強力治水背景下溫瑞塘河主河道水質調查

胡如意，梅鶴，商栩，王振峰，黃宏，廖忠鷺*

(1.浙江竟成環保科技有限公司，浙江 溫州 325035； 2.浙南水科學研究院，浙江 溫州 325035；3.浙江省流域水環境與健康風險研究重點實驗室，浙江 溫州 325035)

由于環境保護長期滯后于經濟增長，水環境污染已成為制約我國許多地方經濟社會可持續發展的瓶頸之一。自2015年《水污染防治行動計劃》(“水十條”)實施以來，全國各地以前所未有的力度開展水環境綜合整治[1-2]。2013年以來，浙江省以壯士斷腕的決心，全面展開“五水共治”(治污水、防洪水、排澇水、保供水、抓節水)，先后開展了“清三河”(治理黑河、臭河、垃圾河)行動、剿滅劣Ⅴ類水體行動、“污水零直排區”建設行動等[3]。據統計，浙江省在2017年實施的剿滅劣Ⅴ類水體工程超過1萬項，“十三五”期間全省清淤量已完成3.5億t。經過不懈努力，我國的水環境質量整體上得到顯著改善，并探索出“河長制”“湖長制”等富有特色、符合我國實際的長效機制[4]。

水環境綜合治理是系統性的工程，需要投入大量的人力、物力和財力，一旦失敗或者后續維護失效將導致無法挽回的損失[5-7]。例如，為籌辦2010年亞運會，廣州投入巨資發起空前的治水工程，但是后來河涌水質又重新惡化。無獨有偶，2015年，杭州18條摘帽黑臭河水質反彈，引起社會各界的強烈反響。在剿滅劣Ⅴ類水體工程完成之后，河流水質是否有所改善？當前水污染防治仍然存在什么問題？如何防止水質反彈？只有直面這些問題，才能為進一步推進平原河網水污染防治工作提供決策依據。為此，以溫瑞塘河為例，在其主河道上設置6個水質監測點，于2017—2019年對氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、高錳酸鹽指數(KMnO4)等主要水質指標進行逐月監測，分析水質的空間變異性和季節變異性，提出相應的提升對策，旨在為進一步改進水污染防治工作提供決策依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

溫瑞塘河流域位于浙江省溫州市，全流域面積700 km2，水域面積22 km2，干河長20 km，大小支流約1 000條，河網總長度450 km，是典型的平原河網之一。溫瑞塘河流域位于中亞熱帶季風氣候區，冬夏季風交替顯著，四季分明，年均氣溫17～19 ℃，多年平均降水量1 800 mm。由于環境保護長期滯后于經濟增長，流域內污染直排、河道淤積等現象較為突出，導致河流水質惡化、河流生態系統健康遭受破壞，許多河道變成黑臭河[8]。經過多年的綜合整治，特別是2013年以來全面推進“五水共治”，流域水環境質量得到較大改善，但要實現水質的根本性改善仍任重道遠。

1.2 數據來源

在溫瑞塘河主河道(梧田街道至南白象街道)，由北向南共設置6個水質監測點(圖1)。于2018年逐月進行水質監測，監測項目包括pH、KMnO4、NH3-N、TP和溶解氧(DO)共5項，分別參照GB/T 6920—1986、GB/T 11892—1989、HJ 535—2009、GB/T 11893—1989和GB/T 7489—1987規定的方法進行。土地利用分布圖系清華大學提供的FROM-GLC 2017v1數據(http://data.ess.tsinghua.edu.cn/fromglc2017v1.html)，時間為2017年，空間分辨率30 m。根據研究需要和研究區域實際情況，將土地利用重分類為農用地、林地、建設用地、水域和其他共5類(圖1)。

圖1 研究流域的土地利用和水質監測點

2 結果與分析

2.1 河流水質基本特征

為從整體上了解研究河段的水質狀況，對研究河段5個水質項目的逐月監測結果進行描述統計(表1)。研究河段TP、NH3-N、KMnO4和DO的平均值分別為0.16、1.50、2.45、5.32 mg·L-1，對照《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)，分別符合Ⅲ類、Ⅲ類、Ⅱ類和Ⅲ類水質的限量要求。同時，對每個水質項目的監測結果進行評價，計算其水質類別構成(表2)。結果表明：TP以Ⅲ類為主，比例為67%；NH3-N以Ⅴ類和Ⅳ類為主，比例分別為46%和36%；KMnO4以Ⅱ類為主，比例為69%；DO以Ⅲ類和Ⅳ類為主，比例分別為43%和35%。pH的變異系數僅為4%，指示其時間變異較小，其余水質項目的變異系數在18%～34%，指示具有中等程度的時空變異。總的來說，該主河道已從整體上消除了劣Ⅴ類水體，目前主要污染物是NH3-N，有6%的比例為劣Ⅴ類水體。2017年，浙江省深化推進“五水共治”，開展全面剿滅劣Ⅴ類水攻堅戰[9]。本研究對溫瑞塘河主河道水質的實測結果也在一定程度上反映了當地的水污染防治成效。

表1 研究河段各水質項目的描述性統計

表2 研究河段各水質項目的水質類別構成

2.2 河流水質的空間差異性

由于土地利用、污染來源、水文條件等存在空間異質性，河流水質的空間異質性是普遍存在的[10-11]。為了解研究河段水質的空間差異性，統計各水質監測點各水質項目的年均值，并對照《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)進行水質評價。在6個監測點中，TP和KMnO4分別全部符合Ⅲ類和Ⅱ類水質要求，NH3-N分別有2個和4個監測點符合Ⅳ類和Ⅴ類水質要求，DO分別有1個和5個監測點分別符合Ⅳ類和Ⅲ類水質要求(表3)。在不考慮NH3-N的情況下，所有水質監測點的水質基本上符合或優于Ⅲ類水質要求；在考慮NH3-N的情況下，研究河段以Ⅴ類水質為主。使用單因素方差分析對各個水質監測點的各項水質指標均值進行比較。結果發現，S5的TP濃度顯著高于S6，S3的DO濃度顯著大于S1，除此之外，相同水質項目在不同水質監測點之間不存在顯著性差異。總的來看，該主河道的水質空間差異性不顯著。

表3 各水質監測點各水質項目的年均濃度和水質類別

2.3 河流水質的季節差異性

河流徑流量受降水量影響，同時降雨-徑流也決定著地表污染物，特別是面源污染物的遷移入河過程[12]。一般地，以點源污染為主的河流枯水期污染程度較大，以面源污染為主的河流豐水期污染程度較大[13]。為檢定河流水質是否存在季節差異性，統計了研究河段各項水質項目的月平均濃度，以及研究區域當年的月降水量，一并進行比較(表4)。皮爾遜(Pearson)相關性分析結果(表5)表明，DO濃度與月降水量存在顯著的正相關關系(r=0.618，P<0.05)，而其余水質項目與月降水量并無顯著相關性。此外，DO濃度與NH3-N濃度之間存在顯著的負相關關系(r=-0.676，P<0.05)。在降水量充沛的季節，河流徑流量增加，有利于提升水體DO濃度[14-15]。DO濃度的增加，在一定程度上促進了硝化作用，有利于削減NH3-N[16-17]。鑒于月降水量與TP、NH3-N和KMnO4不存在顯著的相關性，初步判定該河段受點源污染和面源污染的綜合影響。

表4 研究河段2018年各水質項目月均濃度和研究區域當月降水量

表5 研究河段各水質項目月均濃度與研究區域當月降水量的相關性

3 小結與討論

本研究表明，經過“清三河”行動、剿滅劣Ⅴ類水體行動、“污水零直排區”建設行動等，溫瑞塘河主河道水質得到了改善，已基本消除劣Ⅴ類水體。溫瑞塘河主河道水質空間差異不顯著。分析其原因，可能是平原河網水系連通，導致不同河道之間存在交叉污染。溫瑞塘河主河道水質季節差異亦不顯著。分析其原因，可能是因為該區域受到多種污染源的復合污染。因此，防止溫瑞塘河水質反彈是未來的工作重點之一。

自2013年以來，溫州市積極推進“五水共治”，先后開展了“清三河”行動、剿滅劣Ⅴ類水體行動、“污水零直排區”建設行動等。本文在剿滅劣Ⅴ類水行動完成的背景下，對溫瑞塘河主河道進行持續1 a多的逐月水質監測，經過分析，主要得出3點結論。第一，研究河段已達成水質改善目標。水質監測結果表明，研究河段整體上消除了劣Ⅴ類水體，目前的主要污染物是NH3-N，但也僅有6%的比例為劣V類。這在一定程度上體現了當地水污染防治的成效。第二，研究河段水質空間異質性不顯著。水質評價結果和均值比較結果均表明，該主河道的水質空間差異性不顯著。分析其主要原因，可能是平原河網存在河道密集交錯、水流流向不定等特點，不同河段之間存在顯著的水力連通性，不同河段之間的污染能夠相互影響[18-19]。這意味著，如果只從局部上對個別河道進行治理，而不同時對相連河道進行治理，治理效果將會大打折扣。第三，研究河段水質的季節差異性不顯著。相關性分析結果表明，TP、NH3-N和KMnO4的月平均濃度與月降水量間不存在顯著的相關性。分析其主要原因，可能是研究河道周邊地區污染源比較復雜，工業用地、新建住宅區、城中村、農用地等多種用地并存，污染來源復雜，這也意味著其治理難度較大[20-21]。總的來說，隨著《水污染防治行動計劃》的推進，當地投入了大量的人力、物力和財力開展水污染防治工作，在很大程度上改善了水質，如何防止水質反彈將是未來水污染防治的工作重點之一。

平原河網地區的水污染防治歷來都是難題。平原河網治水之難，難在人口密集、地勢平坦、河網眾多、污染源強度高、水體交換能力弱、水環境容量小、生態補水缺乏等[18,22-23]。為此，針對平原河網水質的實際情況和未來水質改善的需要，特提出以下對策建議。第一，堅持連片治理。以往的水污染治理工程大多以單一河道為施工范圍，相互獨立實施，呈離散化特征。正在治理的河道受附近未治理河道的影響，導致治理效果大打折扣。未來的水污染防治工作，應以片區或子流域為單位，堅持連片治理。第二，堅持水陸共治。以往的水污染治理工程主要針對河道本身展開。在岸上污染源尚未得到根本性控制的情況下，僅僅針對河流本身開展治理工程，只能達到治標的效果。因此，要開展水陸協同治理，才能實現水質的根本性改善。第三，注重生態恢復。現有河流生態治理主要側重于水環境因子的改善，對水體的生態修復還未給予足夠的重視。應采取“外源污染控制—河流水質提升—河流生態功能恢復”的綜合治理措施，以實現水質提升和生態恢復的協同。未來，要注重河流的生態功能恢復，重點研究水生植物、水生動物和微生物生態系統恢復技術，并使之形成良性關系，在恢復河流生態健康的同時穩步改善水質。第四，完善長效機制。鞏固治水成果離不開長效機制的建立和完善。實際上，各地歷來重視河道治理工程的長效管理。例如，2015年，浙江發布《關于進一步落實“河長制”完善“清三河”長效機制的若干意見》，對推進治水工作和鞏固治水成果發揮了重大作用。但是，“河長制”主要聚焦于人力，今后還要重視相應的科技支撐，基于水質實時監測、污染實時監控、突發污染溯源等關鍵技術，建立智能的長效維管系統，以進一步完善長效機制。