2019—2022年河北省境内滹沱河水质综合评价

杨怡静 杨超 曹英昆 宫春光

摘 要：以河北省境内滹沱河水质为研究对象，设置定魏桥交叉口、退水渠和献县枢纽三个监测点，对该区域2019—2022年的水质进行监测，检测pH值、DO、石油烃、叶绿素a、总氮、高锰酸钾指数等水质指标， 利用《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中Ⅲ类水水质标准和TLI（Trophic Level Index，综合营养状态指数）对水质进行评价。结果表明，采样区水质部分指标劣于地表水Ⅲ类水标准，超标因子依次为总氮、高锰酸钾指数和石油烃；水体营养状态分级表明该地区属于中营养状态，监测的四年中营养状态整体呈逐年下降趋势。

关键词：滹沱河；水质评价；水体营养状态

滹沱河发源于山西省繁峙县五台山北麓，途经太行山进入河北省平山县，最终流入献县与滏阳河交汇形成子牙河，全长587 km，流域面积达24 690 km2[1]。本研究通过多年连续监测滹沱河水质指标并进行水质评价，可以为滹沱河水域生态的保护与管理提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 采样时间

2019—2022年每年的4月（春季）、7月（夏季）及10月（秋季），总计进行了12次采样。

1.2 采样地点

基于历史资料和滹沱河的现实情况确定调查站位和采样点。分别设置3个站点：南水北调干渠与滹沱河定魏桥交叉口H1，退水渠H2，献县枢纽H3。详见图1，位置信息见表1。

1.3 采样检测方法

现场仪器检测pH值、DO、浊度、石油烃、叶绿素a等水质指标，水质样品采集（水域表层水样），实验室后期实验分析总磷、总氮、氨氮、高锰酸钾指数等4项指标，测定方法见表2。

1.4 水质类别评价依据

监测水域水质类别按照《地表水环境质量标准（GB 3838－2002）》[2]Ⅲ类标准进行评价，评价指标主要包含pH值、溶解氧、总氮、氨氮、总磷、石油烃和高锰酸盐指数等，具体评判指标见表3。

1.5 营养状态水平评价方法

滹沱河水体营养状态按照TLI（Trophic Level Index，综合营养状态指数）进行评价[3]。

1.5.1 单项营养状态指数（TLI（j））

计算公式：

TLI（Chla） =10[2.5 + 1.086  ln（Chla）]；

TLI（TP）=10[9.436 + 1.624  ln（TP）]；

TLI（TN）=10[5.453 + 1.694  ln（TN）]；

TLI（SD）=10[5.118 - 1.94  ln（SD）]；

TLI（CODMn）= 10[0.109 + 2.661  ln（CODMn）]。

式中：Chla为叶绿素a的浓度，mg/m3；SD为透明度，m；其他指标单位为mg/L。

1.5.2 综合营养状态指数（TLI（∑））

计算公式：

TLI（∑）=∑（Wj×TLI（j）），

式中：Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重，权重值分别为：WChla=0.599 6，WTN=0.071 8，WTP=0.137 0，WSD= 0.007 5，WIMn=0.184 0

1.5.3 TLI指数的评价分级

根据综合营养状态指数的值，可以将水体的营养状态分为不同的等级：

TLI（∑）＜30：贫营养（Oligotrophic）；30≤TLI（∑）≤50：中营养（Mesotrophic）；TLI（∑）＞50：富营养（Eutrophic）；50＜TLI（∑）≤60：轻度富营养（Light eutropher）；60＜TLI（∑）≤70：中度富营养（Middle eutropher）；TLI（∑）＞70：重度富营养（Hypereutropher）。

2 结果与分析

2.1 水质类别评价

水质指标的具体情况见表4。其中，三个站位中仅有H2在2020年完全符合地表水Ⅲ类水质标准，其他站位和监测时间段均有部分水质指标劣于地表水Ⅲ类标准。超标指标主要为总氮，其中2022年在H3站位超标4.2倍；其次为高锰酸钾指数，最高超标1.1倍；石油烃在短暂时间有少量超标。pH值、DO、总磷等其他因子均优于地表水Ⅲ类水质标准。

地表水超标因子中的总氮、高锰酸钾指数和石油烃都是常见的水污染物，它们的超标往往与多种因素相关，包括自然因素和人为因素。调查站位均处于工业和农业区，农业生产中使用的化肥和农药含有氮，通过雨水冲刷进入地表水体，可能导致总氮含量增加；城市生活污水中含有较高浓度的氮，未经处理或处理不完全的污水排放可能是总氮超标的重要原因；某些工业过程，如食品加工、化工制造等，会产生含氮废水，若未经适当处理直接排放，可能会引起总氮超标[4]。高锰酸钾和石油烃超标情况不明显，只是出现在某个时间段，可能与工业废水排放密切相关[5]。

2.2 营养状态水平评价

在2019—2022年期间，各站位营养状态见表5—表8。综合指数最低点出现在2021年10月H3，为29.07，为贫营养；最高点出现在2019年4月的H3，为89.53，为重度富营养。H1和H2监测点四年的营养状态综合指数平均值分别为45.62和42.67，总体为中营养状态；H3监测点四年的平均值为56.01，总体为轻度富营养状态；三个监测点四年平均值为48.10，总体评价为中营养状态。

2019年，营养分级在H1和H2监测点主要在轻度富营养和中营养之间波动，而H3监测点则经历了从重度富营养到中度富营养的变化。2020年，营养分级在三个监测点都有所下降，H1和H2监测点维持在轻度富营养和中营养状态，H3监测点则从轻度富营养转为中营养。2021年，H1监测点在4月和8月保持中营养状态，10月转为轻度富营养；H2监测点全年保持中营养状态；H3监测点则从4月的中营养变为10月的贫营养。2022年，H1监测点在4月为贫营养，8月和10月为轻度富营养和中营养；H2监测点全年保持中营养状态；H3监测点在4月为中营养，8月和10月为轻度富营养。同一时间点，不同监测点的营养分级存在差异。例如，2019年4月，H1为轻度富营养，而H3为重度富营养。同一监测点，不同时间的营养分级也会发生变化。例如，H3监测点在2019年4月为重度富营养，而到了2021年10月则转为贫营养。

滹沱河2019—2022年营养状态TLI各单项指数见图2，总的TLI指数见图3。可以看出，总氮和透明度指数相对平均指数较高，尤其是2021和2022年；在2019—2022年期间，滹沱河的营养状态总体属于中营养状态，且四年内营养状态整体呈下降趋势。

多种因素可能会对水质的营养分级产生影响，如季节性气候变化、降雨量、水温和日照等自然因素会影响水体中营养物质的含量和分布，从而导致营养分级的变化[6]；农业生产周期、工业生产活动等不同时间点的人为活动强度变化会对营养分级产生影响；水体的流动速度和方向的变化可能导致监测点营养分级的时空差异；水生生物（如藻类、水草等）的生长和死亡会影响水体的营养循环[7]，生物多样性和生态平衡的变化可能导致营养分级的变化。滹沱河的水质管控和水域生态的管理也应从自然因素、人为因素、生态平衡等多角度综合研判。

参考文献：

[1] 王慧玮，郭小娇，张千千，等.滹沱河流域地下水水化学特征演化及成因分析[J].环境化学， 2021，40（12）：3838-3845.

[2] 朱兴旺，王绪鹏，李青，等.《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）实践与建议[C]//中国环境科学学会2009年学术年会论文集（第一卷）：北京：北京航空航天大学出版社， 2009：330-333.

[3] 夏莹霏，胡晓东，徐季雄，等.太湖浮游植物功能群季节演替特征及水质评价[J].湖泊科学， 2019，31（1）：134-146.

[4] 于洪贤，曲翠，马成学.牡丹江浮游植物丰度与环境因子的相关性分析[J].湿地科学，2008（2）：293-297.

[5] 杨玮伦，高宇轩，王昊.扬水曝气装置对李家河水库水质指标的影响[J].水利建设与管理， 2023，43（8）：76-80.

[6] 李然然，章光新，张蕾.查干湖湿地浮游植物与环境因子关系的多元分析[J].生态学报，2014， 34（10）：2663-2673.

[7] 王晓清，曾亚英，吴含含，等.湘江干流浮游生物群落结构及水质状况分析[J].水生生物学报， 2013，37（3）：488-494.

Comprehensive evaluation of the water quality of Hutuo River in Hebei Province from 2019 to 2022

YANG Yijing，YANG Chao，CAO Yingkun，GONG Chunguang

（College of Oceanology， Hebei Agricultural University， Qinhuangdao 066003，China）

Abstract：The water quality of the Hutuo River within the boundaries of Hebei Province， China was taken as research object. Three monitoring sites were established for this purpose： Dingweiqiao Intersection， the Tuishui Channel， and Xian County Hub. A comprehensive water quality monitoring program was conducted from 2019 to 2022， which included the assessment of various water quality parameters such as pH value， dissolved oxygen （DO）， petroleum hydrocarbons， chlorophyll-a， total nitrogen， and potassium permanganate index （KMnO4 index）.The evaluation of the water quality was conducted in accordance with the standards for Class III water quality as stipulated in the Surface Water Environmental Quality Standards （GB 3838-2002）， as well as utilizing the Trophic Level Index （TLI）， which is a metric designed to assess the overall trophic state of aquatic ecosystems.The results revealed that certain water quality indicators at the sampling sites were found to be substandard in comparison to the Class III water quality criteria. The contaminants that exceeded the prescribed standards were， in descending order of exceedance： total nitrogen， potassium permanganate index， and petroleum hydrocarbons. The stratification of the trophic state of the water body， as indicated by the TLI， classified the region as being in a mesotrophic condition. Over the course of the four-year monitoring period， there was a consistent downward trend observed in the trophic state， suggesting a gradual decrease in the overall nutrient enrichment of the water body.

Key words：Hutuo River;water quality assessment;trophic state of the water body

（收稿日期：2024-05-17）