高青峰，郭 勝，闕志夏，宋梓菡，崔 嵩*，付 強(qiáng)，劉 東，李天霄

（1.哈爾濱市水務(wù)科學(xué)研究院，哈爾濱 150090；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，哈爾濱 150030）

松花江是中國七大江河之一，水質(zhì)狀況影響流域內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、飲用水安全。哈爾濱市轄區(qū)5.3萬km2屬于松花江流域，匯入松花江城市內(nèi)河水質(zhì)影響松花江水體環(huán)境。哈爾濱市城區(qū)匯入松花江一級支流包括發(fā)生渠、阿什河、馬家溝、何家溝、運(yùn)糧河，由于主城區(qū)人口密集、環(huán)境復(fù)雜、污染源多，支流水質(zhì)污染狀況與松花江哈爾濱段及其下游水環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān)。學(xué)界對河流城區(qū)段污染非常關(guān)注，高學(xué)民系統(tǒng)研究并評價(jià)長江沿程10個(gè)城市和20條內(nèi)湖內(nèi)河水質(zhì)污染狀況[1]；周文瑞研究汾河太原城區(qū)段河流黑臭問題，應(yīng)用大氣擴(kuò)散模型，定量揭示臭氣對周邊環(huán)境影響[2]；慶旭瑤研究并評價(jià)重慶市主城區(qū)次級河流水環(huán)境污染特征[3]；王洪濤等研究開封城市河流表層沉積物重金屬分布、污染來源并作出風(fēng)險(xiǎn)評估[4]。對于松花江哈爾濱城區(qū)段，目前研究關(guān)注阿什河流域及何家溝污染狀況，其他支流污染狀況調(diào)查及水質(zhì)評價(jià)不足。馬文廣等對阿什河流域氮磷污染研究結(jié)果表明，阿什河TN和TP進(jìn)入松花江排放量分別為5 436.6 t和554.8 t，峰值分別由夏汛或春汛造成，且TN、TP濃度均超標(biāo)，污染源以非點(diǎn)源污染為主[5-7]；馬放等運(yùn)用SWAT模型模擬退耕還林、等高種植、化肥減量與植被過濾帶等非點(diǎn)源污染控制措施及其綜合效果[8]；王力對何家溝污染狀況及其污染源作系統(tǒng)調(diào)查[9]。

通常選擇適當(dāng)水質(zhì)參數(shù)、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)方法評價(jià)水質(zhì)污染，劃分水環(huán)境污染程度等級和判定污染類型，也是合理開發(fā)利用和保護(hù)水資源基礎(chǔ)工作。目前，水質(zhì)污染評價(jià)方法常用單因子評價(jià)法[10]、污染指數(shù)法[11]、模糊評價(jià)法[12]、灰色系統(tǒng)評價(jià)法[13]、層次分析法[14]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[15-16]和水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法[17]等。單因子評價(jià)法評價(jià)結(jié)論對水質(zhì)過分保護(hù)；污染指數(shù)法無法判斷綜合水質(zhì)類別；模糊數(shù)學(xué)法、灰色系統(tǒng)評價(jià)法、層次分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對綜合水質(zhì)為劣Ⅴ類水評價(jià)結(jié)論偏保守；水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對Ⅰ～Ⅴ類水評價(jià)結(jié)論具有科學(xué)合理性，并且解決劣Ⅴ類水質(zhì)連續(xù)性描述問題[17]。因此，本文在4條匯入支流布設(shè)采樣斷面105個(gè)，監(jiān)測主要水質(zhì)指標(biāo)污染水平，以水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法和綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法[17]綜合評價(jià)研究區(qū)域河流，探究影響松花江哈爾濱城區(qū)段水質(zhì)狀況主要因素，以期為流域水環(huán)境管理、河流污染治理以及河長制實(shí)施提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況與監(jiān)測斷面布設(shè)

研究區(qū)域?yàn)樗苫ń枮I城區(qū)段入江一級支流，包括發(fā)生渠、馬家溝、何家溝、運(yùn)糧河4個(gè)研究對象，其中發(fā)生渠、馬家溝、運(yùn)糧河從入江口至源頭均勻布設(shè)采樣點(diǎn)，分別標(biāo)記為FS1～FS2、MJ1～MJ50、YL1～YL24，何家溝由干流、西溝、東溝組成，采樣點(diǎn)由干流入江口至東西兩源均勻布設(shè)分別標(biāo)記為干流（HJ1～HJ6）、東溝（HJ-ET1～HJET8）、西溝（HJ-WT1～HJ-WT11），河流基本概況和監(jiān)測斷面詳見表1和圖1。

1.2 樣品采集

在發(fā)生渠、馬家溝、何家溝、運(yùn)糧河沿程均勻布設(shè)105個(gè)監(jiān)測斷面，分別于枯水期、豐水期水體采集樣品，基于五點(diǎn)采樣法取每個(gè)監(jiān)測斷面河流距水面以下0.2 m處表層水。取250 mL水樣沿溶解氧瓶壁注入瓶中，避免樣品曝氣或產(chǎn)生氣泡，加入固定劑（1 mL硫酸錳和2 mL堿性KI疊氮化鈉溶液），避光保存，以備檢測DO濃度；取250 mL樣品注入玻璃瓶中，加入固定劑（硫酸），4℃下保存，檢測CODcr濃度；取250 mL樣品注入溶解氧瓶，0～4℃避光保存，檢測BOD5濃度；取250 mL樣品注入玻璃瓶中，加入固定劑（0.5 mL硫酸），檢測TP濃度；取250 mL樣品注入聚乙烯瓶中，加入固定劑（硫酸），-20℃貯存，檢測TN濃度。

1.3 水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)檢測方法

DO指標(biāo)采用GB 7489-1987《碘量法》測定濃度（mg·L-1）；CODcr指標(biāo)采用HJ 828-2017《重鉻酸鹽法》測定濃度（mg·L-1）；BOD5指標(biāo)采用HJ 505-2009《稀釋與接種法》測定濃度（mg·L-1）；TP指標(biāo)采用GB 11893-1989《鉬酸銨分光光度法》測定濃度（mg·L-1）；TN指標(biāo)采用HJ 636-2012《堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》測定濃度（mg·L-1）。

1.4 水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

1.4.1 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)利用實(shí)測數(shù)據(jù)對照分類標(biāo)準(zhǔn)對比分析，可完整標(biāo)識(shí)水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)類別、水質(zhì)數(shù)據(jù)、功能區(qū)目標(biāo)值等重要信息，定性判斷水質(zhì)類別，可定量分析水質(zhì)數(shù)據(jù)[17]，非溶解氧指數(shù)和溶解氧指數(shù)單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)定義如下：

式中，Pi/PDO為第i項(xiàng)/DO單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)；ci/cDO為第i項(xiàng)/DO水質(zhì)指標(biāo)實(shí)測質(zhì)量濃度；Ki/KDO為第i項(xiàng)/DO水質(zhì)指標(biāo)所處水質(zhì)類別（由實(shí)測ci/cDO參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）確定各項(xiàng)指標(biāo)水質(zhì)類別），可取值為1，2，…，6；sik上和sik下分別為第i項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)在第Ki類水質(zhì)區(qū)間上限值和下限值，sDO,k上和sDO,k下分別為DO水質(zhì)指標(biāo)在第KDO類水質(zhì)區(qū)間上限值和下限值。

表1 河流基本水文特征Table 1 River basic hydrological characteristics

當(dāng)水質(zhì)指標(biāo)為劣Ⅴ類時(shí)，非溶解氧指數(shù)和溶解氧指數(shù)分別用公式（3）和（4）計(jì)算。

1.4.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法在單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法基礎(chǔ)上，削弱超標(biāo)指標(biāo)影響，完整表達(dá)河流總體綜合水質(zhì)信息[17]，其定義為：

式中，I為綜合水質(zhì)指標(biāo)指數(shù)；m為參加綜合水質(zhì)評價(jià)水質(zhì)單項(xiàng)指標(biāo)數(shù)目；P1，P2，Pm分別為第1，2，m個(gè)水質(zhì)因子單因子水質(zhì)指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 污染狀況分析

2.1.1 總體分析

在所設(shè)105個(gè)監(jiān)測斷面中，由于水文特征和氣候等原因，枯水期部分監(jiān)測斷面出現(xiàn)斷流情況，未采集到有效樣品。因此，本研究通過188組有效樣品分析其主要水質(zhì)指標(biāo)時(shí)空分布特征分析，作水質(zhì)評價(jià)。

圖1 松花江哈爾濱城區(qū)段水質(zhì)監(jiān)測斷面分布Fig.1 Location of water quality monitoring section of Harbin urban of Songhua River

河流枯水期、豐水期水質(zhì)指標(biāo)濃度平均值如表2所示。依據(jù)GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，DO濃度平均值范圍是3.01～7.48 mg·L-1，屬Ⅱ類～Ⅳ類水質(zhì)，其中馬家溝DO濃度最大，自凈能力最強(qiáng)，枯水期、豐水期DO濃度最低的分別為何家溝和發(fā)生渠，表明自凈能力相對較弱；CODcr濃度平均值范圍52.42～135.12 mg·L-1，是Ⅴ類水質(zhì)3.49～9.01倍，BOD5濃度平均值范圍13.40～54.80 mg·L-1，是Ⅴ類水質(zhì)1.34～5.48倍，表明有機(jī)污染嚴(yán)重，其中馬家溝豐水期污染最為突出，何家溝全年污染均較嚴(yán)重；TP濃度平均值范圍0.13～0.97 mg·L-1，最低濃度達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)，最高濃度超出Ⅴ類水質(zhì)2.4倍，枯水期運(yùn)糧河、何家溝濃度較高，豐水期馬家溝濃度最高；TN濃度平均值范圍1.39～22.85 mg·L-1，最低濃度達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)，最高濃度超出Ⅴ類水質(zhì)11.42倍，枯水期發(fā)生渠濃度最高，豐水期何家溝濃度最高。

由此可見，松花江哈爾濱城區(qū)段河流污染較為嚴(yán)重，全年污染狀況為馬家溝＞何家溝＞發(fā)生渠＞運(yùn)糧河，季節(jié)性污染程度為枯水期＞豐水期。馬家溝、何家溝有機(jī)污染嚴(yán)重超標(biāo)，發(fā)生渠、運(yùn)糧河氮、磷超標(biāo)，污染情況均存在明顯時(shí)空分布差異性特征。

2.1.2 時(shí)間變化分析

枯水期和豐水期發(fā)生渠、馬家溝、何家溝和運(yùn)糧河水質(zhì)指標(biāo)變化情況如圖2～5所示，其中空白表示無有效數(shù)據(jù)。從圖2～5可知，枯水期和豐水期各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)總體變化趨勢相似。

由DO監(jiān)測濃度可知，發(fā)生渠為枯水期＞豐水期，但枯水期FS5斷面濃度為最低值，表明發(fā)生渠在該斷面水體自凈能力驟減；馬家溝在MJ34～MJ50和MJ1～MJ5段濃度呈現(xiàn)高低值交替，濃度枯水期＞豐水期，枯水期MJ45斷面出現(xiàn)濃度最低值；何家溝則表現(xiàn)為豐水期＞枯水期，枯水期HJ-WT11斷面濃度達(dá)最低值；運(yùn)糧河DO濃度則呈不同變化特征，YL15～YL24、YL1～YL4段濃度呈現(xiàn)枯水期＞豐水期，YL5～YL14段濃度呈現(xiàn)豐水期＞枯水期，枯水期YL5斷面濃度達(dá)最低值。

表2 松花江哈爾濱城區(qū)段水質(zhì)指標(biāo)濃度平均值Table 2 Mean concentration of water quality index in Harbin urban of Songhua River (mg·L-1)

圖2 發(fā)生渠水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測濃度季節(jié)性對比Fig.2 Comparison of monitoring concentrations of water quality index of Fasheng Channel in different seasons

圖3 馬家溝水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測濃度季節(jié)性對比Fig.3 Comparison of monitoring concentrations of water quality index of Majia River in different seasons

水質(zhì)指標(biāo)CODcr和BOD5同為有機(jī)污染衡量指標(biāo)，在枯水期和豐水期沿程變化相似。發(fā)生渠、馬家溝、何家溝CODcr和BOD5濃度整體呈豐水期＞枯水期，僅個(gè)別斷面枯水期濃度驟增而高于豐水期（FS5、MJ31、MJ42、HJ-WT5～HJ-WT11）。另外，豐水期馬家溝MJ42斷面CODcr濃度達(dá)1 390 mg·L-1，是Ⅴ類水約92倍，屬有機(jī)污染物重度污染，因該監(jiān)測斷面建材企業(yè)分布密集，豐水期工業(yè)廢水對馬家溝造成污染；運(yùn)糧河隨季節(jié)變化呈高低值交替現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為枯水期＞豐水期，枯水期YL5斷面濃度達(dá)最大值，豐水期YL6斷面濃度達(dá)最大值。

TP濃度在枯水期和豐水期變化趨勢相似，個(gè)別斷面監(jiān)測濃度驟增，可作為重點(diǎn)防治斷面。發(fā)生渠TP監(jiān)測濃度為枯水期＞豐水期，F(xiàn)S5斷面濃度驟增，達(dá)1.29 mg·L-1，超出地表水質(zhì)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)約3倍，其余斷面TP濃度皆優(yōu)于Ⅴ類水；馬家溝、何家溝TP監(jiān)測濃度呈現(xiàn)豐水期＞枯水期，豐水期MJ8、MJ32、MJ36、MJ42～MJ43、HJ6、HJ-WT1、HJ-WT2、HJ-WT9和HJ-WT10斷面監(jiān)測濃度和枯水期HJ-WT9、HJ-WT10斷面監(jiān)測濃度，是Ⅴ類水濃度3～11倍，表明這些斷面污染較嚴(yán)重；運(yùn)糧河TP監(jiān)測濃度枯水期＞豐水期，枯水期YL11、YL13、YL21斷面監(jiān)測濃度，豐水期YL6、YL24斷面監(jiān)測濃度均超過Ⅴ類水。

4條匯入支流TN濃度在枯水期和豐水期沿程變化相似，TN監(jiān)測濃度呈現(xiàn)枯水期＞豐水期，少數(shù)斷面濃度驟增，可視為重點(diǎn)治理斷面。發(fā)生渠枯水期TN監(jiān)測濃度遠(yuǎn)大于豐水期，是豐水期濃度近20倍，是Ⅴ類水10倍，因發(fā)生渠枯水期有大量含氮污染物進(jìn)入河流，造成嚴(yán)重氮污染；馬家溝、何家溝在枯水期和豐水期氮污染相對嚴(yán)重，是Ⅴ類水0.5～14.1倍，HJ-WT11斷面監(jiān)測濃度達(dá)122 mg·L-1，為TN監(jiān)測濃度最大值。

圖4 何家溝水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測濃度季節(jié)性對比Fig.4 Comparison of monitoring concentrations of water quality index of Hejia River in different seasons

2.1.3 空間變化分析

變差系數(shù)（Coefficient of variance）是反映水質(zhì)指標(biāo)離散程度統(tǒng)計(jì)量，Cv值越大，水質(zhì)指標(biāo)離散程度越大，差異性越明顯；Cv＞1.0為強(qiáng)變異，說明水質(zhì)指標(biāo)空間差異性大。松花江哈爾濱城區(qū)段4條匯入河流枯水期和豐水期各水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差及變差系數(shù)見表3。參照變差系數(shù)，發(fā)現(xiàn)同一時(shí)期水質(zhì)指標(biāo)在河流各個(gè)斷面分布不均，空間差異性明顯。馬家溝是變差系數(shù)最大河流，CODcr、BOD5、TP變差系數(shù)均在馬家溝豐水期最高，DO、TN變差系數(shù)最高值在何家溝枯水期，運(yùn)糧河相對其他河流變異系數(shù)最小，與河流水文特征、流域面積以及流域內(nèi)污染源分布情況有較大相關(guān)性。結(jié)合圖2～5，對各監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)分析，發(fā)生渠枯水期水質(zhì)指標(biāo)變差系數(shù)為TP＞CODcr＞BOD5＞DO＞TN，主要原因是在FS5監(jiān)測斷面TP、CODcr、BOD5濃度相對其他監(jiān)測斷面驟增，DO濃度驟減，表明該斷面有機(jī)污染、磷污染加劇，且水體自凈能力降低，TN變異系數(shù)雖小，但河流整體氮污染異常嚴(yán)重，由于監(jiān)測斷面南岸工業(yè)區(qū)廢水、北岸大面積農(nóng)田對河流造成污染；豐水期水質(zhì)指標(biāo)變差系數(shù)為 TN＞TP＞BOD5＞CODcr＞DO，主要原因是FS1監(jiān)測斷面TN、TP、BOD5、CODcr監(jiān)測濃度驟增高于其他斷面，DO濃度低于其他斷面，表明該斷面氮、磷污染加劇，水體自凈能力降低，由于監(jiān)測斷面兩岸大面積農(nóng)田存在氮、磷殘留物，在豐水期隨農(nóng)田徑流對河流造成污染。

圖5 運(yùn)糧河水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測濃度季節(jié)性對比Fig.5 Comparison of monitoring concentrations of water quality index of Yunliang River in different seasons

馬家溝枯水期、豐水期水質(zhì)指標(biāo)變差系數(shù)為BOD5＞CODcr＞TP＞TN＞DO，主要原因是枯水期BOD5和CODcr濃度在MJ29～MJ32監(jiān)測段和MJ45監(jiān)測斷面驟增，豐水期BOD5和CODcr濃度在MJ41～MJ44監(jiān)測段濃度驟增，表明以上斷面有機(jī)污染嚴(yán)重，其中MJ29～MJ32監(jiān)測段左岸為農(nóng)田，右岸人口密集居民區(qū)是造成該段有機(jī)污染增加原因，MJ41～MJ45監(jiān)測段兩岸建材企業(yè)工業(yè)廢水是造成該段有機(jī)污染主要因素；TP濃度在MJ1～MJ10、MJ30～50監(jiān)測段濃度波動(dòng)明顯且超標(biāo)，MJ1～MJ10監(jiān)測段污染源主要是生活污染，且河道彎曲，河水自凈能力差，MJ30～50監(jiān)測段為農(nóng)業(yè)和工業(yè)復(fù)合污染造成；TN監(jiān)測濃度超標(biāo)，監(jiān)測斷面全部污染，枯水期MJ21～MJ50監(jiān)測段濃度變化明顯，重度污染，豐水期 MJ1～MJ10、MJ22～MJ44 監(jiān)測段濃度變化明顯，污染源主要來自生活區(qū)和農(nóng)業(yè)面源氮污染，污染十分嚴(yán)重；DO濃度均較大，水體自凈能力較強(qiáng)。

何家溝枯水期水質(zhì)指標(biāo)變差系數(shù)為TN＞BOD5＞TP＞CODcr＞DO，主要原因是何家溝西溝污染嚴(yán)重，各項(xiàng)指標(biāo)濃度變化范圍大，何家溝變異系數(shù)增大，氮污染尤其嚴(yán)重；豐水期水質(zhì)指標(biāo)變差系數(shù)為TP＞BOD5＞TN＞CODcr＞DO，主要原因是何家溝干流、西溝污染嚴(yán)重，各項(xiàng)指標(biāo)濃度變化范圍大，何家溝變異系數(shù)增大，有機(jī)污染、氮污染更嚴(yán)重。何家溝污染嚴(yán)重是沿程存在大量集中式排污口匯入污水所致。

運(yùn)糧河枯水期水質(zhì)指標(biāo)變差系數(shù)為BOD5＞TN＞TP＞CODcr＞DO，豐水期水質(zhì)指標(biāo)變差系數(shù)為TP＞BOD5＞TN＞CODcr＞DO，CODcr、BOD5、TP、TN 水質(zhì)指標(biāo)普遍于YL5～YL14監(jiān)測段沿程高低值交替出現(xiàn)，變化幅度較大，導(dǎo)致變異系數(shù)增大，DO水質(zhì)指標(biāo)于該段濃度降低，表明水體自凈能力降低，污染原因是中游農(nóng)業(yè)面源污染和下游八一水庫水產(chǎn)養(yǎng)殖。YL5～YL14監(jiān)測段為運(yùn)糧河水質(zhì)治理重點(diǎn)河段。

表3 松花江哈爾濱城區(qū)段水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差與變差系數(shù)Table 3 Std Dev and coefficient of variation of water quality index in Harbin urban of Songhua River

2.2 水質(zhì)綜合評價(jià)

評價(jià)發(fā)生渠、馬家溝、何家溝、運(yùn)糧河主要水質(zhì)指標(biāo)（DO、CODcr、BOD5、TP和TN）枯水期、豐水期各監(jiān)測斷面單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)，評價(jià)結(jié)果見圖6?？傮w來說，研究區(qū)域河流污染較嚴(yán)重，約76.0%監(jiān)測斷面水質(zhì)類別達(dá)Ⅴ類及以上，約47.9%監(jiān)測短斷面水質(zhì)類別達(dá)劣Ⅴ類及以上，各監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)綜合污染指數(shù)最小值為2.4，水質(zhì)類別最優(yōu)為Ⅱ類，綜合污染指數(shù)最大值為27.7，水質(zhì)類別為劣Ⅴ類且黑臭。

分析松花江哈爾濱城區(qū)城區(qū)段綜合污染指數(shù)時(shí)空變化特征，研究區(qū)域表現(xiàn)為枯水期水質(zhì)狀況劣于豐水期，發(fā)生渠枯水期水質(zhì)皆為劣Ⅴ類水體，F(xiàn)S5監(jiān)測斷面水質(zhì)最差，豐水期FS1監(jiān)測斷面水質(zhì)最差；馬家溝枯水期MJ22～MJ50監(jiān)測段水質(zhì)為劣Ⅴ類水體，豐水期MJ1～MJ9、MJ32～MJ50監(jiān)測段水質(zhì)為劣Ⅴ類水體；何家溝枯水期干流（HJ1～HJ2）、西溝（HJ-WT1～HJ-WT10）大部分處于劣Ⅴ類水體，東溝基本呈斷流狀態(tài)，豐水期干流（HJ1～HJ2）、西溝（HJ-WT1～HJ-WT11）基本處于劣Ⅴ類水體，東溝（HJ-ET1～HJ-ET8）處于Ⅳ類水體；運(yùn)糧河枯水期和豐水期在YL5～YL14監(jiān)測段污染相對嚴(yán)重，枯水期水質(zhì)為劣Ⅴ類水體，豐水期水質(zhì)為Ⅴ類水質(zhì)。松花江哈爾濱城區(qū)段水質(zhì)污染評價(jià)結(jié)果呈現(xiàn)枯水期與豐水期差異性特征，與大氣降水有關(guān)，豐水期降雨量大，河水流動(dòng)性大，污凈比相對較小，水質(zhì)污染狀況改善；空間差異性是河流流經(jīng)區(qū)域存在工業(yè)點(diǎn)源、農(nóng)業(yè)面源和生活污水排放使大量污染物匯入所致。

2.3 水體污染影響因素分析

影響松花江哈爾濱城區(qū)段水質(zhì)因素較多，城市河流徑流量影響河流自凈能力；農(nóng)業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、居民區(qū)廢水直接或間接排入河流，對水質(zhì)造成污染。水體污染影響因素主要可分為自然條件、污染源、環(huán)保政策3個(gè)方面。

2.3.1 自然條件

松花江哈爾濱城區(qū)段4條河流中何家溝屬季節(jié)性河流[9]，枯、豐水期水量變化較大，豐水期由于降水等氣象原因，河水徑流量大，水體交換速度相對加快，對污染物有稀釋作用，有助于污染物排出河流，河流自凈能力較其他時(shí)期略強(qiáng)；枯水期由于河流水位相對下降，污染物在河流中遷移速度降低，濃度增高，造成水質(zhì)下降。發(fā)生渠、馬家溝、運(yùn)糧河在枯水期和豐水期河流自凈能力差異性不明顯，與徑流量變化有關(guān)。

河流過湖區(qū)、水庫后，水體流動(dòng)相對減慢，自凈能力降低，發(fā)生渠過天璇湖，馬家溝過工農(nóng)水庫，何家溝過工農(nóng)水庫，運(yùn)糧河過興隆、友誼、八一、立功4座水庫后，比較監(jiān)測斷面DO濃度，普遍出現(xiàn)自凈能力降低現(xiàn)象，豐水期由于湖區(qū)、水庫蓄水量增大，降幅更為明顯；河流過湖區(qū)、水庫后，TP、TN濃度普遍出現(xiàn)驟增現(xiàn)象，主要因大多數(shù)水庫發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，普遍存在不同程度富營養(yǎng)化，導(dǎo)致河流過湖區(qū)、水庫后氮、磷污染加劇。

2.3.2 污染源

按照污染源發(fā)生類型，水環(huán)境污染可分為點(diǎn)源污染和非點(diǎn)源污染[18]。點(diǎn)源污染是指工業(yè)廢水和城市污水集中排放而對水體造成污染，具有排污特征明顯、污染強(qiáng)度大等特點(diǎn)；非點(diǎn)源污染是指伴隨降雨過程產(chǎn)生的地表徑流污染，主要包括水土流失、農(nóng)業(yè)化學(xué)品過量施用、城市徑流、蓄禽養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)農(nóng)村廢棄物等，具有隨機(jī)性、廣泛性、滯后性、模糊性、潛伏性和隱蔽性[19-21]。

2.3.2.1 點(diǎn)源污染

工業(yè)廢水和集中式排污口直排是造成城市河流點(diǎn)源污染主要原因，哈爾濱市共有城南、“動(dòng)力之鄉(xiāng)”、城東、城西、城中、松北、呼蘭、阿城八大工業(yè)區(qū)，涵蓋汽車、飛機(jī)制造、醫(yī)藥、新材料、電站設(shè)備整機(jī)制造、電站設(shè)備配套、石化、木材加工、家具制造等產(chǎn)業(yè)，部分工業(yè)廢水未經(jīng)處理或處理未達(dá)標(biāo)后排入河流，造成水質(zhì)下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)哈爾濱市城區(qū)已登記排污口共118個(gè)，其中市政排污口占66%，工業(yè)企業(yè)排污口占34%，排污口主要布設(shè)在何家溝，共62個(gè)，占總數(shù)53.2%[9]，從監(jiān)測濃度和評價(jià)結(jié)果看，何家溝氮污染、有機(jī)污染嚴(yán)重，工業(yè)點(diǎn)源和集中式排污口所排廢水不達(dá)標(biāo)，是何家溝污染主要原因。發(fā)生渠上游（FS5）、馬家溝上游（MJ42）為工業(yè)廢水和集中式排污造成點(diǎn)源污染。

2.3.2.2 非點(diǎn)源污染

發(fā)生渠下游（FS1～FS2）、馬家溝中上游（MJ35～MJ50）、何家溝西溝上游（HJ-WT8～HJ-WT11）運(yùn)糧河流經(jīng)大片農(nóng)田，根據(jù)評價(jià)結(jié)果顯示，TP、TN單因子污染指數(shù)增大，成為該段河流主要污染物，屬于水土流失、農(nóng)業(yè)氮磷化肥過量施用農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染。豐水期隨降雨量和農(nóng)藥化肥使用量增加，農(nóng)業(yè)徑流對河流造成污染更加明顯。目前，氮肥運(yùn)籌優(yōu)化技術(shù)、施加生物質(zhì)炭控制N、P流失，人工濕地、生態(tài)溝渠、生態(tài)田埂等工程措施是控制氮肥、磷肥用量，減少水土流失有效措施。

2.3.3 環(huán)保政策

國務(wù)院頒布《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》明確提出“到2020年，地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)，到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除”控制性目標(biāo)。城市黑臭水體整治已成為地方各級政府改善城市人居環(huán)境工作重要內(nèi)容。馬家溝經(jīng)過多年治理，目前已取得顯著效果，中下游部分水質(zhì)優(yōu)于Ⅴ類水，達(dá)到Ⅲ類水體，事實(shí)證明，實(shí)施合理治污政策，設(shè)計(jì)科學(xué)治污方案，可改善甚至消除黑臭水體。

圖6 松花江哈爾濱城區(qū)段水質(zhì)指標(biāo)單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)Fig.6 Single pollution index and integrated pollution index of water index of Harbin urban of Songhua River

3 結(jié)論

溝＞何家溝＞發(fā)生渠＞運(yùn)糧河，4條河流氮污染十分嚴(yán)重，馬家溝、何家溝有機(jī)污染相對嚴(yán)重，發(fā)生渠、運(yùn)糧河磷污染嚴(yán)重。

②水質(zhì)污染特征存在明顯時(shí)空分布差異，時(shí)間上，枯水期污染程度大于豐水期；空間上，河流沿程污染情況存在明顯差異，發(fā)生渠、馬家溝、何家溝污染情況均為中上游＞下游，運(yùn)糧河污染情況中游＞上游和下游。

③水質(zhì)評價(jià)結(jié)果表明，4條河流水質(zhì)等級較高，約76.0%監(jiān)測斷面水質(zhì)類別為Ⅴ類及以上，約47.9%監(jiān)測短斷面水質(zhì)類別為劣Ⅴ類及以上，綜合污染指數(shù)為枯水期＞豐水期，發(fā)生渠、馬家溝、何家溝綜合污染指數(shù)為上游＞下游，運(yùn)糧河綜合污染指數(shù)體現(xiàn)為中游＞上游和下游。

④綜合分析結(jié)果，發(fā)生渠FS5、馬家溝MJ35～MJ50、何家溝干流和西溝、運(yùn)糧河YL5～YL15段為重點(diǎn)整治河段。

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