徐雅琦 羅月穎 戴 偉

(1.安徽新華學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230088；2.安徽國(guó)晟檢測(cè)技術(shù)有限公司，合肥 230088)

柏堰湖位于合肥市高新區(qū)大蜀山西南角，東起柏堰東路，南至長(zhǎng)安路，西接永和路，北臨習(xí)友路，是合肥西部組團(tuán)“一山兩湖”的組成部分，即：以大蜀山風(fēng)景區(qū)為中心，以王咀湖公園、柏堰湖為重點(diǎn)景區(qū)共同組成西部組團(tuán)的生態(tài)根本。因其在巢湖的上游，承擔(dān)著巢湖流域上游來(lái)水調(diào)蓄和水質(zhì)凈化的任務(wù)。柏堰湖原為周邊片區(qū)水庫(kù)，兼具城市防洪功能，地勢(shì)北高南低，水面開(kāi)闊，為原生態(tài)湖區(qū)。但由于早年城市污水系統(tǒng)不完善，附近工廠的工業(yè)廢水和居民的生活廢水排入湖內(nèi)，導(dǎo)致湖水水質(zhì)惡化，達(dá)到劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)，屬于中度污染。近年來(lái)國(guó)家和地方高度重視巢湖水體污染治理工作。柏堰湖的生態(tài)保護(hù)項(xiàng)目是環(huán)巢湖地區(qū)生態(tài)保護(hù)與修復(fù)二期工程的子項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)近幾年的治理，成效顯著，水污染惡化趨勢(shì)得到有效遏制。為了有效掌握柏堰湖水質(zhì)現(xiàn)狀，對(duì)柏堰湖進(jìn)行了水質(zhì)監(jiān)測(cè)，運(yùn)用單因子指數(shù)法與內(nèi)梅羅指數(shù)法，分析其水質(zhì)變化特征，找出主要污染因子，為柏堰湖的水資源利用和水環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

1.1 監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)

在柏堰湖上按水流方向設(shè)計(jì)5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，依次為1#上游浮山路水渠燕子河路口、2#湖區(qū)北側(cè)習(xí)友路進(jìn)水口、3#湖區(qū)中心、4#湖區(qū)東側(cè)進(jìn)水口、5#湖區(qū)西側(cè)進(jìn)水口，詳見(jiàn)圖1。

1.2 水樣采集與監(jiān)測(cè)

在2016年9月—2017年8月，共12個(gè)月，按每月1次的頻次采集水樣，且水樣采集工作安排在每月同一天內(nèi)進(jìn)行。采集的水樣立即送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析或低溫保存。參照GB 3838—2002，選取的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：CODcr(化學(xué)需氧量)、CODMn(高錳酸鹽指數(shù))、BOD5(5日生化需氧量)、NH3-N(氨氮)的質(zhì)量濃度、TN(總氮)的質(zhì)量濃度、TP(總磷)的質(zhì)量濃度，各項(xiàng)目分析方法及依據(jù)見(jiàn)表1。

1.3 評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)

采用單因子指數(shù)[1-3]、內(nèi)梅羅指數(shù)[3]對(duì)柏堰湖水質(zhì)變化特征進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3.1 單因子指數(shù)法

單因子指數(shù)法是指將某一監(jiān)測(cè)指標(biāo)與該檢測(cè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從而對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。計(jì)算公式如下：

Ii=Ci/Si

(1)

式中：Ii——污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，Ii≤1，表示未污染，Ii>1，表示已污染，Ii越大表示受污染的程度越嚴(yán)重；

Ci——污染物i的檢測(cè)值；

Si——污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。

表1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、分析方法及依據(jù)一覽表

1.3.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)Pi判斷污染程度，其計(jì)算公式如下：

(2)

式中：Pi——水質(zhì)中污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；

(Ci/Si)max——單因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)中最大者；

(Ci/Si)ave——單因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的平均值。

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

鑒于柏堰湖水體功能主要為人體非直接接觸的娛樂(lè)用水，其評(píng)價(jià)參照GB 3838—2002中規(guī)定的IV類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值見(jiàn)表3。

表2 水體質(zhì)量等級(jí)表

表3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值 mg/L

2 水質(zhì)變化特征分析

2.1 水質(zhì)月變化規(guī)律

根據(jù)單因子指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果，1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)各污染物均未達(dá)標(biāo)，其中，2月和6月的水質(zhì)最差，經(jīng)計(jì)算得出，其內(nèi)梅羅指數(shù)與CTN及CTP的線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)分別為0.64和0.75，故1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的主要污染物為T(mén)P，其次為T(mén)N。1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)為柏堰湖進(jìn)水口，水質(zhì)均處于中度污染水平，這與周邊生活污水排入有關(guān)。2#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位僅CTN單因子指數(shù)在2月出現(xiàn)超標(biāo)，其余各污染物均未超標(biāo)，其內(nèi)梅羅指數(shù)與CTN的線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)為0.78，故2#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的主要污染物為T(mén)N。該監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)除2月為中度污染外，其余時(shí)間段處于尚清潔水平。3#、4#、5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)各污染物單因子指數(shù)均未出現(xiàn)超標(biāo)，水質(zhì)屬于尚清潔水平。

由圖2可見(jiàn)，上游浮山路水渠燕子河路口(1#監(jiān)測(cè)點(diǎn))的內(nèi)梅羅指數(shù)最高，表明其水質(zhì)最差，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要受上游來(lái)水水質(zhì)以及周邊排入的建筑廢水和生活廢水的影響；其次是斑鳩堰河道銘傳路橋下(6#監(jiān)測(cè)點(diǎn))；湖區(qū)北側(cè)習(xí)友路進(jìn)水口(2#監(jiān)測(cè)點(diǎn))、湖區(qū)中心(3#監(jiān)測(cè)點(diǎn))、湖區(qū)東側(cè)進(jìn)水口(4#監(jiān)測(cè)點(diǎn))和湖區(qū)西側(cè)進(jìn)水口(5#監(jiān)測(cè)點(diǎn))的內(nèi)梅羅指數(shù)較低，全年超90%以上的月份水質(zhì)處于清潔或尚清潔水平，水質(zhì)最好。

2.2 水質(zhì)季節(jié)性變化規(guī)律

季節(jié)均值按照春季(3—5月)，夏季(6—8月)，秋季(9—11月)，冬季(12—2月)來(lái)統(tǒng)計(jì)。

圖2 柏堰湖各監(jiān)測(cè)點(diǎn)內(nèi)梅羅指數(shù)隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)

2.2.1 CODcr和BOD5季節(jié)性變化

如圖3所示，1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)CODcr和BOD5單因子指數(shù)均明顯高于其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。這與進(jìn)水水質(zhì)有關(guān)，進(jìn)水中有機(jī)物隨著水體流動(dòng)，逐步被稀釋和降解[5]。其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)位CODcr和BOD5單因子指數(shù)明顯低于1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，并且均未出現(xiàn)超標(biāo)狀況。

圖3 CODcr和BOD5單因子指數(shù)季節(jié)性變化

2.2.2 NH3-N和TN質(zhì)量濃度季節(jié)性變化

由圖4可知，4個(gè)季節(jié)的CNH3-N和CTN的變化規(guī)律基本一致。其中，1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)夏季單因子指數(shù)最高，CNH3-N單因子指數(shù)為1.5，CTN單因子指數(shù)為3.76。從秋季到冬季，單因子指數(shù)逐漸上升，到春季下降，到夏季再上升。這一變化的原因是冬季水生動(dòng)植物生長(zhǎng)緩慢，水中氮氧化物得不到及時(shí)分解，春季氣溫回暖，光合作用加強(qiáng)，水生動(dòng)植物活躍，分解了大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。近年來(lái)開(kāi)展的湖泊生態(tài)修復(fù)工程一定程度上提高了水體的自?xún)裟芰?。其余各單因子指?shù)季節(jié)性變化不明顯，各項(xiàng)指數(shù)均小于1。這表明從1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)入的水源對(duì)其余各點(diǎn)水質(zhì)影響較小。

圖4 NH3-N和TN質(zhì)量濃度單因子指數(shù)季節(jié)性變化

2.2.3 CODMn季節(jié)性變化

從圖5可以看出，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位CODMn的四季變化規(guī)律極為相似，1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位CDOMn的單因子指數(shù)最高，為1.19，從秋季到冬季指數(shù)急劇下降，春季、夏季升高且逐漸趨于平穩(wěn)。因?yàn)槎緸榭菟?，湖水?jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的沉淀、過(guò)濾和自?xún)糇饔茫|(zhì)較好。而夏季，受流域上游來(lái)水、地表徑流攜帶的大量污染物影響，水質(zhì)變差[6]。

圖5 CODMn單因子指數(shù)季節(jié)性變化

2.2.4 TP質(zhì)量濃度季節(jié)性變化

由圖6可知，順著水流方向，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)TP單因子指數(shù)逐步下降。其中，1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)受進(jìn)水水質(zhì)影響，CTP四季單因子指數(shù)均明顯高于其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)位CTP單因子指數(shù)季節(jié)性變化一致，從2016年秋季到2017年春季呈上升趨勢(shì)，春季到夏季呈下降趨勢(shì)。

圖6 TP質(zhì)量濃度單因子指數(shù)季節(jié)性變化

3 結(jié) 語(yǔ)

(1) 湖區(qū)北側(cè)進(jìn)水口、湖區(qū)中心、湖區(qū)東側(cè)進(jìn)水口、湖區(qū)西側(cè)進(jìn)水口的水質(zhì)基本滿(mǎn)足IV類(lèi)水質(zhì)要求。

(2) 湖區(qū)上游受來(lái)水水質(zhì)影響，不能滿(mǎn)足IV類(lèi)水質(zhì)要求，主要污染物為T(mén)P，其次為T(mén)N。

(3) 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)內(nèi)梅羅指數(shù)按水流方向依次減小，由上游到下游污染逐漸減小，說(shuō)明沿著水流方向，水質(zhì)逐漸得到改善。

(4) 除湖區(qū)上游監(jiān)測(cè)點(diǎn)外，其余各監(jiān)測(cè)點(diǎn)CODcr、CODMn、BOD5、CNH3-N、CTN、CTP單因子指數(shù)季節(jié)性變化規(guī)律相似，冬、夏季較高，春、秋季較低。