郭玉婷,王瑋敏,吳琳琳,郭昌勝,李紅麗,徐 建

1.鄭州大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院,河南 鄭州 450000

2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與研究中心,北京 100012

溶解性有機(jī)物(Dissolved Organic Matter,DOM)是一種由芳香族和脂肪族碳?xì)浠衔锝M成的混合物,具有多樣官能團(tuán),并可在水中通過(guò)酸堿緩沖、光衰減等作用與無(wú)機(jī)或有機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng),影響污染物的遷移轉(zhuǎn)化[1-3]。同時(shí),DOM作為重要底物可被河流中的異養(yǎng)型微生物代謝,對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)造成影響,引發(fā)河流富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題[4-5]。

快速城鎮(zhèn)化過(guò)程中的人類活動(dòng)(如廢水排放、土地利用方式改變等)可改變天然水體中DOM的組成[6-7]。污水處理廠出水是城市河流的重要補(bǔ)充水源。污水處理廠出水有機(jī)物(Effluent Organic Matter)成分復(fù)雜,主要由難降解的天然有機(jī)物(腐殖酸和富里酸)、微生物代謝產(chǎn)物(Soluble Microbial Product)和其他痕量有機(jī)物構(gòu)成,其組成特性與受納水體富營(yíng)養(yǎng)化水平、污染物的環(huán)境行為密切相關(guān)[8-9]。研究人員采用紫外-可見(jiàn)光譜(UV-Vis)、三維熒光光譜(3D-EEMs)、傅里葉紅外變換光譜(FTIR)及體積排阻色譜(HP-SEC)等方法,針對(duì)城市污水處理廠出水在補(bǔ)給地表水體時(shí)的DOM組成特征變化開(kāi)展了一系列研究,在闡明其對(duì)受納水體有機(jī)物組成以及污染物遷移轉(zhuǎn)化的影響方面取得了一定進(jìn)展[10]。其中,三維熒光光譜技術(shù)具有靈敏度高、選擇性好、檢測(cè)速度快等優(yōu)勢(shì),可有效分離光譜疊加峰,追蹤水中DOM的組成和來(lái)源,被廣泛用于內(nèi)陸及海洋水體DOM來(lái)源與組成特征定性或半定量研究[11-12]。

溫榆河-北運(yùn)河水系位于北京市的核心區(qū)域,是北京市產(chǎn)業(yè)最密集、人口最集中、城市化水平最高的流域。其主要支流清河、壩河、通惠河均不同程度地接納了污水處理廠出水,是城區(qū)重要的排水受納水體[13]。針對(duì)該水系水環(huán)境質(zhì)量演變特征,研究人員已開(kāi)展了有機(jī)物、重金屬、氮、磷等多方面的研究[14-18]。其中,針對(duì)DOM熒光組分時(shí)空分布和來(lái)源的研究顯示：該水系DOM熒光組分與氮、磷等元素的遷移和轉(zhuǎn)化有關(guān)[16];非汛期DOM以自生源為主,汛期受陸源和自生源的共同影響;微生物在上覆水DOM來(lái)源及轉(zhuǎn)化中起著重要作用[17]。但以往研究多集中在溫榆河-北運(yùn)河干流,針對(duì)其主要支流及沿岸污水處理廠出水對(duì)受納河流的影響的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本文通過(guò)研究溫榆河-北運(yùn)河水系干流、支流、沿岸污水處理廠出水匯入河流處的DOM組成特征和來(lái)源,分析污水處理廠出水與干支流河水的相互影響,以期為該水系水生態(tài)環(huán)境治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 研究區(qū)概況

溫榆河西源于西山,北源于燕山,是唯一發(fā)源于北京市境內(nèi)且常年有水的河流。其上游由東沙河、北沙河、南沙河3條支流于昌平區(qū)匯集而成,沿途接納清河、壩河、通惠河等支流,經(jīng)通州區(qū)北關(guān)閘匯入北運(yùn)河。待涼水河在通州區(qū)榆林莊閘上游匯入其中后,北運(yùn)河由西集鎮(zhèn)流出北京。溫榆河-北運(yùn)河水系在北京境內(nèi)的干流總長(zhǎng)約為90 km,流域內(nèi)居住著北京市70%的人口,流域經(jīng)濟(jì)總量占全市的80%以上。該水系不但承擔(dān)著北京市防洪排澇和納污的任務(wù),還發(fā)揮了城市生態(tài)景觀、休閑娛樂(lè)的功能。此外,其沿線工農(nóng)業(yè)廢水及生活污水二級(jí)出水排放口眾多,是北京市四大排污河之一,承載著北京90%的排水任務(wù)。

1.2 樣品采集

本研究于2021年10月進(jìn)行樣品采集。沿北運(yùn)河-溫榆河干流(采樣點(diǎn)編號(hào)分別為WY1～WY7、BY,下同),一級(jí)支流沙河(S1～S2)、清河(Q1～Q6)、壩河(B1～B5)、通惠河(TH1～TH3)和涼水河(LS1～LS4),二級(jí)支流北小河(BX1～BX4)、亮馬河(LM1～LM3)河道,以及沿岸主要污水處理廠入河口(REC1～REC7),共設(shè)置42個(gè)采樣點(diǎn)(圖1和表1)。在每個(gè)采樣點(diǎn)采集表層水樣(0～50 cm)3次,用GPS同步記錄采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)。將3次水樣完全混合,裝入2 L聚乙烯塑料瓶中,低溫避光保存,運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后在4 ℃條件下保存待測(cè)。

表1 污水處理廠主要信息

注：底圖分別下載自自然資源部標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)系統(tǒng)(http：//bzdt.ch.mnr.gov.cn/)和北京市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)(https：//beijing.tianditu.gov.cn/bzdt/),審圖號(hào)分別為GS(2020)4634號(hào)和京審(2022)019號(hào),下載日期均為2022-07-06。圖1 采樣點(diǎn)位分布

1.3 樣品測(cè)定及數(shù)據(jù)分析

1.3.1 樣品測(cè)定

分別用凱氏定氮儀和鉬銻抗比色法測(cè)定樣品中的總氮(TN)和總磷(TP)含量,用總有機(jī)碳分析儀(日本島津,TOC-5000)分析溶解性有機(jī)碳(DOC)含量,用納氏試劑比色法測(cè)定氨氮(NH3-N)含量。使用0.45 μm玻璃纖維濾膜(美國(guó)Whatman,GF/F)過(guò)濾水樣后,利用熒光分析儀(日本Hitachi,F7000)掃描水樣中DOM的三維熒光光譜。采用150 W氙燈為激發(fā)光源,光電倍增管(PMT)電壓設(shè)為400 V,激發(fā)波長(zhǎng)(λEx)和發(fā)射波長(zhǎng)(λEm)的范圍分別設(shè)定為210～400 nm和250～550 nm,波長(zhǎng)增量、狹縫寬度、掃描速度分別設(shè)定為2 nm、10 nm、12 000 nm/min。在掃描水樣DOM三維熒光光譜時(shí),同步測(cè)定超純水的三維熒光光譜,并將每個(gè)樣品測(cè)定得到的熒光光譜減去超純水的熒光光譜,用于數(shù)據(jù)處理。

1.3.2 數(shù)據(jù)分析

熒光指數(shù)(Fluorescence Index,FI)是指激發(fā)波長(zhǎng)為370 nm時(shí),發(fā)射波長(zhǎng)在470 nm與520 nm處的熒光強(qiáng)度之比,可以反映DOM的來(lái)源。當(dāng)FI值>1.9時(shí),DOM主要源自水體內(nèi)部細(xì)菌、藻類等生物的活動(dòng);當(dāng)FI值<1.4時(shí),DOM主要來(lái)自陸上植物和土壤中的有機(jī)質(zhì)等[19]。腐殖化指數(shù)(Humification Index,HIX)是指激發(fā)波長(zhǎng)為254 nm時(shí),發(fā)射波長(zhǎng)在435～480 nm范圍內(nèi)的熒光強(qiáng)度與其在300～345 nm范圍內(nèi)的熒光強(qiáng)度之比[20],可以反映DOM的腐殖化程度。HIX值為消除內(nèi)濾效應(yīng)干擾后的改進(jìn)值,越大則表明有機(jī)質(zhì)腐殖化程度越高[20]。自生源指數(shù)(Biological Index,BIX)是指激發(fā)波長(zhǎng)為310 nm時(shí),發(fā)射波長(zhǎng)在380 nm與430 nm處的熒光強(qiáng)度比值,可以反映DOM的來(lái)源。當(dāng)BIX值>1時(shí),DOM主要來(lái)自內(nèi)源,并有較多新鮮DOM的釋放;當(dāng)BIX處于較低水平時(shí)(0.6～0.7),表示水體中的新鮮DOM的產(chǎn)生量較低[21]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用ArcGIS 10.2繪制采樣點(diǎn)分布圖。在Matlab 2021a軟件中使用DOMFluor工具箱,運(yùn)用PARAFAC模型對(duì)經(jīng)預(yù)處理及減空白后的三維熒光數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確定DOM熒光組分的最優(yōu)數(shù),得到每種熒光組分的最大熒光強(qiáng)度(Fmax),用以表征各類熒光物質(zhì)的熒光強(qiáng)度(熒光強(qiáng)度單位用R.U.表示)。使用Excel 2019、Origin 2021軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理和圖形繪制,采用SPSS 26.0軟件對(duì)水樣的基礎(chǔ)水質(zhì)指標(biāo)和DOM的熒光組分進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析(P<0.05表示達(dá)到顯著相關(guān)水平,P<0.01表示達(dá)到極顯著相關(guān)水平)。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫榆河-北運(yùn)河水系水質(zhì)空間分布特征

溫榆河-北運(yùn)河水系各河流和污水處理廠入河口水質(zhì)情況如圖2所示?？梢钥闯觯焊髦Я鱀OC濃度變化不大,北小河和亮馬河DOC濃度略高于其所匯入的壩河;干流DOC濃度與各支流接近;各污水處理廠入河口DOC濃度變化幅度大且略高于各河流,可能與各污水處理廠進(jìn)水濃度以及處理工藝有關(guān)。DOC濃度的分布與張倩等[2]得到的非汛期北運(yùn)河水系DOM含量在空間分布上差異不顯著的研究結(jié)論一致,但平均濃度顯著低于已有研究結(jié)果[3]。TP濃度從上游到下游逐漸降低,其中沙河和清河磷污染較嚴(yán)重,北小河和亮馬河TP濃度與其所匯入的壩河接近;干流TP濃度低于清河,高于涼水河;各入河口TP濃度比較穩(wěn)定,低于沙河和清河。與DOC和TP相比,各支流TN和NH3-N濃度變化較大,從上游到下游均呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢(shì),其中上游沙河氮污染最輕,下游涼水河最重,北小河和亮馬河與其所匯入的壩河接近;干流的TN和NH3-N濃度高于沙河,低于其他支流;入河口的TN和NH3-N濃度低于涼水河,高于其他各河流。整體上,溫榆河-北運(yùn)河水系各支流DOC濃度接近,TP濃度表現(xiàn)為上游顯著高于下游,TN和NH3-N濃度整體呈下游高于上游(清河除外);干流DOC和TP濃度與支流接近,TN和NH3-N濃度低于支流;入河口DOC濃度與各支流接近,TP濃度也與各支流接近(沙河和清河除外),TN和NH3-N濃度高于各支流(涼水河除外)。

圖2 溫榆河-北運(yùn)河水系水質(zhì)空間分布特征

已有研究表明,北運(yùn)河干流和支流整體污染較為嚴(yán)重,氮污染最為突出,其次為磷污染和好氧有機(jī)物污染。也有研究指出,在采用單因子評(píng)價(jià)方法的情況下,1998—2017年溫榆河水系NH3-N和TP都超出了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)[14],與本研究得到的各河流氮污染趨勢(shì)一致。但可以看出,各河流氮污染物濃度變化較大,壩河、通惠河、涼水河和亮馬河的TP濃度優(yōu)于地表水V類標(biāo)準(zhǔn),各支流的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水平受污水處理廠補(bǔ)水、生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染排放等多種因素的影響而呈現(xiàn)一定的差異性。

圖3顯示了溫榆河-北運(yùn)河干流水質(zhì)變化,以及污水處理廠排水對(duì)受補(bǔ)給河流水質(zhì)的影響?？梢钥闯?DOC和TP整體變化較為平緩,TN和NH3-N波動(dòng)較大。清河和壩河匯入后(WY4和WY7點(diǎn)位),TN、NH3-N均有所上升;通惠河匯入后(BY點(diǎn)位),TN、NH3-N和TP明顯下降。在通惠河、溫榆河和北運(yùn)河交匯處,同時(shí)有支流(小中河和運(yùn)潮減河)匯入。2022年,北京市從密云水庫(kù)調(diào)水進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水。補(bǔ)水由小中河進(jìn)入北運(yùn)河,顯著改善了溫榆河-北運(yùn)河水系的水質(zhì)。從污水處理廠入河口水質(zhì)和各支流水質(zhì)變化可以看出,除REC3(清河再生水廠)出水水質(zhì)優(yōu)于河流,導(dǎo)致所排入的河流的污染物濃度降低外,其余入河口的出水入河后,河流TN和NH3-N均出現(xiàn)了上升。其中：REC1(高碑店污水處理廠)、REC4(清河第二再生水廠)的高TN和NH3-N濃度出水,對(duì)其所匯入的清河和通惠河影響顯著;涼水河自身的TN和NH3-N水平較高,REC7(小紅門污水處理廠)出水對(duì)其影響不顯著。綜上,各支流氮污染物濃度受污水處理廠排水影響較明顯,干流氮污染物濃度在一定程度上受到支流的影響,整體呈現(xiàn)排水影響支流、支流影響干流的特征。

圖3 溫榆河-北運(yùn)河水系干流和污水處理廠排水受納支流水質(zhì)變化

2.2 溫榆河-北運(yùn)河水系DOM空間分布特征及來(lái)源

對(duì)溫榆河-北運(yùn)河水系DOM的三維熒光光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,共得到4種熒光組分,詳見(jiàn)表2和圖4。其中,C1組分(λEx/λEm：264,362/448 nm)和C2組分(λEx/λEm：244,336/402 nm)主要為陸源類腐殖酸和類富里酸,常存在于天然水體和森林河流中[22],也出現(xiàn)在受人類活動(dòng)(如廢水排放或是農(nóng)業(yè)活動(dòng))影響較為嚴(yán)重的水體中。C3組分(λEx/λEm：230/346 nm)為類色氨酸物質(zhì),對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)三維熒光光譜中的T2峰,受人類活動(dòng)和城市化程度影響明顯,主要來(lái)源于生活污水或由微生物代謝產(chǎn)生的內(nèi)源類蛋白物質(zhì),經(jīng)常出現(xiàn)在農(nóng)業(yè)相關(guān)流域和城市區(qū)域[23-24]。C4組分(λEx/λEm：280/366 nm)與羧基官能團(tuán)有關(guān),可能是微生物來(lái)源的腐殖酸類物質(zhì)[25]或細(xì)菌有機(jī)質(zhì)[26],也可能來(lái)源于陸源DOM的微生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物[27-28]。

表2 溫榆河-北運(yùn)河水系DOM熒光特征

圖4 溫榆河-北運(yùn)河水系DOM熒光組分的三維熒光光譜和最大激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng)分載荷

圖5顯示了溫榆河-北運(yùn)河水系各河流和污水處理廠入河口DOM熒光組分比例變化。可以看出,除涼水河以C1組分為主外,其余河流均以C3組分為主。C3組分是人類活動(dòng)特別是廢水排放的主要指示組分。C3組分占比在24.76%～40.27%之間,說(shuō)明人為排放是造成溫榆河-北運(yùn)河水系有機(jī)污染的主要原因。支流C1組分占比相對(duì)穩(wěn)定,C2和C4組分占比從上游到下游呈上升趨勢(shì),C3組分占比呈下降趨勢(shì)。干流各組分占比與支流沒(méi)有明顯差異。入河口C2組分占比高于各河流,C3組分占比低于各河流,其余組分占比與各河流沒(méi)有明顯差異。各支流從上游到下游整體呈現(xiàn)類腐殖質(zhì)組分(C1+C2)占比上升、類蛋白組分(C3+C4)占比下降的趨勢(shì)。沙河、清河、壩河、通惠河、涼水河的類蛋白組分占比均值分別為53.90%、50.71%、52.25%、46.80%、46.47%。北小河和亮馬河的類蛋白組分占比均值分別為53.32%和53.19%,高于所匯入的壩河。

圖5 溫榆河-北運(yùn)河水系DOM組分占比空間分布特征

整體上,溫榆河-北運(yùn)河水系各河流DOM以類色氨酸組分為主,類腐殖質(zhì)和類蛋白組分占比接近;干流的類蛋白組分占比略高于支流;入河口的類蛋白組分占比顯著低于各河流,主要是由于污水處理廠對(duì)污水中的蛋白類物質(zhì)的去除效果較好,導(dǎo)致出水中的類腐殖質(zhì)組分占比升高[32]。

圖6顯示了溫榆河-北運(yùn)河干流熒光強(qiáng)度變化,以及污水處理廠排水對(duì)受補(bǔ)給河流熒光組分的影響。溫榆河-北運(yùn)河干流表現(xiàn)為C3組分下降、C2組分上升,主要是由于C3組分為易降解類蛋白,沿河會(huì)發(fā)生生物降解,導(dǎo)致C3組分占比下降,而微生物降解底物時(shí)亦會(huì)產(chǎn)生類富里酸組分,導(dǎo)致C2組分占比上升[33]。清河、壩河的熒光組分組成與干流接近,匯入點(diǎn)對(duì)其熒光組分變化的影響不大。通惠河匯入后,可能受密云水庫(kù)調(diào)水水質(zhì)的影響,類蛋白組分占比上升,類腐殖質(zhì)組分占比下降。污水處理廠出水匯入各支流后,除REC2點(diǎn)位外,其余各點(diǎn)位的類腐殖質(zhì)組分占比上升。這是由于出水中的易降解類物質(zhì)(如易降解的蛋白、糖和有機(jī)酸等)在河流中發(fā)生降解[33],同時(shí)轉(zhuǎn)化為難降解的類富里酸[34],對(duì)所匯入河流熒光組分的構(gòu)成產(chǎn)生影響。隨后,污水中的外源有機(jī)物等為水體微生物提供碳源,增強(qiáng)了微生物代謝活性,導(dǎo)致內(nèi)源類蛋白組分占比上升。可以看出,各支流DOM組成有所差異,對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和污染物的生物化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生了不同影響。

圖6 溫榆河-北運(yùn)河干流和污水處理廠排水受納支流熒光組分變化

2.3 溫榆河-北運(yùn)河水系DOM特征與水質(zhì)參數(shù)的相關(guān)性

水體DOM主要來(lái)源于陸源徑流、降雨沖刷、人類生產(chǎn)生活排放和水體藻類釋放等[33]。計(jì)算并分析溫榆河-北運(yùn)河水體DOM的熒光特征參數(shù),進(jìn)一步驗(yàn)證其組分來(lái)源(圖7)。各河流FI值范圍為1.58～1.72,表明各河流DOM同時(shí)受內(nèi)源和外源影響。沙河FI均值接近1.4,說(shuō)明其DOM組成受地表徑流等陸源排放影響的程度大于其他河流。BIX值范圍為0.96～1.17,說(shuō)明各河流DOM降解程度高,水體中的水生植物及浮游微生物代謝生成內(nèi)源性有機(jī)物的能力較強(qiáng)。HIX值范圍為0.74～0.81,各河流相差不大,表明該水系整體腐殖化程度低,自生源有機(jī)質(zhì)占比較高。入河口FI值低于大部分河流,主要是由于污水處理廠出水有機(jī)物中,陸源類腐殖質(zhì)組分占比較高。

圖7 溫榆河-北運(yùn)河水系DOM熒光參數(shù)空間分布特征

綜上,溫榆河-北運(yùn)河水系DOM受內(nèi)源和外源的雙重影響,內(nèi)源以水體微生物活動(dòng)產(chǎn)生的自生源有機(jī)物為主,外源可能為降雨徑流攜帶的陸生植物和土壤等陸源有機(jī)質(zhì)。由于該水系主要接收城市生活污水處理廠出水,水溫相對(duì)較高,水體生態(tài)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定,微生物活動(dòng)占主導(dǎo),有機(jī)殘?bào)w易被微生物降解,水體腐殖化程度較弱。

對(duì)DOM組分、熒光光譜指標(biāo)和水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果如表3所示?？梢钥闯?4種熒光組分之間均具有極顯著的相關(guān)性(P<0.01)。其中,C1、C2、C4呈現(xiàn)強(qiáng)正相關(guān)(r=0.95,P<0.01),表明類腐殖質(zhì)和微生物代謝產(chǎn)物同源,可能與污水處理廠出水有機(jī)物密切相關(guān)。C1、C2、C4組分與C3組分具有一定的相關(guān)性(r分別為0.690、0.563、0.689,P<0.01),表明其在某種程度上具有相同的來(lái)源。FI值越高表明水體內(nèi)部細(xì)菌、藻類等生物的活動(dòng)水平越高。BIX與C1、C2、C4組分呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),與C3組分呈顯著正相關(guān)關(guān)系。4種組分與HIX均沒(méi)有相關(guān)性,說(shuō)明4種組分與微生物內(nèi)源代謝活動(dòng)有關(guān),DOM中的微生物來(lái)源有機(jī)物占比大,污染來(lái)源主要為內(nèi)源。

DOC與4種熒光組分均呈現(xiàn)正相關(guān)性,其中與C1、C2、C4組分呈現(xiàn)極顯著正相關(guān),表明可采用熒光組分指示河流有機(jī)物的變化。已有研究表明,DOM組分與水環(huán)境中的氮磷污染有較強(qiáng)的相關(guān)性,熒光組分強(qiáng)度可用來(lái)預(yù)測(cè)氮磷濃度[34]。TN、NH3-N與C2、C4組分呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。C3組分與TN呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05),與NH3-N呈負(fù)相關(guān),與BIX呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。這表明河流內(nèi)源微生物產(chǎn)生的類腐殖質(zhì)組分對(duì)河水氮濃度存在重要影響。TP與各熒光組分無(wú)相關(guān)性,與HIX呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),說(shuō)明DOM組分未參與TP的遷移轉(zhuǎn)化,但DOM的腐殖化程度會(huì)對(duì)TP產(chǎn)生影響,DOM腐殖化程度越高則TP濃度越低。有研究[34]采用平行因子分析法研究了DOM構(gòu)成與達(dá)里諾爾湖營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的相關(guān)性,結(jié)果顯示,DOM中的芳香類蛋白物質(zhì)(類色氨酸和類酪氨酸)、類腐殖質(zhì)組分(類腐殖酸和類富里酸)的比例與水體TP濃度呈正相關(guān)。這與本研究的研究結(jié)果具有一致性。

3 結(jié)論

1)溫榆河-北運(yùn)河水系各支流DOC濃度接近,TP濃度表現(xiàn)為上游顯著高于下游,TN和NH3-N濃度表現(xiàn)為下游高于上游。干流DOC和TP濃度與支流接近,TN和NH3-N濃度低于支流。污水處理廠入河口DOC濃度與各支流接近;TP濃度低于沙河和清河,與其余各支流接近;TN和NH3-N濃度低于涼水河,高于其余各支流。各支流氮污染物濃度受污水處理廠排水影響較明顯,干流氮污染物濃度在一定程度上受到支流的影響。

2)溫榆河-北運(yùn)河水系DOM主要包括4種組分,分別是類腐殖酸、類富里酸、類色氨酸和微生物代謝產(chǎn)物。各河流DOM以類色氨酸組分為主,干流DOM中的類蛋白組分占比略高于支流,污水處理廠入河口DOM中的類蛋白組分占比顯著低于各河流。支流DOM的熒光組分構(gòu)成與干流接近,匯入干流后對(duì)其影響不大。污水處理廠出水匯入各支流后,類腐殖質(zhì)組分的比例先上升后下降,這主要?dú)w因于河流中類蛋白物質(zhì)的降解和類富里酸物質(zhì)的積累,同時(shí)外源有機(jī)物增強(qiáng)了河流微生物代謝活性,導(dǎo)致內(nèi)源類蛋白組分占比上升。

3)溫榆河-北運(yùn)河水系DOM組成具有內(nèi)源和外源的雙重特性,整體腐殖化程度低。內(nèi)源以水體微生物活動(dòng)產(chǎn)生的自生源有機(jī)物為主,外源可能為地表徑流攜帶的陸生植物和土壤等陸源有機(jī)質(zhì)。污水處理廠出水中的陸源類腐殖質(zhì)組分占比較高,會(huì)對(duì)入河口DOM組分產(chǎn)生影響。河流的微生物降解表現(xiàn)為內(nèi)源有機(jī)物占主導(dǎo)。

4)DOM中的類腐殖質(zhì)和微生物代謝產(chǎn)物同源,可能與污水處理廠出水有機(jī)物密切相關(guān)。河流內(nèi)源微生物產(chǎn)生的有機(jī)物組分尤其是類腐殖質(zhì)組分,對(duì)氮污染物濃度存在重要影響。DOM熒光組分未參與TP的遷移轉(zhuǎn)化,但其腐殖化程度會(huì)對(duì)TP濃度產(chǎn)生影響。