顧振鋒,王沛芳①,陳 娟,胡 斌,錢 進(jìn),婁明月

(1.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210098;2.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇 南京 210098)

引江濟(jì)太工程是緩解太湖富營(yíng)養(yǎng)化,確保區(qū)域水質(zhì)安全的重要舉措,工程實(shí)施后對(duì)太湖水質(zhì)尤其是貢湖灣區(qū)域水質(zhì)改善起到了一定積極作用[1]。調(diào)引的長(zhǎng)江水經(jīng)望虞河進(jìn)入貢湖灣,兩端設(shè)有常熟、望亭水利控制樞紐,其水質(zhì)質(zhì)量對(duì)入湖水質(zhì)達(dá)標(biāo)有直接影響。為確保調(diào)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)入湖,近年來(lái),對(duì)引水后望虞河水質(zhì)變化、調(diào)水方案優(yōu)化研究較多[2-3],但引水水質(zhì)會(huì)受到沿河支流匯入污水的影響,尤其是氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽,是確保調(diào)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)入湖的關(guān)鍵因子。望虞河流程較長(zhǎng),東西兩岸有大量支流匯入,東岸沿線有大小支流51條,全部有閘控制,調(diào)水期大部分處于關(guān)閉狀態(tài),不向望虞河排水;西岸支流兼排區(qū)域澇水,調(diào)水期大部分處于敞開(kāi)狀態(tài)[4]。望虞河西岸屬典型平原河網(wǎng)區(qū),西岸支流與望虞河水量交換頻繁。望虞河西岸仍存在污、廢水直接排放現(xiàn)象,污染源主要為生活污染,其總氮、總磷約占污染負(fù)荷總量的52%以上,氨氮占60%以上[5]。區(qū)域內(nèi)污染物排放量,尤其是NH4+-N和TP排放量,無(wú)法達(dá)到污染物排放總量控制的目標(biāo)[6]。大量污水由支流匯入望虞河,特別是靠近望虞河入湖口望亭立交水利樞紐的西南河網(wǎng)區(qū)在調(diào)水期營(yíng)養(yǎng)鹽大量輸入,對(duì)保障引水水質(zhì)達(dá)標(biāo)有直接影響。但目前對(duì)望虞河西岸支流氮、磷污染現(xiàn)狀研究較為缺乏,因此研究該區(qū)域入河支流營(yíng)養(yǎng)鹽輸入特征及對(duì)望虞河水質(zhì)的影響具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

對(duì)靠近望亭立交水利樞紐區(qū)域的望虞河西岸4條主要入河支流氮、磷及相關(guān)理化指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè),探究研究區(qū)各形態(tài)氮、磷分布規(guī)律,評(píng)價(jià)河流污染狀況,揭示氮、磷分布與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系,進(jìn)一步說(shuō)明入河支流污染物輸入對(duì)望虞河引水水質(zhì)的影響,以期為相關(guān)引水水質(zhì)保障措施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與樣品采集

望虞河連接長(zhǎng)江和太湖,是引江濟(jì)太工程的骨干河流,也是非調(diào)水期太湖入江的重要排水通道。以望虞河西岸緊臨入湖口的4條代表性河流為研究對(duì)象,共設(shè)立23個(gè)斷面進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)(圖1)。其中,伯瀆港為區(qū)域骨干河道,全長(zhǎng)25 km,經(jīng)城市生活區(qū)、村鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū),最后經(jīng)梁鴻濕地匯入望虞河,全河段污染來(lái)源復(fù)雜,共設(shè)8個(gè)采樣點(diǎn)(BDG1～BDG8)。張?zhí)梁訛檫B接伯瀆港與望虞河的中級(jí)河道,自西向東匯入望虞河,全長(zhǎng)約5.1 km,兩岸土地利用類型以農(nóng)業(yè)用地為主,設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn)(ZTH1～ZTH5)。古市橋河由北向南匯入望虞河,全長(zhǎng)約2.3 km,入河口靠近望亭水利樞紐,兩岸土地類型以農(nóng)業(yè)用地為主,設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn)(GSQ1～GSQ5)。徐塘橋河自西向東匯入望虞河,全長(zhǎng)約3.3 km,沿途為工業(yè)區(qū)和村鎮(zhèn)生活區(qū),設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn)(XTQ1～XTQ5)。

分別于2017年11月28—30日(冬季、枯水期)以及2018年3月27—29日(春季、平水期)和6月27—29日(夏季、豐水期)進(jìn)行樣品采集。采樣時(shí),利用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定監(jiān)測(cè)斷面位置,于各監(jiān)測(cè)斷面中點(diǎn)水下0.5 m處采集水樣,裝入2 L聚乙烯塑瓶低溫保存,在24 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室分析,同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)記錄采樣時(shí)水溫、pH、ρ(DO)和電導(dǎo)率(EC)等理化指標(biāo)。

圖1 采樣布點(diǎn)示意Fig.1 Sampling sites diagram

1.2 樣品分析、數(shù)據(jù)處理方法

pH、ρ(DO)和電導(dǎo)率等水體理化指標(biāo)在現(xiàn)場(chǎng)采用HACH便攜式水質(zhì)儀進(jìn)行測(cè)定。其他指標(biāo)測(cè)試方法分別為ρ(TN)采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法,ρ(NH4+-N)采用納氏試劑光度法,ρ(NO3--N)采用紫外分光光度法,ρ(TP)采用過(guò)硫酸鉀消解法,ρ(PO43--P)采用鉬銻抗分光光度法,CODMn指數(shù)采用酸性高錳酸鉀法,ρ(Chl-a)采用分光光度法,具體操作方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[7]。

采用SPSS 23.0和Origin 9.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和圖形制作。采用Pearson相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行各形態(tài)氮、磷與環(huán)境因子間的相關(guān)性分析。采用營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)分法[8],以ρ(TN)、ρ(TP)、CODMn和ρ(Chl-a)為評(píng)價(jià)指標(biāo),計(jì)算得到各斷面水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(EI,IE),并依據(jù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(貧營(yíng)養(yǎng)，IE≤20；中營(yíng)養(yǎng)，20

(1)

式(1)中,En為評(píng)價(jià)項(xiàng)目賦分;N為評(píng)價(jià)項(xiàng)目個(gè)數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 水體理化指標(biāo)及葉綠素a濃度分布特征

pH、ρ(DO)和電導(dǎo)率等理化指標(biāo)以及ρ(Chl-a)會(huì)影響浮游植物及微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的分解利用,從而影響水體中營(yíng)養(yǎng)鹽形態(tài)與分布。4條河流水體pH、ρ(DO)、電導(dǎo)率和ρ(Chl-a)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。

BDG1～BDG8為伯瀆港采樣點(diǎn);XTQ1～XTQ5為徐塘橋河采樣點(diǎn);GSQ1～GSQ5為古市橋河采樣點(diǎn);ZTH1～ZTH5為張?zhí)梁硬蓸狱c(diǎn)。圖2 pH、ρ(DO)、電導(dǎo)率和ρ(Chl-a)變化曲線Fig.2 Changes of pH,DO,conductivity and Chl-a

由圖2可知,3次采樣各監(jiān)測(cè)斷面水體pH值差異較小,pH值在7.3～8.79之間,總體呈弱堿性,各河流沿程無(wú)明顯變化趨勢(shì)。ρ(DO)平均值為10.22 mg·L-1,除徐塘橋河外,其他3條河流各監(jiān)測(cè)斷面ρ(DO)春季總體高于夏季和冬季,而各河流沿程溶解氧濃度變化差異較小。夏季水體生物活動(dòng)強(qiáng)烈,有機(jī)物經(jīng)微生物降解會(huì)消耗水中溶解氧,同時(shí)夏季水溫垂直分層明顯,阻礙了上下層水體溶解氧的垂直交換[9],這可能是造成夏季溶解氧偏低的原因之一。伯瀆港電導(dǎo)率沿程有下降趨勢(shì),各季節(jié)變化趨勢(shì)一致,平均電導(dǎo)率為684.14 μS·cm-1,李秋華等[10]認(rèn)為營(yíng)養(yǎng)鹽濃度是影響水庫(kù)電導(dǎo)率的重要因素,較高的NO3-、NH4+和PO43-濃度對(duì)電導(dǎo)率影響較大。與水庫(kù)相比,富營(yíng)養(yǎng)化河流水體營(yíng)養(yǎng)鹽濃度更高,而伯瀆港ρ(TN)沿程有下降趨勢(shì),這可能是造成其電導(dǎo)率變化的原因。4條河流水體ρ(Chl-a)時(shí)間變化特征均為夏季>春季>冬季,夏季水溫較高,光照充足,造成藻類大量繁殖。各河流ρ(Chl-a)空間分布差異較大,這主要受各斷面水體氮、磷濃度影響。

2.2 水體氮、磷污染現(xiàn)狀

4條河流氮、磷濃度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。由表1可知,伯瀆港、徐塘橋河、古市橋河和張?zhí)梁应?TN)平均值分別為4.93、5.20、2.27和3.78 mg·L-1,這在太湖流域入湖河流水體ρ(TN)變化范圍內(nèi)[11],古石橋河NH4+-N平均濃度高于GB/T 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中V類水標(biāo)準(zhǔn)(2 mg·L-1),伯瀆港和徐塘橋河NH4+-N平均濃度高于Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)(1.5 mg·L-1)。NO3--N為研究區(qū)水體氮素主要存在形態(tài)。望虞河西岸地區(qū)種植業(yè)集約化程度高,化肥施用強(qiáng)度大[5],研究區(qū)土地利用類型以農(nóng)業(yè)用地為主,NO3--N為農(nóng)田氮素流失主要形態(tài)[12],因此農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染是研究區(qū)水體NO3--N的潛在來(lái)源。伯瀆港、徐塘橋河、古市橋河和張?zhí)梁应?TP)平均值分別為0.18、0.23、0.16和0.15 mg·L-1,各河流TP平均濃度差異較小,且基本達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),PO43--P為水體磷的主要形態(tài)。

表1 4條河流氮、磷濃度Table 1 The concentration of nitrogen and phosphorus of four tributaries mg·L-1

2.3 水體氮、磷季節(jié)變化特征

4條河流氮、磷濃度時(shí)間變化特征見(jiàn)圖3。由圖3可知,伯瀆港、徐塘橋河和古市橋河ρ(TN)最大值均出現(xiàn)在夏季,分別為5.35、6.24和3.41 mg·L-1,分別為各自濃度最低季節(jié)的1.24、1.44和2.01倍,冬季4條河流ρ(TN)有所降低。6—7月為太湖流域梅雨季,降雨強(qiáng)度大,地表徑流量增加,而農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染通常由降雨徑流過(guò)程產(chǎn)生,其污染負(fù)荷與降雨強(qiáng)度有較大相關(guān)性[13],因此夏季入河徑流量的增加會(huì)提高入河氮素量,導(dǎo)致水體ρ(TN)升高。同時(shí),夏季水溫較高,有機(jī)氮礦化是沉積物中無(wú)機(jī)氮來(lái)源之一,而沉積物-水界面間氮素礦化潛力非常大,氮素在界面間的遷移會(huì)直接影響上覆水氮素濃度,礦化速率會(huì)隨溫度的升高而提高[14],所以夏季沉積物-水界面間氮素遷移對(duì)水體氮素濃度有一定貢獻(xiàn)。而進(jìn)入冬季枯水期后,地表徑流的減少可能會(huì)導(dǎo)致水體ρ(TN)降低。夏季伯瀆港、古市橋河和張?zhí)梁应?NO3--N)較高,而ρ(NH4+-N)較低,這可能是因?yàn)橄募舅w微生物活動(dòng)強(qiáng)烈,NH4+-N可經(jīng)亞硝化、硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化為NO3--N,NH4+-N無(wú)法積累。

由圖3可知,春季為平水期,春季4條河流ρ(TP)最低,磷形態(tài)以PO43--P為主,而冬季4條河流ρ(PO43--P)均高于春季和夏季。平水期降雨強(qiáng)度較小,入河徑流量較小,因此由雨水沖刷入河的顆粒態(tài)磷較少,進(jìn)入冬季后,春、夏季大量繁殖的水生植物尤其是挺水植物在冬季死亡,植物腐解過(guò)程會(huì)向周圍釋放可溶性營(yíng)養(yǎng)鹽,迅速降低上覆水ρ(DO)[15],這可能會(huì)導(dǎo)致水體ρ(PO43--P)升高,同時(shí)這可能也是冬季4條河流ρ(DO)偏低的原因。徐塘橋河和古市橋河夏季水體ρ(TP)較高,河流水位變化會(huì)影響水體營(yíng)養(yǎng)鹽濃度,影響顆粒物沉積效應(yīng),水位頻繁變動(dòng)會(huì)促進(jìn)沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放[16],夏季降雨強(qiáng)度大,水位變動(dòng)頻繁,這可能會(huì)促進(jìn)沉積物中磷的釋放。

圖3 4條河流氮、磷季節(jié)變化Fig.3 Seasonal variation of nitrogen and phosphorus of four tributaries

2.4 4條河流氮、磷空間變化特征

4條河流氮、磷濃度空間變化見(jiàn)圖4。由圖4可知,4條河流水體氮、磷濃度在沿匯入望虞河方向有一定下降趨勢(shì),其中伯瀆港流程最長(zhǎng),下降趨勢(shì)最明顯,ρ(TN)和ρ(TP)分別由BDG1斷面的8.97和0.33 mg·L-1下降為BDG8斷面的2.63和0.21 mg·L-1。BDG1和BDG2斷面NH4+-N占比較高,BDG3～BDG8斷面NO3--N占比較高且沿程分布差異較小。伯瀆港各監(jiān)測(cè)斷面水體磷素均以PO43--P為主。伯瀆港是研究區(qū)與望虞河聯(lián)通的骨干河道,BDG1和BDG2斷面靠近城市生活區(qū),對(duì)生活污水和工業(yè)廢水收集率較高,區(qū)域污染源以點(diǎn)源為主,兩岸進(jìn)行的護(hù)岸整治對(duì)面源污染也有一定削減作用,因此匯入的點(diǎn)源污染物在水平方向上得到稀釋,氮、磷濃度沿流程呈一定下降趨勢(shì)。BDG1和BDG2斷面靠近城市生活區(qū),生活污水對(duì)水體NH4+-N和PO43--P的高占比有一定貢獻(xiàn);而B(niǎo)DG3～BDG8斷面為農(nóng)業(yè)區(qū),農(nóng)田氮素主要以NO3--N形態(tài)進(jìn)入河道,這可能是區(qū)域水體ρ(NO3--N)較高的原因。

由圖4可知,徐塘橋河各斷面氮素濃度分布差異較大,其中XTQ2斷面ρ(TN)嚴(yán)重超標(biāo),高達(dá)10.07 mg·L-1,XTQ3～XTQ5斷面水體ρ(NH4+-N)呈增加趨勢(shì)。徐塘橋河各斷面ρ(TP)變化較小,TP平均濃度比其他3條河流高,以PO43--P為主。徐塘橋河為自西向東匯入望虞河的小型河流,沿途為工業(yè)區(qū)和村鎮(zhèn)生活區(qū),流速緩慢,污染狀況嚴(yán)重,兩岸有大量生活污水、工業(yè)廢水直排點(diǎn),這些直排點(diǎn)源污染是水體主要氮、磷外源。

由圖4可知,古市橋河氮、磷污染程度在4條河流中最低,沿程ρ(TN)也呈明顯下降趨勢(shì),ρ(TN)和ρ(TP)分別由GSQ1斷面的3.40和0.28 mg·L-1下降為GSQ5斷面的1.53和0.06 mg·L-1,沿匯入望虞河方向水質(zhì)有所改善,各斷面氮形態(tài)以NO3--N為主,磷以PO43--P為主。古市橋河由北向南匯入望虞河,兩岸有少量農(nóng)業(yè)用地,外源氮、磷污染負(fù)荷較輕,水質(zhì)優(yōu)于其他3條河流。

由圖4可知,張?zhí)梁痈鲾嗝娓餍螒B(tài)氮、磷濃度分布相似,氮形態(tài)以NO3--N為主,磷以PO43--P為主。張?zhí)梁邮沁B接伯瀆港與望虞河的中級(jí)河道,張?zhí)梁覺(jué)TQ1斷面起始于BDG4斷面,伯瀆港部分水量匯入張?zhí)梁?張?zhí)梁痈鲾嗝娴?、磷分布特征與BDG4斷面相似,ZTH1～ZTH5斷面ρ(NH4+-N)和ρ(NO3--N)沿程分布差異較小。張?zhí)梁觾砂毒鶠檗r(nóng)業(yè)用地,面源污染分布均勻,而張?zhí)梁应?PO43--P)沿程有下降趨勢(shì),伯瀆港部分來(lái)水匯入張?zhí)梁雍笏w磷濃度沿程得到稀釋,因此伯瀆港磷濃度水平對(duì)張?zhí)梁恿诐舛扔绊戄^大。

根據(jù)《太湖流域水功能區(qū)劃》,望虞河江蘇調(diào)水保護(hù)區(qū)水質(zhì)目標(biāo)為GB/T 3838—2002中Ⅲ類[17]。各河流與望虞河交匯斷面氮、磷分布有一定差異,氮素污染較為嚴(yán)重,4條支流與望虞河交匯的斷面ρ(TN)均超過(guò)V類水標(biāo)準(zhǔn),ρ(NH4+-N)均超過(guò)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),這些高負(fù)荷營(yíng)養(yǎng)鹽輸入對(duì)望虞河調(diào)水水質(zhì)有潛在重要影響。各河流與望虞河交匯斷面水體氮、磷監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,伯瀆港、古市橋河和張?zhí)梁拥貪撛谳斎胄螒B(tài)以NO3--N為主,徐塘橋河以NH4+-N為主。

BDG1～BDG8為伯瀆港采樣點(diǎn);XTQ1～XTQ5為徐塘橋河采樣點(diǎn);GSQ1～GSQ5為古市橋河采樣點(diǎn);ZTH1～ZTH5為張?zhí)梁硬蓸狱c(diǎn)。圖4 河流氮、磷空間分布特征Fig.4 Spatial distribution characteristics of nitrogen and phosphorus

2.5 4條河流富營(yíng)養(yǎng)化特征分析

4條河流各斷面營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分布見(jiàn)圖5。由圖5可知,研究區(qū)91.3%的斷面處于中度富營(yíng)養(yǎng)化水平,空間分布上,各河流沿匯入望虞河方向EI值有所降低,再次說(shuō)明研究區(qū)河流沿匯入望虞河方向水質(zhì)有所改善,但交匯斷面仍處于中度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài),因此需重點(diǎn)控制各河流前段區(qū)域污染,進(jìn)一步改善入河水質(zhì)。

氮、磷是藻類生長(zhǎng)的必要元素,不同藻類在不同氮磷比條件下生長(zhǎng)狀況各不相同,作為水華優(yōu)勢(shì)種的銅綠微囊藻的最佳氮磷比為40∶1[18]。氮磷比在一定程度上能反映水體營(yíng)養(yǎng)物限制性特征,一般而言,氮磷比在10～40范圍內(nèi)較適宜藻類生長(zhǎng)[19]。由圖5可知,除GSQ4斷面外,其他斷面氮磷比范圍均介于10～40之間,這表明研究區(qū)水體較適合藻類生長(zhǎng)。根據(jù)水體營(yíng)養(yǎng)物限制性分類標(biāo)準(zhǔn)[20],n(TN)∶n(TP)≥50(摩爾比,換算成質(zhì)量比約為22.6)為磷限制狀態(tài),n(TN)∶n(TP)≤20(摩爾比,換算成質(zhì)量比約為9.0)為氮限制狀態(tài),其中56.5%的斷面為磷限制狀態(tài),只有XTQ4斷面為氮限制狀態(tài),因此研究區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化防治需注意控制水體磷素尤其是溶解性磷濃度。

BDG1～BDG8為伯瀆港采樣點(diǎn);ZTH1～ZTH5為張?zhí)梁硬蓸狱c(diǎn);XTQ1～XTQ5為徐塘橋河采樣點(diǎn);GSQ1～GSQ5為古市橋河采樣點(diǎn)。圖5 水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和氮磷比分布Fig.5 Distribution of nutritional state index and N/P

2.6 水體不同形態(tài)氮、磷分布影響因素分析

由于硝化、反硝化和礦化等生物化學(xué)作用,各形態(tài)氮素在水體中可相互轉(zhuǎn)化,同時(shí)如pH和ρ(DO)等環(huán)境因子對(duì)水體各形態(tài)氮、磷的遷移轉(zhuǎn)化也有明顯影響[21]。不同形態(tài)氮、磷與部分環(huán)境因子之間的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2。由表2可知,pH與ρ(NO3--N)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),水體中各形態(tài)氮遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程需要特定微生物參與,pH可影響參與微生物的活性。有研究[22-23]表明,pH較低或較高時(shí),硝化作用會(huì)受到明顯抑制,自養(yǎng)硝化細(xì)菌最適生長(zhǎng)pH為6.6～8.0。研究區(qū)水體pH為7.30～8.79,呈弱堿性,在pH較高的斷面,硝化作用被抑制,進(jìn)南明影響水體ρ(NO3--N)。ρ(DO)與ρ(TP)呈顯著正相關(guān)(P<0.05),DO會(huì)影響水-沉積物界面氧化還原狀態(tài),促進(jìn)表層沉積物微生物活動(dòng),增強(qiáng)其對(duì)有機(jī)磷的礦化作用,從而促進(jìn)溶解性磷向水體的釋放[24]。EC與ρ(TN)和ρ(NH4+-N)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),這說(shuō)明NH4+-N等離子形態(tài)氮濃度對(duì)水體EC有一定影響。CODMn與ρ(TN)、ρ(NH4+-N)、ρ(TP)和ρ(PO43--P)均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),這可能是因?yàn)椴糠謹(jǐn)嗝嬗袡C(jī)污染與氮、磷污染具有同源性。ρ(TN)、ρ(NH4+-N)和ρ(TP)與ρ(Chl-a)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),這說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)鹽是影響研究區(qū)水體ρ(Chl-a)的重要因素,由氮磷比可知研究區(qū)56.5%的斷面為磷限制狀態(tài),因此水體ρ(Chl-a)對(duì)ρ(TP)變化更為敏感。而更易被藻類吸收的PO43--P與ρ(Chl-a)相關(guān)性不顯著,這可能是因?yàn)樵孱惿L(zhǎng)與水體溫度和pH等環(huán)境條件聯(lián)系更為密切,同時(shí)各種優(yōu)勢(shì)藻種生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)鹽最適濃度和比例也不同[25]。

表2 各形態(tài)氮、磷與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlations between different nitrogen and phosphorus forms and environmental factors

*表示在α=0.05水平上顯著相關(guān);**表示在α=0.01水平上顯著相關(guān)。

2.7 研究區(qū)氮、磷污染對(duì)調(diào)水水質(zhì)的影響

望虞河西岸河網(wǎng)區(qū)與望虞河存在頻繁的水量交換,汛期西岸河網(wǎng)部分污水經(jīng)望虞河向北排入長(zhǎng)江,而非汛期西岸河網(wǎng)污水經(jīng)望虞河匯入太湖,增加入湖氮、磷負(fù)荷。引江濟(jì)太工程實(shí)施后,調(diào)水期西岸污水的匯入對(duì)望虞河水質(zhì)產(chǎn)生巨大影響,同時(shí)為了控制入湖污染物總量,需控制入湖水量以抬高望虞河水位,這也導(dǎo)致西岸污水無(wú)排放出路,污水在區(qū)域內(nèi)回蕩造成區(qū)域水環(huán)境惡化。

近年來(lái),通過(guò)望虞河引長(zhǎng)江水入太湖的水量逐年上升,太湖流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心及江蘇省水文水資源勘測(cè)局的監(jiān)測(cè)資料顯示,2007年以來(lái),調(diào)水期望亭立交水利樞紐水體ρ(TN)平均值為2.66 mg·L-1，ρ(TP)平均值為0.132 mg·L-1,而同一時(shí)期,太湖貢湖灣水體ρ(TN)平均值為2.70 mg·L-1，ρ(TP)平均值為0.071 mg·L-1,因此磷素是影響調(diào)水水質(zhì)的關(guān)鍵因子。在TN指標(biāo)上,望虞河引水水質(zhì)略優(yōu)于貢湖灣,但徐塘橋河和張?zhí)梁尤牒訑嗝姒?TN)平均值分別為3.41和3.67 mg·L-1,因此徐塘橋河和張?zhí)梁拥氐妮斎雽?duì)調(diào)水期望虞河ρ(TN)達(dá)標(biāo)有一定影響。在TP指標(biāo)上,調(diào)水期望亭立交水利樞紐水體ρ(TP)高于貢湖灣,而徐塘橋河入河斷面ρ(TP)平均值為0.20 mg·L-1,徐塘橋河磷素的輸入可能會(huì)進(jìn)一步提高望虞河ρ(TP)。綜上，支流營(yíng)養(yǎng)鹽的匯入對(duì)望虞河入湖口區(qū)域水質(zhì)有較大影響,同時(shí)研究區(qū)56.5%的斷面為磷限制狀態(tài),磷素尤其是溶解性磷的削減對(duì)控制研究區(qū)水體富營(yíng)養(yǎng)化及保障望虞河引水水質(zhì)有重要意義。望虞河西岸NH4+-N和TP排放量在現(xiàn)有控制措施下無(wú)法達(dá)到排放總量控制目標(biāo),因此應(yīng)針對(duì)西岸河網(wǎng)區(qū)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源和內(nèi)源污染,采取生態(tài)修復(fù)、底泥疏浚等措施進(jìn)一步削減入望虞河氮磷負(fù)荷,重點(diǎn)針對(duì)徐塘橋河、張?zhí)梁尤牒訑嗝娌扇∷|(zhì)強(qiáng)化措施。

3次監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi),研究區(qū)夏季氮、磷污染最嚴(yán)重,夏季采樣時(shí)段為2018年6月27—29日,太湖流域管理局2018年引江濟(jì)太調(diào)水?dāng)?shù)據(jù)顯示,2018年10月23日—12月3日為望虞河向太湖引水的第2階段,筆者研究監(jiān)測(cè)時(shí)段為該次引水期之前,降雨強(qiáng)度的提升加速研究區(qū)支流污水匯入望虞河,而此時(shí)望亭立交樞紐閘門處于關(guān)閉狀態(tài),河流流速緩慢,污染物在區(qū)域內(nèi)蓄積,引水后對(duì)初期引水水質(zhì)產(chǎn)生極大影響。引水后,隨著望虞河水位的提高,西岸河網(wǎng)區(qū)失去排水出路,水體流動(dòng)性變差,高氮、磷負(fù)荷污水在西岸入河口河網(wǎng)區(qū)蓄積,當(dāng)河網(wǎng)區(qū)水位超過(guò)望虞河水位時(shí),大量營(yíng)養(yǎng)鹽輸入望虞河,嚴(yán)重影響調(diào)水水質(zhì)。為保障望虞河引江濟(jì)太工程效率,阻止調(diào)水期望虞河西岸地區(qū)污水進(jìn)入望虞河,同時(shí)解決調(diào)水期望虞河西岸排水出路問(wèn)題,已經(jīng)實(shí)施了走馬塘拓浚延伸工程和望虞河西岸控制工程。但走馬塘拓浚延伸工程實(shí)施后,望虞河西岸南部河網(wǎng)水體流動(dòng)性較差的問(wèn)題并沒(méi)有得到解決[26],因此建議對(duì)西岸南部支流進(jìn)行適當(dāng)調(diào)水、補(bǔ)水,重點(diǎn)針對(duì)水質(zhì)較差的入河河道進(jìn)行補(bǔ)水。水利工程的建設(shè)將不可避免地對(duì)當(dāng)?shù)厮?、水?dòng)力和水環(huán)境質(zhì)量等產(chǎn)生影響,因此在實(shí)施控制工程的基礎(chǔ)上,也要加強(qiáng)望虞河西岸地區(qū)生態(tài)治理,增強(qiáng)水體自凈能力,減小西岸氮、磷污染對(duì)望虞河引水水質(zhì)的影響。

3 結(jié)論

(1)伯瀆港、徐塘橋河、古市橋河和張?zhí)梁应?TN)平均值分別為4.93、5.20、2.27和3.78 mg·L-1,ρ(TP)平均值分別為0.18、0.23、0.16和0.15 mg·L-1,NO3--N和PO43--P分別為氮、磷的主要形態(tài)。

(2)4條河流氮、磷濃度沿匯入望虞河方向呈下降趨勢(shì),但入河斷面各形態(tài)氮、磷濃度仍未達(dá)到區(qū)域水功能區(qū)劃制定的Ⅲ類水質(zhì)目標(biāo)。

(3)研究區(qū)河流營(yíng)養(yǎng)鹽的匯入對(duì)望虞河入湖口區(qū)域水質(zhì)有較大影響,需重點(diǎn)關(guān)注徐塘橋河和張?zhí)梁尤牒訑嗝嫠|(zhì),并加強(qiáng)水體氮、磷，尤其是溶解性磷的削減控制。

(4)研究區(qū)夏季氮污染最嚴(yán)重,伯瀆港、徐塘橋河和古市橋河TN濃度最高值均出現(xiàn)在夏季,分別為各自濃度最低季節(jié)的1.24、1.44和2.01倍。夏季為望虞河調(diào)水期,應(yīng)加強(qiáng)該時(shí)段入河支流的氮素污染防治,削減入河污染物總量。