許 毅

（安徽省建設(shè)工程測(cè)試研究院有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

水體富營(yíng)養(yǎng)化是指湖泊、河流等水體中N、P失去平衡而引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。自2016年以來，每年夏天，十五里河入湖口西側(cè)環(huán)境空氣會(huì)變臭，原因在于巢湖近岸富營(yíng)養(yǎng)化水體中過度繁殖的藻類使湖水產(chǎn)生臭味并釋放有毒有害物質(zhì)。十五里河匯入巢湖，對(duì)巢湖水質(zhì)有直接的影響，其水體富營(yíng)養(yǎng)化引起眾多學(xué)者的關(guān)注，然而現(xiàn)有研究大多集中在短時(shí)期內(nèi)對(duì)水質(zhì)單一指標(biāo)的考察，如宗寧［1］等分析了十五里河水體中磷含量分布特征，而對(duì)水質(zhì)變化趨勢(shì)研究較少，且缺乏連續(xù)年限的水體富營(yíng)養(yǎng)化研究。為此，本文通過對(duì)大范圍水質(zhì)監(jiān)測(cè)，統(tǒng)計(jì)并研究了近5年的數(shù)據(jù)，在分析影響富營(yíng)養(yǎng)化質(zhì)量指數(shù)的氮磷元素分布特征基礎(chǔ)上，探究并預(yù)測(cè)了十五里河水體的富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)，最后提出了相應(yīng)的對(duì)策，以此為十五里河水體的治理提供一定參考和科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)

1.1 監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置

十五里河發(fā)源于合肥市西北大蜀山，全長(zhǎng)35 km，在同心橋匯入巢湖，為巢湖一級(jí)入湖河流。其支流為幸福渠、王年溝、許小河、圩西河，因上游天鵝湖溢流壩將河流分為兩截，故不考慮上游水體的影響，只綜合考慮各主要排污口、支流，并結(jié)合包河區(qū)河長(zhǎng)制監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置，從上游至下游分別設(shè)置了8個(gè)監(jiān)測(cè)斷面：金寨路橋、繞城高速、廬州大道、包河大道、上海路橋、天津路、前楊橋和希望橋。其監(jiān)測(cè)點(diǎn)位如圖1所示。

圖1 十五里河監(jiān)測(cè)斷面布點(diǎn)示意圖

1.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

其斷面水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)根據(jù)富營(yíng)養(yǎng)化計(jì)算公式，確定為COD、TP、TN，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［2］Ⅴ類水質(zhì)濃度標(biāo)準(zhǔn)（mg/L），監(jiān)測(cè)頻次為2次/月。而分析方法依據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）［3］確定。從金寨路橋至希望橋依次編號(hào)為1#-8#，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按年均值計(jì)算，近5年十五里河水質(zhì)指標(biāo)各斷面TN和TP年平均值，如表1所示。

表1 2017-2021年十五里河水質(zhì)指標(biāo)斷面年平均值

由表1可以看出，在2017年TN和TP指標(biāo)所有斷面年均值均為劣Ⅴ類。在2018年，TN指標(biāo)所有斷面年均值均為劣Ⅴ類；TP指標(biāo)，在天津路、前楊橋、希望橋年均值達(dá)到Ⅴ類。而2019～2021年，TN指標(biāo)年均值均為劣Ⅴ類；TP指標(biāo)，所有斷面在3年內(nèi)全部達(dá)到Ⅴ類。因此，5年間所有斷面TN年均值均超標(biāo)，即使在2021年希望橋的最小值為4.46 mg/L時(shí)，仍超過地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值一倍以上。

2 氮磷的分布特征

根據(jù)調(diào)查，城市污水處理廠及沿河排口排污是十五里河主要的污染源，在污染源排放貢獻(xiàn)比例中，占TN入河負(fù)荷比例的84%，占TP入河負(fù)荷的中的74%。再結(jié)合監(jiān)測(cè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)以及營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)，計(jì)算TN、TP占據(jù)權(quán)重，確定TN和TP為本文水體富營(yíng)養(yǎng)化研究中首要污染物。各斷面TN和TP的分布特征如圖2所示。

圖2 各斷面TN和TP分布特征圖

由圖2可以看出，TN最高點(diǎn)出現(xiàn)在2017年的繞城高速，最低點(diǎn)出現(xiàn)在2021年的希望橋。在2017年，繞城高速TN均值超過上游金寨路橋的5.06 mg/L，其原因在于，此片區(qū)梳背橋至龍川路南排污口以及老江淮廠明渠貢獻(xiàn)了大量生活污水，導(dǎo)致TN濃度變高。上海路橋在2017～2018年，TN指標(biāo)都比上游包河大道要高，只在2019～2021年變低，這是因?yàn)樵诖穗A段，許小河水質(zhì)提升工程對(duì)總氮消減起到了一定作用。在2018～2021年，廬州大道均出現(xiàn)TN升高的現(xiàn)象，這就需重點(diǎn)關(guān)注幸福渠水質(zhì)。由此可以看出，十五里河總體趨勢(shì)是下游水體的TN濃度要低于上游。而TP濃度最高點(diǎn)出現(xiàn)在2017年的繞城高速，最低點(diǎn)出現(xiàn)在2021年的希望橋，此特征與TN一致。但隨著上游水質(zhì)的改善與穩(wěn)定，排污口的截留力度加大，在近3年，TP濃度呈現(xiàn)出與TN近似的衰減規(guī)律。

在2021年，TN和TP皆在天津路斷面出現(xiàn)了較上一斷面上升的趨勢(shì)，其原因在于，十五里河污水處理廠排口在天津路和上海路橋之間，日均污水排放量達(dá)到10萬噸以上。并且，在2021年6到8月排水高峰季對(duì)污水處理廠沿河排口進(jìn)行連續(xù)多次采樣分析，其TN月均值分別為4.76；3.93；8.46，TP分別為0.13；0.08；0.25，TN沒有達(dá)到V類水標(biāo)準(zhǔn)且排放量大，所以，對(duì)天津路斷面總氮值升高有直接影響。

3 水體富營(yíng)養(yǎng)化的分析與研究

目前，國(guó)內(nèi)外使用的水體富營(yíng)養(yǎng)化的計(jì)算評(píng)價(jià)方法有單項(xiàng)指標(biāo)法、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指示法、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法等。結(jié)合主要污染因子，本文選用營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法（NQI），并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。其公式如下：

式中CCOD、CTN、CTP分別為采樣實(shí)測(cè)的化學(xué)耗氧量、總氮、總磷濃度，且C'COD、C'TN、C'TP［4］分別為GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中化學(xué)耗氧量、總氮、總磷的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)濃度。以Ⅴ類水質(zhì)濃度標(biāo)準(zhǔn)（mg/L）為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)NQI值≤2時(shí)，水質(zhì)為貧營(yíng)養(yǎng)水平；當(dāng)NQI值為2＜NQI≤3時(shí)，水質(zhì)為中營(yíng)養(yǎng)水平，當(dāng)NQI值＞3時(shí)，水質(zhì)為富營(yíng)養(yǎng)水平。十五里河斷面的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)結(jié)果如表2所示。

表2 十五里河斷面的年均營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)

由表2可以看出，在2017～2021年，8個(gè)斷面的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)范圍為3.0～9.8；除了在2021年入湖口希望橋斷面NQI＜3，水質(zhì)為中營(yíng)養(yǎng)水平外，其余均為富營(yíng)養(yǎng)水平；NQI最大值為9.8，出現(xiàn)在2017年繞城高速斷面。其5年間水體整體平均指數(shù)為3.8～8.1，雖然呈現(xiàn)出隨著年份遞減的趨勢(shì)，但依然全部為富營(yíng)養(yǎng)水平。以河流整體富營(yíng)養(yǎng)水平平均指數(shù)計(jì)算，2021年較2017年下降了53%。

2017～2021年各斷面營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)變化趨勢(shì)如圖3所示。

由圖3可以看出，從2017～2021年，十五里河水體營(yíng)養(yǎng)水平從上游到下游總體呈現(xiàn)出先增長(zhǎng)后衰減的趨勢(shì)。其8個(gè)斷面營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)均值依次為5.8、5.8、5.9、5.6、5.3、5.2、4.8、4.5。但隨著許小河水質(zhì)的穩(wěn)定改善，上海路橋斷面作為下游，只在2017年NQI值超過包河大道橋斷面，其余年份均呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢(shì)，2021年水體NQI值已降至3.8，并且，在2022年有繼續(xù)下降的趨勢(shì)。

圖3 各斷面營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)變化趨勢(shì)圖

4 結(jié)論

（1）對(duì)監(jiān)測(cè)的8個(gè)斷面進(jìn)行比較，TN濃度從大到小為：金寨路橋＞廬州大道＞包河大道＞繞城高速＞天津路＞上海路橋＞前楊橋＞希望橋；TP濃度從大到小為：金寨路橋＞繞城高速＞廬州大道＞天津路＞上海路橋＞包河大道＞前楊橋＞希望橋，相對(duì)于TN，TP濃度更呈現(xiàn)出從上游到下游遞減的規(guī)律，而TN濃度受十五里河污水處理廠排口影響更大，在天津路橋等斷面出現(xiàn)了上升現(xiàn)象。

（2）從2017～2021年，雖然水體營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)減緩，但水體整體仍處于富營(yíng)養(yǎng)水平，但2021年水體NQI值已降至3.8，并且在2022年有繼續(xù)下降的趨勢(shì)。

（3）根據(jù)溯源監(jiān)測(cè)和對(duì)上下游水質(zhì)比對(duì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)造成十五里河水體富營(yíng)養(yǎng)化最主要原因在于，十五里河污水處理廠排口以及沿岸排污口水質(zhì)未達(dá)到Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)且TN超標(biāo)嚴(yán)重，所以，其污水處理需加強(qiáng)削氮工藝，沿河排污口需加強(qiáng)截污和雨污分流，此外，其他2條支流許小河和圩西河水質(zhì)仍需進(jìn)一步削減氮磷含量。