晏娟

(巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

湯河水體污染特征及分析

晏娟

(巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

為了解湯河水體中污染物的變化特征，選取7個(gè)代表性取樣點(diǎn)分季節(jié)進(jìn)行2次水體采樣，測(cè)定pH、氨氮、總氮、總磷及COD，并分析其成因。研究結(jié)果表明湯河水體pH整體上2月份較7月份略高，除取樣點(diǎn)1、2外，其他各點(diǎn)2月份氨氮、總氮、總磷和COD都較7月份高?？梢?jiàn)，7月份湯河水質(zhì)明顯優(yōu)于2月份，其原因可能與7月份水生植物生長(zhǎng)旺盛，植物吸收了水體中的氮、磷等污染物，以及2月份水中植被死亡有機(jī)物的釋放有關(guān)。此外，從湯河上游到下游水體污染物濃度呈現(xiàn)出明顯上升的趨勢(shì)，但不同取樣點(diǎn)水體污染物濃度變化較大，氨氮、總氮、總磷及COD濃度變化幅度依次為0.052-0.32 mg/L、0.075-0.41 mg/L、0.014-0.419 mg/L和11-31.7 mg/L，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因可能與取樣點(diǎn)周邊城鎮(zhèn)、農(nóng)村生活污水、農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢水的無(wú)序排放有關(guān)。

氨氮；總氮；總磷；COD；水生植物；湯河

半湯鎮(zhèn)是巢湖的旅游度假區(qū)，境內(nèi)有郁金香高地，各種溫泉度假酒店和療養(yǎng)院，湯河水質(zhì)的好壞對(duì)半湯鎮(zhèn)的發(fā)展及居民的生活有著直接的影響。因此，研究湯河水體污染特征及成因，對(duì)削減和控制湯河入河污染物含量及湯河治理具有重要意義。本文基于對(duì)湯河2個(gè)季節(jié)7個(gè)代表性取樣點(diǎn)水質(zhì)采樣分析的結(jié)果，對(duì)河流水體中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物及COD的變化特征及其成因進(jìn)行了初步探討。

1 材料與方法

巢湖流域?qū)賮啛釒Ш团瘽駧н^(guò)渡性的副熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)，四季分明。年平均氣溫15-16℃；全年平均日照時(shí)數(shù)為2106 h，年日照率為48%，無(wú)霜期224-225 d，年平均降雨量1000 mm。湯河發(fā)源于半湯溫泉度假區(qū)內(nèi)湯山、試刀山等山脈，其下游包括半湯街道內(nèi)的大閘河，全長(zhǎng)10公里，是合肥巢湖經(jīng)開發(fā)區(qū)內(nèi)一條難得的天然水系。河道兩側(cè)農(nóng)田主要種植水稻、油菜等作物，在中游河段河道有人工濕地，其它河段不連續(xù)長(zhǎng)有大量水生植被，如野菱、菹草、蘆葦、香蒲和睡蓮等，下游已經(jīng)建成半湯公園。流域污染主要來(lái)源于河道兩側(cè)農(nóng)田地表徑流、城鎮(zhèn)及農(nóng)村居民生活用水以及附近工業(yè)園區(qū)廢水。

從湯河上游源頭至河尾，選取代表性取樣點(diǎn)共7個(gè)，取樣點(diǎn)1-7位置依次為湯河源頭、農(nóng)田溝渠出口、深業(yè)半湯溫泉度假酒店附近、人工濕地出口、半湯鎮(zhèn)中、半湯公園和湯河河尾(圖1）。每個(gè)取樣點(diǎn)3次重復(fù)采集水樣，采樣時(shí)間分別選取2014年2月和7月，以比較水生植物生長(zhǎng)蕭條及旺盛兩種狀態(tài)下河水水質(zhì)狀況。在每個(gè)取樣點(diǎn)，利用水質(zhì)采樣器采集水樣2000 mL，其中的1000 mL采用聚乙烯塑料瓶盛滿，加1：1 H2SO410 mL，使pH＜2.0，4℃保存，測(cè)定氨氮(NH4+-N）和化學(xué)需氧量(CODCr）；另1000 mL用聚乙烯塑料瓶盛裝，4℃保存，以測(cè)定總氮 (TN）和總磷(TP）。水生植物調(diào)查中采取直接觀察記錄挺水植物和浮葉植物種類，沉水植物用鐮刀水下采集出水后鑒定種類。

采用文獻(xiàn)[1]中推薦方法分析測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，即：總氮采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定；氨氮采用納氏試劑分光光度法測(cè)定，總磷采用鉬酸銨分光光度法測(cè)定，COD采用重鉻酸鹽法。

2 結(jié)果與分析

湯河的水生植物以夏季河道內(nèi)水生植物種類最多，其中要以野菱、金魚藻、蘆葦、香蒲、菹草為優(yōu)勢(shì)種，其次為秋季，以冬季最少。湯河水生植被分布在不同的河段存在差異，可劃分為3個(gè)群落類型，其中上游河段(采樣點(diǎn)1-3）有少數(shù)以“金魚藻、菹草”為主的沉水植物群落，中游河段(采樣點(diǎn)3-4）是人工濕地，以“香蒲、蘆葦”為主的挺水植物群落密布整段河面，下游河段(采樣點(diǎn)4-6）以“野菱+水鱉+睡蓮”為優(yōu)勢(shì)群落的浮葉植物群落，伴有部分蘆葦、水花生等挺水植物，末端由于建房施工，植被較少。湯河中水生植物最大覆蓋總面積約為19400 m2，占湯河總面積的38.8%。

圖2可見(jiàn)湯河水體pH整體上2月份較7月份略高。2月份和7月份湯河源頭污染物含量均沒(méi)有差異。在取樣點(diǎn)2處，7月份氨氮含量較2月份高出0.024 mg/L，總氮高出0.008 mg/L，總磷高出0.017 mg/L。除取樣點(diǎn)1，2外，其他取樣點(diǎn)氨氮、總氮和總磷含量2月份均比7月份高，高出值分別為0.036～0.112 mg/L、0.02-0.063 mg/L和0.013-0.114 mg/L。

湯河水體pH呈堿性，取樣點(diǎn)間變化規(guī)律不明顯，變化幅度在7.09-7.56之間(圖2），滿足地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002）。從污染物濃度看，氨氮和總氮最低均在7月份取樣點(diǎn)1，分別為0.052 mg/L和0.075 mg/L，最高均出現(xiàn)在2月份取樣點(diǎn)7，為0.32 mg/L和0.41 mg/L。取樣點(diǎn)1和2氨氮和總氮濃度均很低，在Ⅰ類以下，其他取樣點(diǎn)在Ⅰ類與Ⅱ類之間變化。同總氮一樣，總磷最低在7月份取樣點(diǎn)1，為0.014 mg/L，最高出現(xiàn)在2月份取樣點(diǎn)7，為0.419 mg/L。取樣點(diǎn)1為湯河源頭，水質(zhì)最為潔凈，總磷在Ⅰ類以下，取樣點(diǎn)2到6總磷在Ⅱ類和Ⅲ類間變化，取樣點(diǎn)7處很為嚴(yán)重，達(dá)到Ⅴ類或劣五類；COD在取樣點(diǎn)1處最低，為11左右。取樣點(diǎn)2到6，COD也在Ⅱ類和Ⅲ類之間變化，只有2月份取樣點(diǎn)5達(dá)到21.4 mg/L，取樣點(diǎn)7COD污染較為嚴(yán)重，2月和7月分別為31.7 mg/L和23.8 mg/L。

3 討論

湯河水體pH整體上2月份較7月份略高，可能是2月份是枯水季，而7月份河水流量較大，消弱了水質(zhì)堿性。除取樣點(diǎn)1，2外，其他取樣點(diǎn)氨氮、總氮和總磷含量2月份均比7月份高，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因可能是7月份水生植物生長(zhǎng)旺盛，植物吸收了水體中大量的營(yíng)養(yǎng)導(dǎo)致水中氮和總磷含量較2月份低。河里大量水生植被的存在，對(duì)河流水體會(huì)有一定程度的凈化作用。Jurgen Kernt[2]用蘆葦床處理生活污水試驗(yàn)中，對(duì)COD、TN、TP等的去除率變化在80%～99%之間，韓飛園[3]的研究表明挺水植物具有一定的抗水力沖擊負(fù)荷能力，對(duì)各營(yíng)養(yǎng)物有較高的去除率，大多集中在夏季，與夏季植物長(zhǎng)勢(shì)和生物量有關(guān)，TN、TP、NH4+-N、COD和NO3--N的去除率分別為38.51%、53.03%、45.89%、50.20%和44.90%。涂漢[4]研究也表明水平潛流人工濕地對(duì)生活污水中COD、總氮和總磷的平均去除率分別為72.2%、47.8%和59.8%。除河流源頭外，河水中的COD 2月份一直較7月份大，可能由于2月份天氣寒冷，水中植被死亡腐爛導(dǎo)致水中有機(jī)物增加，而7月份生長(zhǎng)旺盛的植被給水中微生物提供了大量的生存空間，微生物代謝活動(dòng)大量降解水中的有機(jī)物所致。

盡管湯河水生植被較豐富，但水體污染物從上游到下游總體上仍呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，這與湯河周圍的環(huán)境有著直接的關(guān)系。取樣點(diǎn)1為湯河源頭，附近沒(méi)有污染，水質(zhì)最好、污染很小，氨氮、總氮、總磷和COD都較低，屬于I類水質(zhì)；取樣點(diǎn)2處有一農(nóng)田溝渠排水口，周圍大片農(nóng)田，尤其是7月份，農(nóng)田施肥較多，暴雨也較多，導(dǎo)致農(nóng)田徑流使得該處污染物濃度增加，此處水質(zhì)為Ⅱ類；在取樣點(diǎn)3附近有座大酒店，此處氨氮、總氮、總磷和COD驟然升高，達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)；從取樣點(diǎn)3到取樣點(diǎn)4處(鎮(zhèn)中心入口），氨氮、總氮、總磷和COD濃度顯著下降，下降值依次為29%、4.2%、25%和9.9%，究其原因可能是與采樣點(diǎn)3和采樣點(diǎn)4之間的人工濕地有關(guān)，濕地中有較多的挺水植物，如香蒲、蘆葦?shù)?，這些植物能夠顯著地凈化污水，但該處水質(zhì)仍為III類。在采樣點(diǎn)5處各污染物濃度迅速回升，可能是由于該處是半湯鎮(zhèn)中心位置，周圍是城鎮(zhèn)居民及各種餐飲及商業(yè)，當(dāng)?shù)鼐用袢员Ａ粼诤永锵匆铝?xí)慣，以及居民生活廢水、餐飲廢水的排放，此處水質(zhì)處于III類和Ⅵ類之間；采樣點(diǎn)6處為半湯公園，從取樣點(diǎn)5到取樣點(diǎn)6處，河里有較多的挺水植物以及沉水植物，如蘆葦，水花生，金魚藻等，由于水生植物的凈化作用，此處水質(zhì)稍好轉(zhuǎn)，但是到取樣點(diǎn)7處，各污染物濃度達(dá)到最高值，主要原因是該處因建房施工導(dǎo)致河水?dāng)嗔?，成為死水，可能因附近城?zhèn)、農(nóng)村生活污水，農(nóng)田污水或企業(yè)廢水等的排放[5-11]，導(dǎo)致大量污染物在該處積累，使得水質(zhì)嚴(yán)重惡化，其中氨氮、總氮、總磷、COD驟然升高，水質(zhì)甚至達(dá)到劣V類，屬于嚴(yán)重污染。

半湯鎮(zhèn)是巢湖的旅游度假區(qū)，境內(nèi)有郁金香高地、各種溫泉度假酒店和療養(yǎng)院。湯河水質(zhì)的好壞對(duì)半湯鎮(zhèn)的發(fā)展及居民的生活有著直接的影響。本研究表明在時(shí)間上7月份湯河水質(zhì)明顯優(yōu)于2月份；在空間上，從上游到下游湯河水體污染物濃度總體上呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，但不同取樣點(diǎn)水體污染物濃度上下波動(dòng)較大，污染物可能來(lái)自取樣點(diǎn)周邊城鎮(zhèn)、農(nóng)村生活污水、農(nóng)田排水或企業(yè)廢水。該研究結(jié)果對(duì)削減和控制湯河入河污染物含量及湯河生態(tài)治理具有重要意義。

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ON ANALYSIS OF CHARACTERISTICS OF WATER POLLUTION IN TANG RIVER

YAN Juan
（School of Chemical and Material Engineering，Chaohu College，Chaohu Anhui 238000）

In order to understand the variation characteristics of pollutants in water of Tang River，7 representative sampling points are selected for water sampling in two seasons to measure PH，ammonia nitrogen，total nitrogen，total phosphorus and COD of water samples，and the reasons are analyzed in this paper.The results show that PH value in February is slightly higher than that in July on the whole，and the concentrations of the ammonia nitrogen，total nitrogen，total phosphorus and COD of all sampling points in water bodies in February are higher than in July except the sampling points 1 and 2，which concludes that the water quality in July is better than in February.It may be related to the growing aquatic plants in July which absorbed a large number of pollutants，such as nitrogen，phosphorus，and the dead plants in February which released the organic matter.In addition，the pollutants concentrations of water are showed a significantly rising trend from upstream to downstream，however，there is very obvious change of the concentration of pollutants in waters of different sampling points，where the range of the concentrations of the ammonia nitrogen，total nitrogen，total phosphorus and COD are 0.052-0.32 mg/L，0.075-0.41mg/L，0.014-0.419 mg/L and 11-31.7mg/L respectively.This may be associated with the disorderly discharged rural domestic sewage，and industrial and agricultural wastewater of the nearby town surrounding the sampling points.

ammonia nitrogen；total nitrogen;total phosphorus；COD；aquatic plants；Tang River

X522

A

1672-2868（2015）06-0045-05

責(zé)任編輯：陳小舉

2015-08-20

安徽省高等學(xué)校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：KJ2012Z270）；巢湖學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目

晏娟(1980-），女，安徽寧國(guó)人。巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，副教授，博士。研究方向：植物氮素營(yíng)養(yǎng)。