长江干线航道整治施工期水环境研究分析——湖广—罗湖洲及沙洲水道

＊龚智传 马一 田栋

（1.湖北星诚检测技术有限公司 湖北 430223 2.长江航道局长江航道整治中心 湖北 430010）

长江干线武汉—安庆段全长386.5km，在长江航运中发挥重要作用，是长江中上游地区与下游及沿海地区经济联系的重要纽带，也是武汉长江中游航运中心的重要载体，由于航道深度仅有3.5～4.5m，阻碍了吃水较深船舶的通过[1]，一定程度上制约了长江“黄金水道”的发展，为充分发挥长江的航运能力，提出开展长江干线武汉—安庆段航道整治工程。湖广—罗湖洲及沙洲水道正是长江干线武汉—安庆段航道整治工程中的Ⅰ标段，处于长江中游，上起白浒镇，下至三江口，全长约29km，左岸属武汉市阳逻经济开发区、黄冈市团风县、黄洲区，右岸属鄂洲市华容区[2]，生态环境的健康与否直接关系到沿岸的生产与生活，而航运整治工程在施工的过程中难免会对周边的环境产生影响，导致周边城市正常生活受到破坏，更会对长江航运事业可持续发展造成影响[3]。

因此，我们于2019年4月—2021年2月在湖广—罗湖洲及沙洲水道共设3个监测断面，开展断面悬浮物（SS）、化学需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）单因子水质监测；依据监测数据，探究施工期间湖广—罗湖洲及沙洲水道水环境单因子指标随时间的变化趋势，表明湖广—罗湖洲及沙洲水道水环境状况及工程施工对周边水环境的影响，与工程相结合的环保举措实施效果。

1.研究方法

(1)水样采集与保存

按照《HJ/T 91-2002地表水和污水监测技术规范》，在湖广—罗湖洲及沙洲水道的施工区（☆4、☆5、☆6），施工区的上游（☆1、☆2、☆3）以及下游（☆7、☆8、☆9）共设3个监测断面，每个监测断面又在断面的左泓、中泓、右泓布设3条采样垂线（图1），对应监测点位为☆1（E114°58′86.65″；N30°58′17.80″），☆2（E114°59′52.76″；N30°58′38.94″），☆3（E114°60′13.13″；N30°58′70.03″），☆4（E114°61′19.49″；N30°56′13.82″），☆5（E114°61′89.92″；N30°5 6′5 3.6 3″），☆6（E 1 1 4°6 2′8 1.9 0″；N30°57′48.15″），☆7（E114°63′30.77″；N30°55′61.58″），☆8（E114°63′68.14″；N30°56′36.21″），☆9（E114°63′94.01″；N30°56′93.43″），每条垂线上取1～2个采样点（水深＜5m的地方取上层一点，即水面下0.5m；水深在5～10m之间时，取上、下两层各一点，即水面下和水底上0.5m）。

图1 水环境监测布点

用自动采样器采集完水样后严格按照各监测指标相应的聚乙烯或者玻璃瓶中、添加相应的保存剂保存样品，保存剂的加入量通过pH计确定，所有样品采集完成后在0～5℃下冷藏保存。

(2)监测指标及评价标准

本次研究选取悬浮物、化学需氧量、五日生化需氧量、总磷及氨氮5个单因子指标，测试方法均按照国家水质监测标准：悬浮物的测定方法《水质悬浮物的测定重量法》（GB 11901-89）（电子天平FA2004N/XCT-244）；化学需氧量的测定方法《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》（HJ 828-2017）（滴定管）；五日生化需氧量的测定方法《水质五日生化需氧量的测定 稀释与接种法》（HJ 505-2009）（生化培养箱SPX-250B/XCT-265）；总磷的测定方法《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》（GB 11893-89）（单光束紫外可见分光光度计752型/XCT-214）；氨氮的测定方法《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》（HJ 535-2009）（单光束紫外可见分光光度计752型/XCT-214）。

湖广—罗湖洲及沙洲水道悬浮物指标采用《地表水资源质量标准》（SL 63-1994）中二级标准，其余指标采用《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅱ类水质标准。

2.结果分析

(1)悬浮物指标分析

悬浮物是衡量水污染程度的指标之一，当水体中的悬浮物浓度过高会对水体中的浮游植物产生抑制作用，如限制光照、竞争营养盐、促进藻细胞沉降[4]，不利于水体生态环境。长江干线航道整治工程2019年4月—2021年2月施工期间湖广—罗湖洲及沙洲水道断面23个监测点悬浮物监测结果如图2所示，范围在4～37mg/L，其中2019年9月、10月及2020年1月悬浮物监测结果范围为25～36mg/L，超过25mg/L的限值要求，这是由于项目部分水上作业及施工船只航行、汛期洪水冲刷而影响工程施工区断面的水质，但最终悬浮物降低到5～8mg/L；综上所述，部分标段施工区域水上沉排、抛石、框架作业及施工船只航行、汛期洪水，对区域水环境悬浮物因子存在一定的影响，但经过区域水质沉降及自净，下游水质断面悬浮物因子恢复并达到标准限值要求。

图2 湖广—罗湖洲及沙洲水道断面悬浮物监测数据走势图

(2)化学需氧量指标分析

化学需氧量是水体受有机物污染程度的代表性指标之一，且“十三五”和“十四五”规划中，都将COD列为需控制排放总量的污染物指标[5]。由图3可知，长江干线航道整治工程2019年4月—2021年2月施工区各断面水环境质量化学需氧量（CODCr）湖广—罗湖洲及沙洲水道监测结果范围为：4～17mg/L，其中中游断面由于施工区受施工及过往船只船舶污水影响，2019年5月、10月，2020年3月、4月监测结果显示为15～17mg/L，超过Ⅱ类（15mg/L）水质标准限值要求，2020年5月过后断面CODCr又降至6～10mg/L；综上可知，2019年4月—2021年2月项目部分施工区域水上沉排、抛石作业对区域水环境化学需氧量因子存在一定的影响，但经过河流的区域水质沉降及自净，下游水质断面化学需氧量恢复并达到标准限值要求。

图3 湖广—罗湖洲及沙洲水道断面化学需氧量监测数据走势图

(3)五日生化需氧量指标分析

生化需氧量是评价水中有机物污染程度的综合指标，其值越高，说明水体中溶解氧被消耗的越多，水质更易恶化[6]。由图4可知，2019年4月—2021年2月施工区各断面水环境质量五日生化需氧量（BOD5）湖广—罗湖洲及沙洲水道监测结果为：0.7～3.6mg/L，总体可达到Ⅲ类水质限制标准要求，其中2019年10月、12月，2020年3月因为水环境中游断面施工区受施工及过往船只船舶污水影响，监测结果为：3.0～3.6mg/L超过Ⅱ类（3mg/L）水质标准限值要求，其他断面监测点均满足Ⅱ类水质标准限值要求，最后，据BOD5单因子指标评价断面单因子水质类别为Ⅱ类；综上可知，2019年4月—2021年2月项目部分施工区域水上沉排、抛石作业对区域水环境五日生化需氧量存在一定的影响，但影响较小。

图4 湖广—罗湖洲及沙洲水道断面五日生化需氧量监测数据走势图

(4)总磷指标分析

总磷是评价水质的重要指标，也是反映水体富营养化程度营养盐水平的指标之一，在天然水和废水中的磷以各种磷酸盐形式存在，总磷是有机磷、无机磷、缩合磷酸盐的总和，它们存在于溶液、腐殖质、沙泥和水生生物中，当水体磷含量超过0.1mg/L时，藻类会过量繁殖，达到有害程度。由图5可知，2019年4月—2021年2月施工区各断面水环境质量总磷（TP）湖广—罗湖洲及沙洲水道监测结果在0.002～0.10mg/L，在整个施工期间一直稳定保持在Ⅱ类（0.1mg/L）水质标准限值要求内，可知在施工期间，施工区施工作业及过往船只船舶污水对该段水道的TP指标影响较小。

图5 湖广—罗湖洲及沙洲水道断面总磷监测数据走势图

(5)氨氮指标分析

氨氮可部分衡量水体中氮营养盐的水平[7]，可作为衡量水体富营养化程度的指标之一，且是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。由图6可知，2019年4月—2021年2月施工区各断面水环境质量氨氮（NH3-N）湖广—罗湖洲及沙洲水道监测结果为：0.030～0.825mg/L满足Ⅲ类（1.0mg/L）水质标准限值要求，其中2019年12月水环境中游断面施工区受施工及过往船只船舶污水、汛期洪水影响监测结果为：0.621～0.825mg/L超过Ⅱ类（0.5mg/L）水质标准限值要求，其他断面监测点均满足Ⅱ类水质标准限值要求；可知，项目的施工/交通船只以及航道内过往船只排放的废水对河段水质氨氮有一定影响造成个别区域氨氮（NH3-N）偏离峰值，但建设过程中施工断面的水质氨氮基本在标准限制范围内，对项目所在区域水环境氨氮指标的污染影响较小。

图6 湖广—罗湖洲及沙洲水道断面氨氮监测数据走势图

3.总结

考虑到传统的工程建设会对环境造成影响，故长江干线航道整治工程采用与生态保护紧密结合的生态固滩等友好型生态工程，在湖广—罗湖洲河段刘家村高滩守护、沙洲水道左汊护底带根部护岸采用钢丝网格护坡，在湖广—罗湖洲河段牧鹅洲根部护岸采用连锁式设计，空隙率高，透水性好护坡砖护坡，钢丝网格和护坡砖的空隙之间可供植物生长，达到环保绿化的效果；在湖广—罗湖洲河段牧鹅洲护滩带、沙洲水道左汊护底带采用透水框架为鱼类等水生生物提供良好的栖息、产卵环境，以期减少对周边水生态环境的影响[8]。

本文通过对长江干线航道整治工程施工期间（2019年4月—2021年2月）湖广—罗湖洲及沙洲水道布设3个监测断面，得到水道SS、CODCr、BOD5、TP、NH3-N单因子监测数据，分析其单因子水质状况和随时间的变化趋势，结果显示，各单项指标在施工期间都有产生波动且最终恢复到达标状态，即项目部分施工区域水上沉排、抛石作业对区域水环境存在一定的影响，但是由于工程与环境保护措施紧密结合以及在水体的自净作用下，施工区域的水环境质量基本符合相应的环境质量标准要求，这说明长江干线湖广—罗湖洲及沙洲水道航道整治工程项目施工对水环境产生的不利影响处于可控状态，项目的各项环境保护要求和措施得到较好的效果，工程未对当地江段环境造成较大影响。