太湖西部宜溧河水系水質問題診斷

馮 帥

(國家投資項目評審中心， 北京 100037)

太湖流域是長江三角洲的核心區域，總面積36 895 km2，歷史上一直是我國人口密度最大、工農業生產發達、城鎮化發展最快和經濟發展最強勁的地區之一。太湖流域人口約占全國的3.1%，GDP占全國的8.75%，人均GDP為全國的2.85倍。然而，經濟的快速發展帶來的污染對太湖水質的影響日益明顯[1]，流域內快速發展的城鎮化也對太湖的生態環境造成了不利影響[2]。太湖水質污染直接影響周邊城市的日常生活，進而影響該流域的經濟狀況和可持續發展。2007年太湖發生了震驚全國的藍藻暴發事件，直接影響了周邊無錫等城市的生活供水[3]。近年來，太湖水質問題得到了越來越多的關注[4]，我國每年投入大量的人力財力物力治理太湖，雖初見成效，但富營養化問題仍未根本緩解[5-7]。莊嚴等[8]利用3S技術研究發現太湖水體和底質中TP的分布呈現“西高東低”的規律。代倩子等[9]分析2014—2018年梅梁湖和東太湖的水質監測數據，發現東太湖TP濃度升高趨勢明顯。有學者[10]通過10年來水質數據分析得出太湖各功能分區的主要超標污染因子為TP和TN。在“治湖先治河”的思路下，部分研究[11-14]開始關注出入太湖河流的水質及其與太湖水質的響應關系。

太湖入湖河流主要由湖西區和苕溪區2個部分構成。湖西區主要是宜溧河水系，屬平原河網水系，河流眾多，水網密集，航運發達。苕溪區屬于山區性河流，主要有東、西苕溪兩大支流，河流水系呈樹枝狀。湖西平原河網是向太湖輸入污染負荷的主要地區，湖西平原河網地區水質問題的研究成為熱點。一些研究[15-17]關注湖西宜溧河水系水質狀況及污染輸移過程，也有研究[18-19]關注湖西宜溧河水系酚類內分泌干擾物和多環芳烴的污染風險。李碩等[20]采用SWAT模型對平原河網的水文過程進行了模擬，分析了水文過程對污染物輸移過程的影響。宜溧河水系屬于典型的平原河網，水系錯綜復雜，人口密度極高，同時也是太湖污染的重要來源。現有關于宜溧河水系水質問題的研究多偏重于與富營養化相關的氮磷等污染因子[21]，或是關注多環芳烴等新型污染物，而對宜溧河水系水質問題進行全面診斷的研究相對較少。

本文通過野外采樣檢測和數據處理分析，對宜溧河水系水質問題進行診斷，旨在有效揭示宜溧河水系水質的季節差異性和空間差異性，為該地區水質污染治理提供參考。

1 研究區概況

宜溧河水系發源于茅山山脈，流經溧陽、宜興兩市進入太湖，南部為宜溧山地，西部及西北部為茅山丘陵區，地勢的總體特征表現為南高北低、西高東低。宜溧河水系屬于太湖流域水利分區中湖西區的南部，屬于典型的亞熱帶季風氣候區，呈現冬季干冷、夏季濕熱、四季分明、降水豐沛和臺風頻繁等氣候特點。冬季受西北冷氣團侵襲，盛行西北風，天氣寒冷而干燥；夏季受海洋氣團控制，盛行東南風，水汽豐沛，天氣炎熱而濕潤。宜溧河水系北部與洮湖及滆湖水系相通，流域面積約3 300 km2。宜溧河水系主要河流有淳溧河、宜溧河、北溪河、中河、丹金溧漕河、孟津河及武宜漕河，水系下游分布有西氿、團氿和東氿3個小型湖泊及都山蕩、馬公蕩、陽山蕩、蓮花蕩等湖蕩。

2 研究方法

本研究在宜溧河水系主要河流設置51個水質采樣點，主要分布在淳溧河、宜溧河、中河、北溪河、趙村河、丹金溧漕河、孟津河、武宜漕河以及宜興東氿、西氿周圍河流上。分別于2015年9月(秋季)、2016年2月(冬季)、2016年5月(春季)和2016年7月(夏季)在51個水質采樣點現場采樣。現場每個采樣點采集2個平行水樣，水樣裝入水質采樣瓶，然后放入裝有冰塊的保溫箱保存，并在24 h內送實驗室檢測分析，水樣檢測分析方法參照《水與廢水的監測第四版》[22]。主要分析污染因子有CODMn、NH3-N、硝態氮、亞硝態氮、TN、磷酸根和TP，其中CODMn、NH3-N、TN和TP水質評價標準采用《地表水環境質量標準》(GB3838—2002)，其中TN參考采用湖泊標準，詳見表1。所有污染因子的評價方法采用單因子評價法[23]。水質數據處理分析主要通過SPSS19.0軟件完成。

表1 污染因子評價標準 單位：mg/L

3 結果與討論

3.1 宜溧河水系水質季節性變化特征

不同季節宜溧河水系主要污染因子的監測分析結果如表2所示。春季CODMn、NH3-N、TN、TP、硝態氮、亞硝態氮和磷酸根的平均質量濃度分別為(3.74±0.44)mg/L、(0.77±0.48)mg/L、(3.67±0.86)mg/L、(0.20±0.07)mg/L、(1.68±0.50)mg/L、(0.08±0.05)mg/L和(0.10±0.07)mg/L。采用水質單因子評價法可知，春季宜溧河水系主要污染因子為TN和TP。春季是長江中下游地區農業生產的季節，農業生產活動會導致大量氮磷污染物匯入宜溧河水系，是宜溧河水系TN的主要來源[17]。

表2 不同季節污染因子均值與標準差 單位：mg/L

夏季CODMn、NH3-N、TN、TP、硝態氮、亞硝態氮和磷酸根的平均質量濃度分別為(7.47±0.93)mg/L、(0.79±0.73)mg/L、(2.31±0.85)mg/L、(0.14±0.13)mg/L、(1.02±0.25)mg/L、(0.08±0.06)mg/L和(0.03±0.04)mg/L。采用單因子評價法可知，夏季宜溧河水系主要污染因子和春季相同，TN和TP污染較重。夏季是宜溧河水系豐水期，大量的雨水雖能稀釋污染物濃度，同時也會產生大量的面源污染[24]，可見面源污染可能是夏季宜溧河水系TN和TP污染較重的主要原因。

秋季CODMn、NH3-N、TN、TP、硝態氮、亞硝態氮和磷酸根的平均質量濃度分別為(5.28±0.91)mg/L、(0.57±0.55)mg/L、(3.16±1.35)mg/L、(0.27±0.43)mg/L、(1.87±0.69)mg/L、(0.05±0.05)mg/L和(0.06±0.04)mg/L。采用單因子評價法可知，秋季宜溧河水系主要污染因子和春夏2個季節相同，TN和TP污染程度與春季相當，但較夏季嚴重。

冬季CODMn、NH3-N、TN、TP、硝態氮、亞硝態氮和磷酸根的平均質量濃度分別為(23.16±11.21)mg/L、(1.97±0.97)mg/L、(5.45±1.01)mg/L、(0.06±0.03)mg/L、(2.47±0.28)mg/L、(0.07±0.04)mg/L和(0.02±0.02)mg/L。采用單因子評價法可知，冬季宜溧河水系主要污染因子與其他季節變化較大，CODMn、NH3-N和TN污染嚴重，TP滿足Ⅲ類水水質標準。許朋柱等[15]的研究表明，受多種因素綜合影響，枯水期宜溧河水系水質狀況現惡化趨勢，營養鹽含量有所升高。

從季節差異性角度分析，CODMn和NH3-N兩種污染因子冬季污染程度明顯較春、夏、秋3個季節嚴重，表明宜溧河水系點源污染可能是CODMn和NH3-N污染負荷的主要來源，這與王翊晨等[25]的研究結果一致。春、夏、秋3個季節CODMn和NH3-N濃度較低，基本滿足Ⅳ類水質標準，表明近年來太湖湖西平原河網的污染治理取得了一定效果，下階段建議重點關注枯水期河流有機物污染較重的問題。不同季節TN濃度均超過Ⅴ類水標準，表明TN仍然是宜溧河水系的主要污染因子，冬季和春季TN濃度相對于其他兩個季節濃度稍高，表明點源污染和面源污染均是TN污染的重要來源。不同季節TP的濃度穩定在Ⅲ類水和Ⅳ類水之間，但冬季TP的濃度明顯低于其他季節，可能是因為冬季河流水動力不充分，物理沉降作用降低了TP濃度。

3.2 宜溧河水系水質空間差異性

選取夏季豐水期和冬季枯水期的水質數據對宜溧河水系51個采樣點進行聚類分析，分析宜溧河水系水質污染的空間差異性和空間分布特點。

夏季聚類分析結果將所有采樣點分為三類。第一類采樣點水質污染最嚴重，主要分布在淳溧河、中河、丹金溧漕河、宜溧河等河流上，這些河流流經溧陽市市區，部分河流還是主要航道；第二類采樣點水質污染較第一類采樣點稍輕，主要分布在北溪河、東氿和西汣上下游附近河流上；第三類采樣點水質污染最輕，主要分布在湛瀆港、橫塘河和太滆運河，這類采樣點距離宜溧河水系入太湖口較近，得益于近年來太湖周邊實施一系列水污染治理措施，水質污染問題逐漸緩解。綜合來看，夏季宜溧河水系上游溧陽市附近河流水質污染較嚴重，而下游宜興市附近河流水質污染相對較輕。

冬季聚類分析結果與夏季差別較大，所有采樣點分為三類。第一類采樣點水質污染最嚴重，主要分布在丹金溧漕河、宜溧河等河流上，特點是CODMn濃度較高；第二類采樣點水質污染較第一類采樣點稍輕，主要分布在淳溧河、宜溧河、橫塘河等河流上；第三類采樣點水質污染最輕，主要分布在丹金溧漕河、中河等河流上。綜合來看，冬季宜溧河水系上游溧陽市附近河流水質污染較輕，而下游宜興市附近河流水質污染較嚴重，與夏季空間分布特點剛好相反。

4 結 論

宜溧河水系水質存在季節性差異，CODMn和NH3-N濃度冬季顯著高于其他季節；不同季節TN濃度變化不明顯，但均超出Ⅴ類水水質標準；TP濃度冬季明顯低于其他季節，但不同季節保持在Ⅲ-Ⅳ類水之間。夏季和冬季宜溧河水系水質空間分布特征存在差異，夏季宜溧河水系水污染較嚴重的河流主要分布在上游溧陽市附近，下游宜興市附近河流水污染較輕；冬季則剛好相反。