO濃度最低值為1.28 mg/L。

從不同水期各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目平均濃度水平來(lái)看，枯水期 (12月～3月)DO、IMn和 NH3-N分別為2.94 mg/L、6.04 mg/L、1.60 mg/L，豐水期 (6月 ～9月)DO、IMn和 NH3-N分別為 2.75 mg/L、5.91 mg/L、0.68 mg/L，平水期 (10月 ～11月、4月～5月)各項(xiàng)目均不超標(biāo)。究其原因，可能為枯水期雨量較少，河流水質(zhì)自凈能力最差，因此3個(gè)項(xiàng)目均出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。豐水期雨水豐沛，河流周圍人類活動(dòng)也較頻繁，含有大量氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的污染物經(jīng)地表徑流進(jìn)入水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，過(guò)多的水生植物或浮游生物會(huì)消耗大量氧氣，使得水體中溶解氧量下降，同時(shí)雨量增多使河流自凈能力增強(qiáng)，因此IMn和NH3-N濃度得到稀釋而降低。

為控制西充河污染，南充市加大力度對(duì)河流周邊進(jìn)行環(huán)境綜合整治。從西充河水站自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，從2014年9月開(kāi)始該斷面水體中所監(jiān)測(cè)項(xiàng)目濃度明顯降低，水質(zhì)有所改善。

表2 西充河水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.2 Results of water quality assessment for automatic monitoring of the cross section in Xichong River

2.2 西充河斷面表層溶解氧季節(jié)變化總體趨勢(shì)

2014年西充河斷面水質(zhì)溶解氧監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，春季西充河斷面水體中溶解氧春季平均濃度為1.54mg/L，夏季為 1.77mg/L，秋季為 7.11mg/L，冬季為3.64mg/L。從不同季節(jié)溶解氧濃度水平比較來(lái)看 (見(jiàn)圖1)，該斷面水體中溶解氧濃度大小順序?yàn)榍锛荆径荆鞠募荆敬杭尽?/p>

圖1 西充河斷面溶解氧變化趨勢(shì)Fig.1 Seasonal changes of DO of the cross section in Xichong River

2.3 西充河斷面DO與IMn和NH3-N的含量變化關(guān)系

從2014年西充河斷面水質(zhì)溶解氧監(jiān)測(cè)結(jié)果計(jì)算得知，汛期 (南充地區(qū)5～9月)DO、IMn和NH3-N 平均濃度分別為 2.88 mg/L、5.72 mg/L、0.591 mg/L，非汛期分別為 5.41 mg/L、5.79 mg/L、0.931 mg/L，即汛期DO濃度明顯低于非汛期，而IMn和NH3-N濃度表現(xiàn)為非汛期大于汛期。三個(gè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)結(jié)果變化情況詳見(jiàn)圖2。由圖2可知，在汛期來(lái)臨之前的冬春季節(jié)，雨水較少，河流水質(zhì)凈化能力較弱，而溫度逐漸上升，水生植物等生長(zhǎng)加速，隨著IMn和NH3-N含量增加，水體中DO含量降低。汛期時(shí)段，水體中污染物尤其是NH3-N含量，因雨季初期河水流量增大使其濃度得到稀釋，到雨季后期河道周圍污染物隨著降雨徑流量進(jìn)一步增強(qiáng)而進(jìn)入受納水體，使污染物濃度明顯增大;同時(shí)，隨著溫度進(jìn)一步升高，植物生長(zhǎng)迅速，水體中DO含量降低。汛期結(jié)束時(shí)，河流水體中 IMn和NH3-N含量逐漸降低，而DO含量逐漸增加。由上述分析得知，西充河水質(zhì)污染具有明顯的非點(diǎn)源污染特征。

圖2 西充河斷面DO與IMn和NH3-N的含量變化關(guān)系Fig.2 The content change of DO with the variations of permanganate index(IMn)and ammonia nitrogen(NH3-N)contents of the cross section in Xichong River

2.4 西充河斷面溶解氧季節(jié)內(nèi)變化特點(diǎn)及影響因素

一般情況下，溶解氧濃度與溫度呈負(fù)相關(guān)，即水溫越低，溶解氧越高，水溫越高，溶解氧越低。通過(guò)計(jì)算2014年西充河斷面4季代表月份DO每日監(jiān)測(cè)結(jié)果的相對(duì)平均偏差得出，春、夏、秋、冬代表月份的相對(duì)平均偏差分別為60.2%，78.7%，11.7%和20.7%，即該斷面水體中溶解氧濃度在夏季的變化幅度最大，春季次之，秋季和冬季變化不大。具體來(lái)看，春季 (4月)，溫度適宜，雨水逐漸增多，最適宜藻類等水生植物的生長(zhǎng)，植物在光合作用下產(chǎn)生大量氧氣;但春季又是人類活動(dòng)最頻繁的時(shí)候，在人類活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入河流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，過(guò)多的水生植物或浮游生物會(huì)消耗大量氧氣，使得水體中溶解氧量下降。因此，春季水體中溶解氧在產(chǎn)氧與好氧雙重作用下，呈“高-低”以及總體平穩(wěn)的趨勢(shì)。夏季 (7月)氣溫較高且變化較大，藻類等水生植物生長(zhǎng)迅速，加之雨水充足，植物消耗一部分氧氣以及雨水的稀釋作用，導(dǎo)致溶解氧降低以及變化較大。秋季(10月)溫度逐漸降低，且溫度較夏季低，水生植物生長(zhǎng)緩慢，加之雨水逐漸減少，因此溶解氧濃度較春季和夏季偏高，且變化不大。冬季 (1月)為枯水季節(jié)，氣溫較低，植物生長(zhǎng)緩慢，但河流周邊人類活動(dòng)較少，對(duì)河流水質(zhì)影響也較小，因此溶解氧濃度介于秋季與春、夏季之間。因此，水體中溶解氧濃度除受溫度影響外，水生植物生長(zhǎng)以及人類活動(dòng)也是影響其濃度變化的重要因素。

3 結(jié)論與討論

根據(jù)近年西充河自動(dòng)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)結(jié)果分析，該河段水體中DO濃度超標(biāo)率較大，可能的原因主要為人類活動(dòng)的影響引起藻類及其他浮游生物的大量繁殖。除DO外，該斷面水體中IMn和NH3-N也常有超標(biāo)現(xiàn)象，根據(jù)汛期與非汛期DO與IMn和NH3-N的含量變化關(guān)系可推斷，西充河水質(zhì)污染具有明顯的非點(diǎn)源污染特征。

從該斷面水體中DO季節(jié)變化特點(diǎn)及影響分析可知，春季水體中溶解氧量迅速下降。夏季溫度較高，秋冬季節(jié)水體中溶解氧量較春季和夏季均較多。因此，春季為控制河流非點(diǎn)源污染導(dǎo)致溶解氧降低的最佳季節(jié)。

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［5］GB3838-2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［6］中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法(試行)［Z］.環(huán)辦［2011］22號(hào).