太湖西部宜溧河水系水质问题诊断

冯 帅

(国家投资项目评审中心， 北京 100037)

太湖流域是长江三角洲的核心区域，总面积36 895 km2，历史上一直是我国人口密度最大、工农业生产发达、城镇化发展最快和经济发展最强劲的地区之一。太湖流域人口约占全国的3.1%，GDP占全国的8.75%，人均GDP为全国的2.85倍。然而，经济的快速发展带来的污染对太湖水质的影响日益明显[1]，流域内快速发展的城镇化也对太湖的生态环境造成了不利影响[2]。太湖水质污染直接影响周边城市的日常生活，进而影响该流域的经济状况和可持续发展。2007年太湖发生了震惊全国的蓝藻暴发事件，直接影响了周边无锡等城市的生活供水[3]。近年来，太湖水质问题得到了越来越多的关注[4]，我国每年投入大量的人力财力物力治理太湖，虽初见成效，但富营养化问题仍未根本缓解[5-7]。庄严等[8]利用3S技术研究发现太湖水体和底质中TP的分布呈现“西高东低”的规律。代倩子等[9]分析2014—2018年梅梁湖和东太湖的水质监测数据，发现东太湖TP浓度升高趋势明显。有学者[10]通过10年来水质数据分析得出太湖各功能分区的主要超标污染因子为TP和TN。在“治湖先治河”的思路下，部分研究[11-14]开始关注出入太湖河流的水质及其与太湖水质的响应关系。

太湖入湖河流主要由湖西区和苕溪区2个部分构成。湖西区主要是宜溧河水系，属平原河网水系，河流众多，水网密集，航运发达。苕溪区属于山区性河流，主要有东、西苕溪两大支流，河流水系呈树枝状。湖西平原河网是向太湖输入污染负荷的主要地区，湖西平原河网地区水质问题的研究成为热点。一些研究[15-17]关注湖西宜溧河水系水质状况及污染输移过程，也有研究[18-19]关注湖西宜溧河水系酚类内分泌干扰物和多环芳烃的污染风险。李硕等[20]采用SWAT模型对平原河网的水文过程进行了模拟，分析了水文过程对污染物输移过程的影响。宜溧河水系属于典型的平原河网，水系错综复杂，人口密度极高，同时也是太湖污染的重要来源。现有关于宜溧河水系水质问题的研究多偏重于与富营养化相关的氮磷等污染因子[21]，或是关注多环芳烃等新型污染物，而对宜溧河水系水质问题进行全面诊断的研究相对较少。

本文通过野外采样检测和数据处理分析，对宜溧河水系水质问题进行诊断，旨在有效揭示宜溧河水系水质的季节差异性和空间差异性，为该地区水质污染治理提供参考。

1 研究区概况

宜溧河水系发源于茅山山脉，流经溧阳、宜兴两市进入太湖，南部为宜溧山地，西部及西北部为茅山丘陵区，地势的总体特征表现为南高北低、西高东低。宜溧河水系属于太湖流域水利分区中湖西区的南部，属于典型的亚热带季风气候区，呈现冬季干冷、夏季湿热、四季分明、降水丰沛和台风频繁等气候特点。冬季受西北冷气团侵袭，盛行西北风，天气寒冷而干燥；夏季受海洋气团控制，盛行东南风，水汽丰沛，天气炎热而湿润。宜溧河水系北部与洮湖及滆湖水系相通，流域面积约3 300 km2。宜溧河水系主要河流有淳溧河、宜溧河、北溪河、中河、丹金溧漕河、孟津河及武宜漕河，水系下游分布有西氿、团氿和东氿3个小型湖泊及都山荡、马公荡、阳山荡、莲花荡等湖荡。

2 研究方法

本研究在宜溧河水系主要河流设置51个水质采样点，主要分布在淳溧河、宜溧河、中河、北溪河、赵村河、丹金溧漕河、孟津河、武宜漕河以及宜兴东氿、西氿周围河流上。分别于2015年9月(秋季)、2016年2月(冬季)、2016年5月(春季)和2016年7月(夏季)在51个水质采样点现场采样。现场每个采样点采集2个平行水样，水样装入水质采样瓶，然后放入装有冰块的保温箱保存，并在24 h内送实验室检测分析，水样检测分析方法参照《水与废水的监测第四版》[22]。主要分析污染因子有CODMn、NH3-N、硝态氮、亚硝态氮、TN、磷酸根和TP，其中CODMn、NH3-N、TN和TP水质评价标准采用《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)，其中TN参考采用湖泊标准，详见表1。所有污染因子的评价方法采用单因子评价法[23]。水质数据处理分析主要通过SPSS19.0软件完成。

表1 污染因子评价标准 单位：mg/L

3 结果与讨论

3.1 宜溧河水系水质季节性变化特征

不同季节宜溧河水系主要污染因子的监测分析结果如表2所示。春季CODMn、NH3-N、TN、TP、硝态氮、亚硝态氮和磷酸根的平均质量浓度分别为(3.74±0.44)mg/L、(0.77±0.48)mg/L、(3.67±0.86)mg/L、(0.20±0.07)mg/L、(1.68±0.50)mg/L、(0.08±0.05)mg/L和(0.10±0.07)mg/L。采用水质单因子评价法可知，春季宜溧河水系主要污染因子为TN和TP。春季是长江中下游地区农业生产的季节，农业生产活动会导致大量氮磷污染物汇入宜溧河水系，是宜溧河水系TN的主要来源[17]。

表2 不同季节污染因子均值与标准差 单位：mg/L

夏季CODMn、NH3-N、TN、TP、硝态氮、亚硝态氮和磷酸根的平均质量浓度分别为(7.47±0.93)mg/L、(0.79±0.73)mg/L、(2.31±0.85)mg/L、(0.14±0.13)mg/L、(1.02±0.25)mg/L、(0.08±0.06)mg/L和(0.03±0.04)mg/L。采用单因子评价法可知，夏季宜溧河水系主要污染因子和春季相同，TN和TP污染较重。夏季是宜溧河水系丰水期，大量的雨水虽能稀释污染物浓度，同时也会产生大量的面源污染[24]，可见面源污染可能是夏季宜溧河水系TN和TP污染较重的主要原因。

秋季CODMn、NH3-N、TN、TP、硝态氮、亚硝态氮和磷酸根的平均质量浓度分别为(5.28±0.91)mg/L、(0.57±0.55)mg/L、(3.16±1.35)mg/L、(0.27±0.43)mg/L、(1.87±0.69)mg/L、(0.05±0.05)mg/L和(0.06±0.04)mg/L。采用单因子评价法可知，秋季宜溧河水系主要污染因子和春夏2个季节相同，TN和TP污染程度与春季相当，但较夏季严重。

冬季CODMn、NH3-N、TN、TP、硝态氮、亚硝态氮和磷酸根的平均质量浓度分别为(23.16±11.21)mg/L、(1.97±0.97)mg/L、(5.45±1.01)mg/L、(0.06±0.03)mg/L、(2.47±0.28)mg/L、(0.07±0.04)mg/L和(0.02±0.02)mg/L。采用单因子评价法可知，冬季宜溧河水系主要污染因子与其他季节变化较大，CODMn、NH3-N和TN污染严重，TP满足Ⅲ类水水质标准。许朋柱等[15]的研究表明，受多种因素综合影响，枯水期宜溧河水系水质状况现恶化趋势，营养盐含量有所升高。

从季节差异性角度分析，CODMn和NH3-N两种污染因子冬季污染程度明显较春、夏、秋3个季节严重，表明宜溧河水系点源污染可能是CODMn和NH3-N污染负荷的主要来源，这与王翊晨等[25]的研究结果一致。春、夏、秋3个季节CODMn和NH3-N浓度较低，基本满足Ⅳ类水质标准，表明近年来太湖湖西平原河网的污染治理取得了一定效果，下阶段建议重点关注枯水期河流有机物污染较重的问题。不同季节TN浓度均超过Ⅴ类水标准，表明TN仍然是宜溧河水系的主要污染因子，冬季和春季TN浓度相对于其他两个季节浓度稍高，表明点源污染和面源污染均是TN污染的重要来源。不同季节TP的浓度稳定在Ⅲ类水和Ⅳ类水之间，但冬季TP的浓度明显低于其他季节，可能是因为冬季河流水动力不充分，物理沉降作用降低了TP浓度。

3.2 宜溧河水系水质空间差异性

选取夏季丰水期和冬季枯水期的水质数据对宜溧河水系51个采样点进行聚类分析，分析宜溧河水系水质污染的空间差异性和空间分布特点。

夏季聚类分析结果将所有采样点分为三类。第一类采样点水质污染最严重，主要分布在淳溧河、中河、丹金溧漕河、宜溧河等河流上，这些河流流经溧阳市市区，部分河流还是主要航道；第二类采样点水质污染较第一类采样点稍轻，主要分布在北溪河、东氿和西汣上下游附近河流上；第三类采样点水质污染最轻，主要分布在湛渎港、横塘河和太滆运河，这类采样点距离宜溧河水系入太湖口较近，得益于近年来太湖周边实施一系列水污染治理措施，水质污染问题逐渐缓解。综合来看，夏季宜溧河水系上游溧阳市附近河流水质污染较严重，而下游宜兴市附近河流水质污染相对较轻。

冬季聚类分析结果与夏季差别较大，所有采样点分为三类。第一类采样点水质污染最严重，主要分布在丹金溧漕河、宜溧河等河流上，特点是CODMn浓度较高；第二类采样点水质污染较第一类采样点稍轻，主要分布在淳溧河、宜溧河、横塘河等河流上；第三类采样点水质污染最轻，主要分布在丹金溧漕河、中河等河流上。综合来看，冬季宜溧河水系上游溧阳市附近河流水质污染较轻，而下游宜兴市附近河流水质污染较严重，与夏季空间分布特点刚好相反。

4 结 论

宜溧河水系水质存在季节性差异，CODMn和NH3-N浓度冬季显著高于其他季节；不同季节TN浓度变化不明显，但均超出Ⅴ类水水质标准；TP浓度冬季明显低于其他季节，但不同季节保持在Ⅲ-Ⅳ类水之间。夏季和冬季宜溧河水系水质空间分布特征存在差异，夏季宜溧河水系水污染较严重的河流主要分布在上游溧阳市附近，下游宜兴市附近河流水污染较轻；冬季则刚好相反。