河道水環(huán)境污染及重金屬與有害藻類特征分析

王禹天　孫映宏　薛慶云　丁新峰　何曉麗　徐正浩

摘要：杭州典型河道備塘河8個(gè)水樣采集點(diǎn)的重金屬監(jiān)測(cè)含量不超標(biāo)。河道內(nèi)陸4個(gè)水體的藻類檢測(cè)表明，藍(lán)藻頻發(fā)的水體微囊藻為優(yōu)勢(shì)種，水體藻類種類多。杭州運(yùn)河段拱宸橋水質(zhì)檢測(cè)斷面，2008年總磷、氨氮處于Ⅱ～Ⅲ類水水質(zhì)水平，但溶解氧也為劣V類水水質(zhì)水平，有機(jī)污染物處于Ⅱ～Ⅲ類水水質(zhì)水平。10年間，運(yùn)河拱宸橋水質(zhì)檢測(cè)斷面，總磷、氨氮和溶解氧提升1個(gè)水類水質(zhì)水平，而高錳酸鹽指數(shù)仍處于同一水質(zhì)水平，但同比下降了34.2%。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境污染；重金屬；水質(zhì)；藻類

中圖分類號(hào)：X502 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）06-0172-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.103

Abstract： The concentrations of heavy metals in 8 water samples collected from typical rivers in Hangzhou are not exceeding the standard. Algal detection of 4 water bodies in inland river indicates that the algal bloom frequently occurs in aquatic Microcystis. In the Hangzhou canal section of the canal section of the arch Chen bridge， the total phosphorus and ammonia nitrogen in 2008 are in class II to III water quality， but dissolved oxygen is also the inferior V water quality level， and organic pollutants are in class II to III water quality level. In the past 10 years， the water quality of the canal arch Chen bridge was measured by the total phosphorus， ammonia nitrogen and dissolved oxygen in 1 water quality levels， while the permanganate index was still at the same water quality， but decreased by 34.2%.

Keywords： water ：Pollution； Heavy metals； Water quality； Algae

河道水質(zhì)污染是復(fù)合污染綜合作用的結(jié)果。提升河道水體水質(zhì)，恢復(fù)河道水體的自凈能力，需要有效消除水體營養(yǎng)鹽、有機(jī)污染物等污染物，才能有效凈化水體。本文以杭州市河道水體為研究對(duì)象，對(duì)水體重金屬、有害藻類，以及水體營養(yǎng)鹽和有機(jī)污染物等展開了研究，解析了10年間河道水體質(zhì)量的改變趨勢(shì)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

以杭州市上塘河片的備塘河、運(yùn)河片拱宸橋監(jiān)測(cè)斷面等水體為研究對(duì)象，測(cè)定河道水體的重金屬、營養(yǎng)鹽和有機(jī)污染物等含量；以浙江大學(xué)華家池內(nèi)陸水池等為研究對(duì)象，檢測(cè)水體的有害藻類種類和數(shù)量，并明確優(yōu)勢(shì)種群。

1.2 研究方法

1.2.1 水樣采集及固定

河道水樣采集時(shí)，pH和DO現(xiàn)場測(cè)定；氨氮、總氮、總磷、COD和高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定水樣用硫酸固定；重金屬分析水樣用硝酸固定[1]。

1.2.2 水樣營養(yǎng)鹽含量測(cè)定方法

氨氮（NH4-N）用納氏試劑分光光度法；總氮（TN）用堿性過硫酸鉀消解紫外線分光光度法；總磷（TP）用鉬銻抗分光光度法[1]。

1.2.3 水樣有機(jī)污染物含量測(cè)定方法

化學(xué)需氧量（COD）采用重鉻酸鉀法；高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）采用酸性法[1]。

1.2.4 水樣重金屬含量測(cè)定方法

汞（Hg）、砷（As）和總鉻（Cr）采用冷原子熒光法；銅（Cu）、鋅（Zn）、鎘（Cd）和鉛（Pb）用原子吸收分光光度法[1]。

1.2.5 藻類種類和數(shù)量測(cè)定方法

藍(lán)藻等藻類采用細(xì)胞計(jì)數(shù)法 [2-3]。內(nèi)陸河道水域等水體水樣取樣后，靜置24h，濃縮或稀釋到一定體積，用膠頭滴管取一滴（約0.05mL）置于載玻片上，在10×40倍顯微鏡下，觀察藍(lán)藻等浮游生物的形態(tài)，并計(jì)數(shù)[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 河道水體重金屬含量

原子吸收分光光度法及冷原子熒光法等對(duì)杭州備塘河不同河段采集的10個(gè)水樣的重金屬含量研究表明，河道水體中的重金屬含量，依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值》（GB3838-2002），Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb等6個(gè)測(cè)定元素，含量低或未檢出，達(dá)到地表水I類水水質(zhì)水平，而Hg處于III類水水質(zhì)水平（表1）。

2.2 河道水體藻類種類和數(shù)量

藍(lán)藻頻發(fā)或易發(fā)的浙江大學(xué)華家池校區(qū)的4個(gè)內(nèi)陸水體，檢測(cè)到的藻類種類和數(shù)量存在明顯差異（表2和表3）。藍(lán)藻頻發(fā)的華家池主水體和付池藍(lán)藻密度最大，并隨氣溫變暖，藍(lán)藻密度明顯增加（表2）。與華家池主水體有馬路、綠化帶間隔的泥空塘水體藍(lán)藻密度明顯低于華家池主水體，而遠(yuǎn)離主水體的葫蘆池未檢測(cè)到藍(lán)藻（表2）。

華家池水體主池中檢測(cè)到的藻類種類最多，包括色球藻科（Chrococcaceae）微囊藻屬（Microcystis Kützing）的微囊藻（藍(lán)藻）（Microcystis）、藍(lán)菌科（Cyanobacteriaceae）藍(lán)桿藻屬（Cyanothece Komárek）的藍(lán)桿藻（Cyanothece aeruginosa （N?geli） Komárek），念珠藻科（Nostocaceae）念珠藻屬（Nostoc Vaucher ex Bornet et Flahault）的喜鈣念珠藻（Nostoc calcicola Brébisson ex Bornet et Flahault），聚球藻科（Synechococcaceae）棒膠藻屬（Rhabdogloea Schr?der）的史氏棒膠藻（Rhabdogloea smithii （R.Chodat et F.Chodat） Komárek），以及平裂藻科（Merismopediaceae）集胞藻屬（Synechocystis sp.）的極小集胞藻（Synechocystis minuscula Woronich）等藻類，并以微囊藻為優(yōu)勢(shì)種（表3）。華家池水體付池檢測(cè)到微囊藻、藍(lán)桿藻、史氏棒膠藻等3種藻類，也以微囊藻為優(yōu)勢(shì)種，而泥空塘僅檢出微囊藻，葫蘆池未檢測(cè)到藻類（表3）。

2.3 運(yùn)河拱宸橋水質(zhì)檢測(cè)斷面10年間的演變趨勢(shì)

2008年7月，運(yùn)河拱宸橋水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的氨氮和總磷處于Ⅲ～V類水水質(zhì)水平，但DO處于劣V類水水質(zhì)水平（表4）。2017年7月，運(yùn)河拱宸橋水質(zhì)檢測(cè)斷面的水體的各項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目，明顯優(yōu)于2008年7月檢測(cè)的水體水質(zhì)水平（表4）。10年間，總磷、氨氮和DO水平均上升到Ⅱ～Ⅲ水平，總磷和氨氮分別削減了34.9%和58.5%，同時(shí)，DO提升了258.1%（表5）。運(yùn)河水質(zhì)檢測(cè)斷面水體營養(yǎng)鹽水平10年間優(yōu)化了1個(gè)等級(jí)水平。

2.4 水體有機(jī)物污染指數(shù)

運(yùn)河拱宸橋水質(zhì)檢測(cè)斷面高錳酸鹽指數(shù)2個(gè)年度測(cè)定的數(shù)據(jù)均處于I～Ⅱ水平，說明運(yùn)河段河道水體有機(jī)污染物相對(duì)較低（表5）。與2008年相比，2017年高錳酸鹽指數(shù)下降了34.2%，說明有機(jī)污染物逐步減少，水體水質(zhì)進(jìn)一步趨好。

3 討論

備塘河河道水體，重金屬含量不超標(biāo)，測(cè)定的多數(shù)重金屬與孫映宏、劉亞修等研究人員的研究結(jié)果基本吻合，其中孫映宏的研究結(jié)果為Hg超標(biāo)，而劉亞修的報(bào)道為Hg和六價(jià)鉻超標(biāo)[5-6]。本研究結(jié)果與錢天鳴研究報(bào)道的研究結(jié)果差異較大，錢塘江干支流存在Zn、Pb和六價(jià)鉻污染[7]。

藍(lán)藻暴發(fā)在很大程度上是由水體富營養(yǎng)化造成的，而水體中藻類的種類和群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)、水環(huán)境、水生植物群落結(jié)構(gòu)等關(guān)系密切。杭州西湖檢測(cè)到了浮游藻類179種，其中藍(lán)藻為優(yōu)勢(shì)種，優(yōu)勢(shì)種與本研究相仿[8]。西湖不同湖區(qū)藻類密度具有差異性，外湖和北里湖藻密度高，為（302～375）×104個(gè)/g，其中放射針桿藻（Synedra actinastroides Lemmermann）占總藻量的41.2%～52.8%；西部3個(gè)湖區(qū)，藻密度低，僅為外湖和北里湖的1/8～1/3；三潭印月內(nèi)湖僅檢測(cè)出靜水隱桿藻（Aphanothece stagnina （Sprengel） Boye Petersen）[8]。杭州西溪濕地共檢出的藻類具8門56屬，其中以綠藻門（Cyanophyta）和隱藻門（Cryptophyta）的藻類為優(yōu)勢(shì)種，而微囊藻（藍(lán)藻）為非優(yōu)勢(shì)種，與本研究檢測(cè)到的藻類優(yōu)勢(shì)種存在差異，說明西溪濕地暴發(fā)藍(lán)藻的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小[9]。漓江桂林市區(qū)段藻類的優(yōu)勢(shì)種為綠藻（Scenedesmus obliquus （Turpin） Kützing），而微囊藻（藍(lán)藻）為非優(yōu)勢(shì)種[10]。重慶長江嘉陵江水體藻類中，優(yōu)勢(shì)種為硅藻（Diatom）[11]。可見，不同區(qū)域水體藻類的優(yōu)勢(shì)種存在差異性，明確水體中的藻類種類和優(yōu)勢(shì)種，對(duì)解析藍(lán)藻的暴發(fā)機(jī)制具有重要價(jià)值。運(yùn)河段拱宸橋水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面，10年間溶解氧從劣V類提升到近Ⅱ類水水質(zhì)水平，水體營養(yǎng)鹽水平明顯削減，表征了杭州重要河道水系水質(zhì)不斷趨好。上游河道水體質(zhì)量的不斷提升，很大程度上為下游河道凈水的配入提供了保障。

河道水體有機(jī)污染通常是杭州多數(shù)河道的重要污染源，杭州運(yùn)河拱宸橋水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面高錳酸鹽指數(shù)10年間下降了34%，斷面水質(zhì)水平達(dá)到II類水水平。

4 小結(jié)

河道水體重金屬含量總體風(fēng)險(xiǎn)不大，但不同區(qū)域存在差異性。重點(diǎn)加強(qiáng)Hg等重金屬含量較高河道的監(jiān)測(cè)。同時(shí)，重視河道底泥重金屬清除、無害化處理，可降低河道重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。河道水體藍(lán)藻暴發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)依然存在。杭州運(yùn)河段拱宸橋水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面10年間水質(zhì)有所提升，特別是DO改善明顯。

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收稿日期：2018-05-03

基金項(xiàng)目：浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2016C32083）；杭州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（20120433B13）

作者簡介：王禹天（2001-），男 ，本科，實(shí)習(xí)生，研究方向?yàn)樗|(zhì)監(jiān)測(cè)方法和水體質(zhì)量界定。