長江干線航道整治施工期水環境研究分析
——湖廣—羅湖洲及沙洲水道

＊龔智傳 馬一 田棟

（1.湖北星誠檢測技術有限公司 湖北 430223 2.長江航道局長江航道整治中心 湖北 430010）

長江干線武漢—安慶段全長386.5km，在長江航運中發揮重要作用，是長江中上游地區與下游及沿海地區經濟聯系的重要紐帶，也是武漢長江中游航運中心的重要載體，由于航道深度僅有3.5～4.5m，阻礙了吃水較深船舶的通過[1]，一定程度上制約了長江“黃金水道”的發展，為充分發揮長江的航運能力，提出開展長江干線武漢—安慶段航道整治工程。湖廣—羅湖洲及沙洲水道正是長江干線武漢—安慶段航道整治工程中的Ⅰ標段，處于長江中游，上起白滸鎮，下至三江口，全長約29km，左岸屬武漢市陽邏經濟開發區、黃岡市團風縣、黃洲區，右岸屬鄂洲市華容區[2]，生態環境的健康與否直接關系到沿岸的生產與生活，而航運整治工程在施工的過程中難免會對周邊的環境產生影響，導致周邊城市正常生活受到破壞，更會對長江航運事業可持續發展造成影響[3]。

因此，我們于2019年4月—2021年2月在湖廣—羅湖洲及沙洲水道共設3個監測斷面，開展斷面懸浮物（SS）、化學需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、總磷（TP）、氨氮（NH3-N）單因子水質監測；依據監測數據，探究施工期間湖廣—羅湖洲及沙洲水道水環境單因子指標隨時間的變化趨勢，表明湖廣—羅湖洲及沙洲水道水環境狀況及工程施工對周邊水環境的影響，與工程相結合的環保舉措實施效果。

1.研究方法

(1)水樣采集與保存

按照《HJ/T 91-2002地表水和污水監測技術規范》，在湖廣—羅湖洲及沙洲水道的施工區（☆4、☆5、☆6），施工區的上游（☆1、☆2、☆3）以及下游（☆7、☆8、☆9）共設3個監測斷面，每個監測斷面又在斷面的左泓、中泓、右泓布設3條采樣垂線（圖1），對應監測點位為☆1（E114°58′86.65″；N30°58′17.80″），☆2（E114°59′52.76″；N30°58′38.94″），☆3（E114°60′13.13″；N30°58′70.03″），☆4（E114°61′19.49″；N30°56′13.82″），☆5（E114°61′89.92″；N30°5 6′5 3.6 3″），☆6（E 1 1 4°6 2′8 1.9 0″；N30°57′48.15″），☆7（E114°63′30.77″；N30°55′61.58″），☆8（E114°63′68.14″；N30°56′36.21″），☆9（E114°63′94.01″；N30°56′93.43″），每條垂線上取1～2個采樣點（水深＜5m的地方取上層一點，即水面下0.5m；水深在5～10m之間時，取上、下兩層各一點，即水面下和水底上0.5m）。

圖1 水環境監測布點

用自動采樣器采集完水樣后嚴格按照各監測指標相應的聚乙烯或者玻璃瓶中、添加相應的保存劑保存樣品，保存劑的加入量通過pH計確定，所有樣品采集完成后在0～5℃下冷藏保存。

(2)監測指標及評價標準

本次研究選取懸浮物、化學需氧量、五日生化需氧量、總磷及氨氮5個單因子指標，測試方法均按照國家水質監測標準：懸浮物的測定方法《水質懸浮物的測定重量法》（GB 11901-89）（電子天平FA2004N/XCT-244）；化學需氧量的測定方法《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》（HJ 828-2017）（滴定管）；五日生化需氧量的測定方法《水質五日生化需氧量的測定 稀釋與接種法》（HJ 505-2009）（生化培養箱SPX-250B/XCT-265）；總磷的測定方法《水質總磷的測定鉬酸銨分光光度法》（GB 11893-89）（單光束紫外可見分光光度計752型/XCT-214）；氨氮的測定方法《水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法》（HJ 535-2009）（單光束紫外可見分光光度計752型/XCT-214）。

湖廣—羅湖洲及沙洲水道懸浮物指標采用《地表水資源質量標準》（SL 63-1994）中二級標準，其余指標采用《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質標準。

2.結果分析

(1)懸浮物指標分析

懸浮物是衡量水污染程度的指標之一，當水體中的懸浮物濃度過高會對水體中的浮游植物產生抑制作用，如限制光照、競爭營養鹽、促進藻細胞沉降[4]，不利于水體生態環境。長江干線航道整治工程2019年4月—2021年2月施工期間湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面23個監測點懸浮物監測結果如圖2所示，范圍在4～37mg/L，其中2019年9月、10月及2020年1月懸浮物監測結果范圍為25～36mg/L，超過25mg/L的限值要求，這是由于項目部分水上作業及施工船只航行、汛期洪水沖刷而影響工程施工區斷面的水質，但最終懸浮物降低到5～8mg/L；綜上所述，部分標段施工區域水上沉排、拋石、框架作業及施工船只航行、汛期洪水，對區域水環境懸浮物因子存在一定的影響，但經過區域水質沉降及自凈，下游水質斷面懸浮物因子恢復并達到標準限值要求。

圖2 湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面懸浮物監測數據走勢圖

(2)化學需氧量指標分析

化學需氧量是水體受有機物污染程度的代表性指標之一，且“十三五”和“十四五”規劃中，都將COD列為需控制排放總量的污染物指標[5]。由圖3可知，長江干線航道整治工程2019年4月—2021年2月施工區各斷面水環境質量化學需氧量（CODCr）湖廣—羅湖洲及沙洲水道監測結果范圍為：4～17mg/L，其中中游斷面由于施工區受施工及過往船只船舶污水影響，2019年5月、10月，2020年3月、4月監測結果顯示為15～17mg/L，超過Ⅱ類（15mg/L）水質標準限值要求，2020年5月過后斷面CODCr又降至6～10mg/L；綜上可知，2019年4月—2021年2月項目部分施工區域水上沉排、拋石作業對區域水環境化學需氧量因子存在一定的影響，但經過河流的區域水質沉降及自凈，下游水質斷面化學需氧量恢復并達到標準限值要求。

圖3 湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面化學需氧量監測數據走勢圖

(3)五日生化需氧量指標分析

生化需氧量是評價水中有機物污染程度的綜合指標，其值越高，說明水體中溶解氧被消耗的越多，水質更易惡化[6]。由圖4可知，2019年4月—2021年2月施工區各斷面水環境質量五日生化需氧量（BOD5）湖廣—羅湖洲及沙洲水道監測結果為：0.7～3.6mg/L，總體可達到Ⅲ類水質限制標準要求，其中2019年10月、12月，2020年3月因為水環境中游斷面施工區受施工及過往船只船舶污水影響，監測結果為：3.0～3.6mg/L超過Ⅱ類（3mg/L）水質標準限值要求，其他斷面監測點均滿足Ⅱ類水質標準限值要求，最后，據BOD5單因子指標評價斷面單因子水質類別為Ⅱ類；綜上可知，2019年4月—2021年2月項目部分施工區域水上沉排、拋石作業對區域水環境五日生化需氧量存在一定的影響，但影響較小。

圖4 湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面五日生化需氧量監測數據走勢圖

(4)總磷指標分析

總磷是評價水質的重要指標，也是反映水體富營養化程度營養鹽水平的指標之一，在天然水和廢水中的磷以各種磷酸鹽形式存在，總磷是有機磷、無機磷、縮合磷酸鹽的總和，它們存在于溶液、腐殖質、沙泥和水生生物中，當水體磷含量超過0.1mg/L時，藻類會過量繁殖，達到有害程度。由圖5可知，2019年4月—2021年2月施工區各斷面水環境質量總磷（TP）湖廣—羅湖洲及沙洲水道監測結果在0.002～0.10mg/L，在整個施工期間一直穩定保持在Ⅱ類（0.1mg/L）水質標準限值要求內，可知在施工期間，施工區施工作業及過往船只船舶污水對該段水道的TP指標影響較小。

圖5 湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面總磷監測數據走勢圖

(5)氨氮指標分析

氨氮可部分衡量水體中氮營養鹽的水平[7]，可作為衡量水體富營養化程度的指標之一，且是水體中的主要耗氧污染物，對魚類及某些水生生物有毒害。由圖6可知，2019年4月—2021年2月施工區各斷面水環境質量氨氮（NH3-N）湖廣—羅湖洲及沙洲水道監測結果為：0.030～0.825mg/L滿足Ⅲ類（1.0mg/L）水質標準限值要求，其中2019年12月水環境中游斷面施工區受施工及過往船只船舶污水、汛期洪水影響監測結果為：0.621～0.825mg/L超過Ⅱ類（0.5mg/L）水質標準限值要求，其他斷面監測點均滿足Ⅱ類水質標準限值要求；可知，項目的施工/交通船只以及航道內過往船只排放的廢水對河段水質氨氮有一定影響造成個別區域氨氮（NH3-N）偏離峰值，但建設過程中施工斷面的水質氨氮基本在標準限制范圍內，對項目所在區域水環境氨氮指標的污染影響較小。

圖6 湖廣—羅湖洲及沙洲水道斷面氨氮監測數據走勢圖

3.總結

考慮到傳統的工程建設會對環境造成影響，故長江干線航道整治工程采用與生態保護緊密結合的生態固灘等友好型生態工程，在湖廣—羅湖洲河段劉家村高灘守護、沙洲水道左汊護底帶根部護岸采用鋼絲網格護坡，在湖廣—羅湖洲河段牧鵝洲根部護岸采用連鎖式設計，空隙率高，透水性好護坡磚護坡，鋼絲網格和護坡磚的空隙之間可供植物生長，達到環保綠化的效果；在湖廣—羅湖洲河段牧鵝洲護灘帶、沙洲水道左汊護底帶采用透水框架為魚類等水生生物提供良好的棲息、產卵環境，以期減少對周邊水生態環境的影響[8]。

本文通過對長江干線航道整治工程施工期間（2019年4月—2021年2月）湖廣—羅湖洲及沙洲水道布設3個監測斷面，得到水道SS、CODCr、BOD5、TP、NH3-N單因子監測數據，分析其單因子水質狀況和隨時間的變化趨勢，結果顯示，各單項指標在施工期間都有產生波動且最終恢復到達標狀態，即項目部分施工區域水上沉排、拋石作業對區域水環境存在一定的影響，但是由于工程與環境保護措施緊密結合以及在水體的自凈作用下，施工區域的水環境質量基本符合相應的環境質量標準要求，這說明長江干線湖廣—羅湖洲及沙洲水道航道整治工程項目施工對水環境產生的不利影響處于可控狀態，項目的各項環境保護要求和措施得到較好的效果，工程未對當地江段環境造成較大影響。