陳 松，姜德剛

（1．上海市崇明縣水利排灌（河道）管理所，202150，崇明；2．同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，200092，上海）

崇明島位于長(zhǎng)江河口，三面環(huán)江，一面瀕海,是我國(guó)第三大島,也是世界上最大的沖積洲島。密集的河網(wǎng)水系是崇明島五大特色生態(tài)景觀之一，在整個(gè)島域的生態(tài)建設(shè)中發(fā)揮著獨(dú)特的作用和服務(wù)功能。全島的調(diào)水和引排水主要由涵閘控制，形成了獨(dú)特的河網(wǎng)型水系。崇明島河網(wǎng)水質(zhì)狀況受長(zhǎng)江和海水的雙重影響，近年島內(nèi)經(jīng)濟(jì)和旅游業(yè)發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)化速度加快，大量的生活污水、城鎮(zhèn)廢水和農(nóng)業(yè)面源污染致使入河污染源增大。加上水動(dòng)力不足，大量的外源和內(nèi)源污染物在水體中不斷積累，河道富營(yíng)養(yǎng)化程度呈不斷加劇的趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)已針對(duì)長(zhǎng)江流域水系的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)展開大量研究。但對(duì)位于長(zhǎng)江河口的崇明島水系營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的系統(tǒng)研究比較少。因此本文選取典型營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)表征因子葉綠素 （Chl-a）、總磷（TP）、總氮 （TN）、高 錳酸鹽指數(shù)（CODMn）和透明度（SD），并結(jié)合綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)全面評(píng)價(jià)崇明島河網(wǎng)水系營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和富營(yíng)養(yǎng)化程度。

一、實(shí)驗(yàn)方法

崇明島河網(wǎng)由南橫引河與北橫引河貫通而成的環(huán)島運(yùn)河與其他豎河構(gòu)成復(fù)雜的平原河網(wǎng)。于2009年8月和12月，對(duì)崇明島2條市級(jí)河道（南橫引河和北橫引河）和6條縣級(jí)河道（鴿籠港、老滧港、新河港、堡鎮(zhèn)港、四滧港和八滧港）以及崇西水閘（作為崇明水質(zhì)的背景值）中共57個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析。透明度采用塞氏盤法，總氮和總磷通過(guò)QuAAtro連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀測(cè)定，高錳酸鹽指數(shù)采用《水和廢水監(jiān)測(cè)方法規(guī)定》中標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定；葉綠素濃度通過(guò)Phyto-PAM浮游植物熒光儀進(jìn)行測(cè)定。

水體的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)主要取決于各環(huán)境因子的綜合作用，如營(yíng)養(yǎng)鹽、有機(jī)物和透明度等。因此本文采用了Aizaki修正的綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)崇明島河道富營(yíng)養(yǎng)化程度。其計(jì)算公式為：式中，TSIM（Σ）為綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，TSIM（j）為第j種因子的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，Wj為第j種因子綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的權(quán)重。崇明各河道營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)表征因子特征見(jiàn)表1。

表1 2009年8月和12月崇明各河道營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)表征因子特征

二、結(jié)果與討論

從表1可以看出，除CODMn外，Chl-a、TP、TN和SD都表現(xiàn)出了明顯的季節(jié)性差異。

對(duì)崇明河道各環(huán)境因子采用系統(tǒng)聚類分析。聚類分析的原則是同一類個(gè)體具有較大的相似性，不同類個(gè)體間差異較大。如圖1所示，當(dāng)聚類距離都為10時(shí)，8月被分為4類。崇西水閘單獨(dú)為一類，水質(zhì)狀況良好。鴿籠港和老滧港被劃為一類，具有較高的Chl-a、TP和CODMn含量。這兩條河道位于崇明中部，所在區(qū)域人口密集，城鎮(zhèn)化程度較高。八滧港為一類，水體中 Chl-a、TP、CODMn最高，但SD最低。八滧港位于崇明東部，河道受面源污染嚴(yán)重，水質(zhì)較差。其他河道為一類，水體中Chl-a、TP和CODMn含量相對(duì)較低。因此8月崇明島河道水質(zhì)與該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)化程度密切相關(guān)。聚類距離同樣為10時(shí)，12月則被分為兩類。鴿籠港、老滧港與臨近的新河港為一類，CODMn明顯高于其他河道。其他河道與崇西水閘為一類，CODMn相對(duì)較低。說(shuō)明12月崇明島河道水質(zhì)可能與長(zhǎng)江客水和城鎮(zhèn)化程度相關(guān)。

浮游藻類的生長(zhǎng)是富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵過(guò)程。大量的事實(shí)表明N和P是限制水生植物生產(chǎn)量的最主要元素，是影響藻類初級(jí)生產(chǎn)力的主要營(yíng)養(yǎng)鹽，也是水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素。因此TN和TP經(jīng)常被作為一項(xiàng)關(guān)鍵因子用來(lái)評(píng)價(jià)營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)藻類的限制水平和水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響。Redfield比例（N/P為16）被認(rèn)為是浮游植物健康生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素比例。由圖2可知，崇明島內(nèi)各級(jí)河道的TN和TP范圍為11.9～79.7，其中8月明顯低于12月。崇明河道除了8月的鴿籠港、老滧港和八滧港外，TN和TP均高于16。較高的TN和TP說(shuō)明P可能是崇明島大部分河道中浮游藻類生長(zhǎng)的限制因子。對(duì)各因子進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，只有TP與Chl-a含量有顯著正相關(guān)（R=0.68，P＜0.01），如圖3所示。這證實(shí)了P對(duì)崇明河道富營(yíng)養(yǎng)化有重要貢獻(xiàn)。TP較高的鴿籠港、老滧港和八滧港的Chl-a含量明顯高于其他河道，也說(shuō)明了對(duì)P的控制可能是改善崇明島富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀的關(guān)鍵。

圖4為8月和12月崇明河道的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果。除新河港外，8月河道的TSIM要高于12月。當(dāng)TSIM大于53時(shí)，可以認(rèn)為水體已處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。崇明水體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)保持在一個(gè)較高的水平。8月TSIM變化范圍為56.5～65.8。所有河道TSIM均超過(guò)53，八滧港和鴿籠港顯著高于其他河道。與8月相比，12月各河道的TSIM略低，變化范圍為 50.5～58.3。但除南橫引河和堡鎮(zhèn)港外，其他河道也呈富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài),反映出目前崇明大部分河道已發(fā)生了明顯的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。崇西水閘水質(zhì)在8月和12月均為中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，因此島內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。

對(duì)市級(jí)河道而言，長(zhǎng)江客水主要從位于西部的崇西水閘進(jìn)入，因此西部市級(jí)河道水質(zhì)相對(duì)較好，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較低。與市級(jí)河道相比，縣級(jí)河道水容量不及市級(jí)河道，納污能力相對(duì)較弱，因此縣級(jí)河道的TSIM高于市級(jí)河道。

三、對(duì)策措施

綜上所述，目前崇明島河道水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平較高，且大部分已發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化。河道營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)源主要與城鎮(zhèn)、農(nóng)村污水以及農(nóng)業(yè)化肥的施加有關(guān)，所以應(yīng)以流域?yàn)橹攸c(diǎn)，加大力度監(jiān)測(cè)富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生河段污染物的外源輸入特征和影響因素，掌握各河道的污染狀況和變化趨勢(shì)，為制定防治技術(shù)和手段提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)的特點(diǎn)采取各種措施應(yīng)對(duì)。

①加大引清調(diào)水的科學(xué)管理。水文因子及水動(dòng)力學(xué)特性與水生態(tài)系統(tǒng)中各生態(tài)因子的變動(dòng)密切相關(guān)。如排水的時(shí)間，排水方式、排水速度和水位變動(dòng)、水滯留時(shí)間、水交換率等都會(huì)改變水體結(jié)構(gòu)、生態(tài)因子的變化、物質(zhì)和能量循環(huán)改變，從而引起水質(zhì)的改變。所以應(yīng)根據(jù)生態(tài)學(xué)、水力學(xué)、水文學(xué)的相關(guān)原理，建立計(jì)算機(jī)調(diào)度控制模型，科學(xué)調(diào)度水資源。崇明作為上海一個(gè)獨(dú)立控制的水利片區(qū)，要進(jìn)一步充分利用海島內(nèi)已初步形成的南引北排、西引東排的獨(dú)特的水利條件，加強(qiáng)科學(xué)調(diào)度的研究、加大科學(xué)調(diào)水的力度，特別是適時(shí)增加夏季的換水頻率和時(shí)間，防止藻類的暴發(fā)。

②加大節(jié)水灌溉技術(shù)和生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣。主要是在面源污染治理上，要通過(guò)節(jié)水灌溉技術(shù)的全面運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)少用水少污染；要通過(guò)有機(jī)農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)推廣，鼓勵(lì)農(nóng)民采用科學(xué)合理的施肥技術(shù)，應(yīng)用合理的耕作制度，改善化肥施用結(jié)構(gòu)，增加化肥尤其是磷肥的利用效率，實(shí)現(xiàn)種植業(yè)清潔生產(chǎn)；要通過(guò)畜禽綜合整治、標(biāo)準(zhǔn)化精養(yǎng)魚塘的技術(shù)推廣來(lái)實(shí)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖控制和生態(tài)化水產(chǎn)養(yǎng)殖污染控制。

③加快城鎮(zhèn)污水處理廠和污水收集處理系統(tǒng)的建設(shè)。在崇明島中部城鎮(zhèn)集中區(qū)建設(shè)和完善污水收集處理與河道污染防控系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)入河道的各種污水進(jìn)行有效的管理，在城鎮(zhèn)集中區(qū)努力控制城鎮(zhèn)生產(chǎn)生活污水的無(wú)序排放。

④加快河道綜合整治進(jìn)程，增強(qiáng)全民環(huán)保意識(shí)。在北部農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的河道兩側(cè)建造生態(tài)護(hù)岸、防洪渠和緩沖帶以降低侵蝕和徑流帶來(lái)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失所造成的面源污染。同時(shí)要進(jìn)一步完善河道的長(zhǎng)效管理機(jī)制，要加大環(huán)保宣傳力度，提高全民對(duì)水環(huán)境保護(hù)重要性的認(rèn)識(shí)。

[1]張晟，李崇明，付永川，等.三峽水庫(kù)成庫(kù)后支流庫(kù)灣營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)及營(yíng)養(yǎng)鹽輸出［J］.環(huán)境科學(xué)，2008，29(1).

[2]李永建，李斗果，王德蕊.三峽工程Ⅱ期蓄水對(duì)支流富營(yíng)養(yǎng)化的影響[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27(4).

[3]蔡慶華.湖泊富營(yíng)養(yǎng)化綜合評(píng)價(jià)方法[J].湖泊科學(xué)，1997，9(1).

[4]劉健康.東湖生態(tài)學(xué)研究[M].北京：科學(xué)出版社，1990.

[5]方濤，付長(zhǎng)營(yíng)，敖鴻毅，等.三峽水庫(kù)蓄水前后香溪河氮磷污染狀況研究[J].水生生物學(xué)報(bào)，2006，30(1).

[6]孫凌，金相燦，鐘遠(yuǎn)，等.不同氮磷比條件下浮游藻類群落變化[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17(7).

[7]陳凱麒，李平衡，密小斌.溫排水對(duì)湖泊、水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化影響的數(shù)值模擬[J].水利學(xué)報(bào)，1999，1(1).