西充河自動監測斷面氨氮含量季節性變化分析

蔡金王++何虎軍++金松

摘要：選取西充河自動監測斷面 2014～2016年的氨氮 （NH3-N）自動監測數據，對氨氮季節變化規律及影響水體中氨氮濃度的因素進行了分析研究。結果表明：其濃度在春季變化幅度最為明顯，具有明顯的非點源污染特征，在時間尺度上和溶解氧（DO）呈現良好的負相關性。以此為依據，提出了可行的水污染治理策略，以使河水達到規定水質類別的重要目的。

關鍵詞：氨氮；自動監測；季節性變化

中圖分類號：X824

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）12008302

1引言

氨氮作為地表水質的一個重要指標，其含量高低直接體現了水體污染的程度，氨氮污染的直接后果是導致水體富營養化，影響水生生物活動，威脅到人、畜飲用水安全，惡化了人類的生存環境。水環境中的氨氮主要存在兩種去除和轉化的途徑，一種是硝化反硝化過程，這一過程中氮經過硝化作用轉化為亞硝酸鹽氮，再轉化為硝酸鹽氮，硝酸鹽氮進而通過反硝化作用轉化成氮氣釋放到大氣而離開水環境；另一種是藻類等水生生物進行的同化作用，無機氮作為營養鹽被生物生長利用而從水體中去除[1]。

西充河是嘉陵江中游西岸的一級支流，發源于南充市西充縣境內，主要由虹溪河和龍灘河兩條小河匯集，流經西充縣、嘉陵區和順慶區境，從南充市主城區、西部匯入后穿城后匯入嘉陵江。西充河全長 121 km，全流域面積450 km2，流域內有29個場鎮、205個村和32萬人口[2]。該流域集生活污染、工業污染、農業面源污染一體，其中以城鎮面源污染和農業面源污染比重較大。據近幾年調查與監測資料顯示，該河流富營養化較嚴重，屬嘉陵江流域主要污染河流之一。

為發揮水質在線監測預警作用，盡早發現西充河匯入嘉陵江前的水質異常變化，在西充河匯入嘉陵江處約2000 m建有水質自動監測站西充河水站。為了更好地了解西充河水體中氨氮的變化規律，并為水體污染綜合防治及提高水質類別供科學依據，選取了西充河自動監測斷面2014～2016年的監測數據，進行統計與分析。

2監測內容與方法

該水站主要是對五參數 （水溫、pH、DO、電導、濁度）、IMn和氨氮 （NH3-N）進行 1 次/h 在線監測，從而為防止下游水質污染迅速做出預警預報，及時追蹤污染源，進而為環境管理決策服務。西充河水站自動監測項目、監測方法、儀器名稱及參數詳見表 1。

3數據分析

2014～2016年西充河自動監測斷面氨氮在線監測數據變化圖1。

按照季節將2014～2015年數據分為春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12～次年2月）4組，各季節氨氮含量取其平均值，見表2。

4結論與成因分析

4.1西充河玉帶自動監測斷面氨氮變化總體趨勢

由表2可知，西充河玉帶自動監測斷面氨氮含量季節性差異顯著，且春季的氨氮含量顯著高于其他季節的氨氮含量，其次為夏季，而秋季和冬季的氨氮含量相對較低。該河流規定的水質類別為Ⅲ類，其氨氮標準限值為1.0 mg/L，此斷面春季容易發生氨氮超標現象，污染治理工作應著重在春季進行

4.2徑流量對西充河斷面氨氮變化的影響

夏秋季雨量充沛，斷面徑流量較大，對水中氨氮的含量有明顯的稀釋作用。多年觀測數據表明，西充河不同季節徑流量差異顯著，且夏季的徑流量顯著大于其他季節的徑流量，其次為秋季，而春季和冬季的徑流量明顯較小。同一時期徑流量的大小與氨氮含量表現出明顯的反相關關系，因此可以確定徑流量大小對氨氮含量有明顯的影響。

4.3水生植物及水中微生物對氨氮的影響

在汛期來臨之前的冬春季節，雨水較少，河流水質凈化能力較弱，而溫度逐漸上升，水生植物等生長加速，DO含量在前期也隨之增長，而后大量水生植物又消耗水體中的氧氣從而DO含量降低，水中的一些微生物（如硝化細菌）的活性減弱，硝化反應不受高溶氧濃度所抑制，而低溶氧濃度則具有明顯的抑制作用[3，4]，同時有研究者認為[5]，氨氮大部分是通過硝化和反硝化作用的連續反應而去除的，一旦這兩個連續過程不能順利進行，氨氮去除效果就不理想。DO含量降低，對水中的氨氮的降解作用也隨之減弱，水體中的氨氮濃度在此時迅速增長。進入夏季后，水生植物大量生長繁殖，水生植物生長繁殖過程中吸收和利用水中的氨氮作為氮源，在一定程度上降低了水體中氨氮的含量，隨著溫度進一步升高，水體中大量動植物的消耗，水體中 DO 含量仍維持在較低水平，在水生植物同化和水流稀釋的雙重作用下使水體中NH3-N濃度得以降低。同時，汛期結束時，DO含量逐漸增加，河流水體中NH3-N含量逐漸降低。由上述分析得知，西充河水質污染具有明顯的非點源污染特征，氨氮含量在時間尺度上和溶解氧呈現良好的負相關性關系。西充河玉帶自動監測斷面2016年NH3-N與DO的含量變化關系和相關性見圖2及表3。

4.4西充河斷面NH3-N季節內變化特點及影響因素

通過計算 2016年西充河斷面 4 季代表月份NH3-N每日監測結果的相對平均偏差得出，春、夏、秋、冬代表月份的相對平均偏差分別為98.1%，62.6%，58.9%和43. 7%，即該斷面水體中NH3-N濃度在春季的變化幅度最大，夏季次之，秋季和冬季變化不大。具體來看，春季（4 月），溫度適宜，人類活動最頻繁的時候，在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養物質大量進入河流水體，同時春季最適宜藻類等水生植物的生長，水生植物的同化作用消耗掉一部分營養鹽，同時過多的水生植物或浮游生物會消耗大量氧氣，硝化活性減弱，伴隨溶解氧量下降水體中NH3-N濃度在春季呈現“低-高”的總體趨勢。夏季 （ 7 月） 氣溫較高且變化較大，藻類等水生植物生長迅速，加之雨水充足，植物消耗一部分氧氣，硝化速率仍在較低水平，但在同化作用和雨水稀釋協同作用下，水體中NH3-N濃度較春季有明顯下降但仍高于秋冬季節。秋季 （ 10 月） 溫度逐漸降低，且雨水較少，水生植物生長放緩，經歷過一個適應期后溶解氧含量穩步上升，NH3-N濃度也隨之下降趨于平穩。冬季 （ 1 月） 為枯水季節，氣溫較低，植物生長緩慢，但河流周邊人類活動較少，對河流水質影響也較小，因此NH3-N濃度最低。因此，水體中NH3-N濃度除受人類活動影響外，水生植物生長以及溶解氧含量也是影響其濃度變化的重要因素。

5對策與建議

氨氮是西充河最主要的污染物，在該河流當前采用高錳酸鹽指數與氨氮雙因子評價水質達標的情況下，水體氨氮污染治理的成敗直接關系到該水功能區水質是否達標，積極開展西充河水體氨氮污染治理迫在眉睫。

（1）開展水體污染治理，必須依法監管。必須加強排污口監管力度，建立入河排污口長效管理機制。開展入河排污口普查登記、嚴格執行入河排污口設置審批制度、加強入河排污口巡查和執法力度等各項工作。

（2）開展水體污染治理，必須科學監管。一方面，要摸清西充河水體納污能力，從總量上嚴格控制入河氨氮排放量。另一方面，在排放監管上，不光要關心入河廢水的氨氮濃度，還要關注受納水體的實際情況和所處的季節，嚴禁在春、夏兩季向西充河排放氨氮廢水。此外，必須控制死水區的形成，提高河流的溶解氧濃度，以便于氨氮的轉化。

參考文獻：

[1]

俞盈.水體屮三氮轉化規律及影響因素研究[J].地球化學，2008（6）：565～571.

[2]段慧，張丹，范力，等. 西充河自動監測斷面表層溶解氧季節變化及影響分析[J].四川環境， 2015， 34（5）：72～75.

[3]Stenstrom，M K Poduska and R A. The effect of dissolved oxygen concentration on nitrification[J]. Water Res，1980（14）：643～649.

[4]Haug R T， McCarty P L. Nitrification with the submerged filter[J].W .P.C.Fed， 1972（4）：2086～2102.

[5]李科德， 胡正嘉.蘆葦床系統凈化污水的機理[J]. 中國環境科學， 1995， 15（2）： 140～144.