李春明，趙可，陳際峰，王金鑫

（吉林建筑大學，吉林 長春 130000）

伊通河，發(fā)源于吉林省伊通縣境內(nèi)，有23 km河段流經(jīng)長春市，貫穿長春市南北。伊通河及其支流基本承納了長春市全部的生活污水和工業(yè)廢水，部分河段水質(zhì)長期呈現(xiàn)劣Ⅴ類，水體富營養(yǎng)化等污染十分嚴重。研究河流沉積物中營養(yǎng)鹽的分布對其水生態(tài)環(huán)境的控制和改善具有重要意義[1-2]。本研究通過對河流表層沉積物中氮、磷、有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的測定，分析其分布特征，并對其污染狀況進行評價，了解河流底質(zhì)營養(yǎng)鹽污染現(xiàn)狀，以期為河流水環(huán)境治理與保護提供一定的參考依據(jù)。

圖1 伊通河采樣點位

1 調(diào)查研究

1.1 采樣點布設(shè)與樣品采集

以伊通河流經(jīng)長春市區(qū)內(nèi)的23 km 河段為研究區(qū)域，選擇7 個采樣點位，分別為：新立城水庫、南繞城高速橋、南三環(huán)南攔河閘、小板橋橡膠壩、興華攔河閘、四化攔河閘、北湖大橋，記為S1～S7。其中S1 點位為本研究區(qū)段的源頭，水質(zhì)較好，周圍農(nóng)田居多，是本市重要的水源和防洪屏障；S2～S7點位人員密集，周圍多建筑、道路，有公園、攔河閘、排水口等設(shè)施。

采樣工作于2019年11月進行，采用彼得森采泥器采集表層沉積物樣品于密封袋中，經(jīng)低溫避光保存后，運輸至實驗室以備檢測。

1.2 樣品處理與分析

將采集表層沉積物樣品的雜質(zhì)去除后風干，研磨過篩，置于干燥器中待測，主要測定項目為有機質(zhì)（OM，采用燒失量法）、總氮（TN，采用過硫酸鹽消解法）、總磷（TP，采用氫氧化鈉堿熔法）。

1.3 污染評價方法

根據(jù)相關(guān)文獻，采用綜合污染指數(shù)法[3]、有機指數(shù)法[4]和加拿大安大略省環(huán)境和能源部（1992）制定的沉積物環(huán)境質(zhì)量指南[5]等方法，對沉積物中營養(yǎng)鹽污染狀況進行評價。

1.3.1 沉積物環(huán)境質(zhì)量指南

采用沉積物中能引起最低級別生態(tài)毒性效應(yīng)的總氮和總磷的質(zhì)量分數(shù)作為評價因子的標準值（0.055%和0.060%），評級標準見表1。

表1 評級標準

1.3.2 綜合污染指數(shù)法

計算公式如式（1）、式（2）所示，評價標準見表2。

式中：i—評價因子；

Si—單項因子的評價指數(shù)；

Ci—評價因子的實測值；

Cs—評價因子的標準值。

式中：F—n項污染指數(shù)的平均值；

Fmax—最大單項污染指數(shù)。

表2 湖泊沉積物污染程度等級

1.3.3 有機指數(shù)法

計算公式如式（3）、式（4）和式（5）所示，評價標準見表3、表4。

表3 沉積物有機指數(shù)評價標準

表4 沉積物有機氮評價標準

2 結(jié)果與分析

2.1 表層沉積物營養(yǎng)鹽分布特征

由圖2 可知，河流表層沉積物中OM 質(zhì)量分數(shù)范圍為0.03%～0.17%，平均值為0.10%，其中最高值和最低值分別位于S4 和S3 點位，空間分布差異顯著。本研究河段周圍多市區(qū)，受生活污水影響較大，其中S1、S4、S5 點位OM 質(zhì)量分數(shù)較高，這可能與其周圍草木繁多及水生植物大量生長有關(guān)。

表層沉積物TN、TP 質(zhì)量分數(shù)的空間分布整體上呈現(xiàn)下游高于上游的趨勢，空間分布差異較顯著。TN 質(zhì)量分數(shù)范圍為304～1 005 mg·kg-1，平均值為564 mg·kg-1，其中最高值和最低值分別位于S6 和S2點位。TP 質(zhì)量分數(shù)范圍為196～597 mg·kg-1，平均值為338 mg·kg-1，其中最高值和最低值分別位于S6和S4 點位。此結(jié)果與前人研究結(jié)果相比較，TN、TP 質(zhì)量分數(shù)平均值均有所下降，但整體上呈現(xiàn)出下游較上游污染嚴重的趨勢[6]，分析其原因是與近階段伊通河長春段采取的治理行動有關(guān)，說明此次治理中底泥污染狀況較為改善。

根據(jù)沉積物環(huán)境質(zhì)量指南標準值，判斷研究區(qū)域OM、TP 質(zhì)量分數(shù)均未超過最低級別；S2、S3、S5、S7 點位TN 質(zhì)量分數(shù)均未超過最低級別，而S1、S4、S6 點位TN 質(zhì)量分數(shù)偏高，但未超過嚴重級別。結(jié)果表明，研究區(qū)域內(nèi)OM、TN、TP 質(zhì)量分數(shù)均具有生態(tài)風險效應(yīng)，對環(huán)境有一定的潛在危害。

圖2 表層沉積物營養(yǎng)鹽含量

2.2 表層沉積物營養(yǎng)鹽污染狀況評價

2.2.1 綜合污染指數(shù)評價

如圖3 所示，污染指數(shù)法評價結(jié)果表明：表層沉積物TN、TP 單項污染評價指數(shù)范圍為0.55～1.83、0.33～1.00，平均值為1.03、0.56。分別有28.6%、14.3%點位TN 屬于輕度、中度污染，有42.9%點位TP 屬于輕度污染，其余點位均為清潔狀態(tài)。表層沉積物綜合污染指數(shù)范圍為0.52～1.63，平均值為0.90。分別有28.6%、14.3%點位屬于輕度、中度污染，其余點位均為清潔狀態(tài)。表層沉積物TN、TP 單項污染以及綜合污染程度均表現(xiàn)為下游高于上游的趨勢，相比于TN 和TP 在空間上的分布規(guī)律一致。

上述結(jié)果表明河流表層沉積物中存在一定的氮、磷污染風險。這與通過沉積物環(huán)境質(zhì)量指南標準所判斷的結(jié)果較為一致，均表明所研究區(qū)域內(nèi)表層沉積物都受到了一定程度的污染，尤其是S6 點位氮污染最為嚴重，須控制外來污染。

2.2.2 有機污染指數(shù)評價

各個采樣點位的有機指數(shù)值如圖4 所示，結(jié)果表明：有機污染指數(shù)范圍為0.001～0.006，平均值為0.003，均屬于清潔狀態(tài)。有機氮指數(shù)范圍為0.029～0.095，平均值為0.054，整體上屬于較清潔狀態(tài)，針對單個采樣點而言，分別有57.1%、42.9%點位屬于輕度、中度污染。

圖3 表層沉積物污染指數(shù)

圖4 表層沉積物有機污染指數(shù)

上述結(jié)果表明河流表層沉積物有機污染較輕，但存在一定的有機氮污染風險。有機指數(shù)與綜合污染指數(shù)評價結(jié)果一致，均顯示河段多數(shù)點位表層沉積物污染較輕，個別點位存在一定的氮磷污染和有機污染，如S1、S4、S6 點位。區(qū)段污染較為嚴重的原因主要是周邊環(huán)境污染物隨徑流流入河流，S1 點位處于新立城水庫出水位置，且周邊有農(nóng)田耕地，S4、S6 點位周邊為公園，受攔河閘等的影響，水流量較小，河流中污染物不易擴散。因此，在該河段后期的治理工作中仍應(yīng)繼續(xù)控制外源輸入。

3 結(jié)論

1）伊通河河流表層沉積物中TN、TP 和OM 的質(zhì)量分數(shù)較低，空間格局分布上均表現(xiàn)為下游高于上游的趨勢，河流氮污染風險較為嚴重。研究區(qū)域河流表層沉積物中OM、TP 質(zhì)量分數(shù)均未超過最低級別，TN 質(zhì)量分數(shù)最高值未超過嚴重級別，表明其營養(yǎng)鹽成分具有生態(tài)風險效應(yīng)，對環(huán)境有一定的潛在危害。

2）綜合污染指數(shù)、有機污染指數(shù)評價均表明，河流表層沉積物屬于清潔狀態(tài)，有機氮污染指數(shù)評價表明其基本處于較清潔狀態(tài)，整體呈現(xiàn)為下游高于上游的趨勢，這與TN、TP 質(zhì)量分數(shù)的空間分布情況相一致。河流表層沉積物中存在一定的氮、磷污染風險，有機污染較輕，但存在一定的有機氮污染風險。整體評價結(jié)果表明，伊通河長春段表層沉積物存在一定的安全風險，在后續(xù)防治工作中應(yīng)對此加以重視。