昆明市捞鱼河水质变化及影响因素综述

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　　【摘   要】 本文以呈贡区捞鱼河为主要研究对象，研究捞鱼河的水质参数及其变化，探讨不同河段捞鱼河水质变化趋势及其影响因素。实验结果表明，捞鱼河水质上中游呈现出轻度富营养化，下游呈现出重度富营养化。工农业污染排放等人类活动是影响其水质变化的主要原因。研究结果可以为治理捞鱼河以及滇池的富营养化做参考。
　　【关键词】 河流污染;捞鱼河;水质
　　中图分类号：[TU46+1]              文献识别码：A               文章编号：2096-1073（2020）10-0101-107
　　[Abstract] This paper takes the fishing river in Chenggong District as the main research object， studies the water quality parameters and changes of the fishing river， and discusses the water quality trends and influencing factors of the fishing river in different reaches. The experimental results show that the upper and middle reaches of the river show mild eutrophication and the lower reaches show severe eutrophication. Human activities such as industrial and agricultural pollution discharge are the main reasons that affect the change of water quality. The results can be used as a reference for the management of rich nutrition in fishing river and Dianchi Lake.
　　[Key words] river pollution; fishing river; water quality
　　從古至今河流在人类历史的发展演变中都是不可或缺的自然因素。河流催生了人类文明，为我们提供了饮水资源，便利了交通，带动了经济发展。经济虽然得到了发展，却使河流受到了污染破坏[1]。河流水质受到来自各方面的影响，不仅有降水这种自然因素，更多的是受到工业废水排放，农田富含的氮磷钾的化肥流出中以及乱扔垃圾等人为因素[2]。湖泊很大一部分水量来自于河流，因此入湖河流的污染会影响湖泊的污染程度[3]。捞鱼河是一条流入滇池的河流。探究捞鱼河的水质，了解捞鱼河的富营养化程度可以有效管理并治理滇池的污染。
　　水体的富营养化是因为从外界排放出来的营养元素汇入水中，总的含量超过水里本来的含量，使得水体营养物质超标，藻类大量繁衍，水质下降水体变为绿色的一种现象[4-6]。富营养化增加后，藻类充斥着水体，水体变得浑浊，透明度和能见度都下降。当水里的其他植物要进行光合作用的时候，阳光却透不过浑浊水体而到达不了，因此水生植物的光合作用频率大幅降低，死亡率升高，破坏了生物多样性，水质变差。
　　捞鱼河的水质肉眼可见的变差，河道被污染[7]。为了深入研究捞鱼河具体的水质变化，我们通过调查学习了一些河流湖泊的水质研究，得到了一些启示。国内学者马永红[8]等人为了调查嘉陵江水质，在多个时间阶段有针对性地采样。采样后加入鲁哥氏液浓缩水样，根据浓缩倍计算藻细胞密度，由此来判断水体富营养化程度。杜丹丹[9]等人，采用紫外分光光度法测定了总氮，采用了钼锑抗分光光度法测定了总磷，采用了重铬酸钾法测定了化学需氧量，以此对乌梁素海的水体富营养化进行了研究。
　　本文采集了捞鱼河2020年1、3、4月以及2019年12月的水样，以上述影响水体富营养化的参数为主，对捞鱼河进行水质研究。以期找到更好的滇池污染影响因素，并对滇池污染治理起到一定的作用。
　　1  研究区概况
　　捞鱼河发源于松茂水库，经过万溪冲，向西南流经中庄、下庄、雨花村，在临近梁王河后往西过大渔村，于土罗村自流进入滇池。捞鱼河全长30.8km，平均河宽5m，堤高2m，最大过流量30m3/s，径流面积126.73km2。近年来，由于滇池水质受到严重破坏，总体呈现出一种富营养化。
　　2  研究内容
　　对捞鱼河水质参数指标进行测定并分析：化学需氧量（CODCr）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、水溶液氧化还原能力值（ORP）、溶解氧浓度（DO%）、电导率（C）、溶解氧含量（DOmg/L）、pH值
　　通过研究捞鱼河水质主要参数变化，推测水质变化诱因（污染源、水体有机污染物）。
　　捞鱼河水质发展趋势分析及预测。
　　3  实验方法
　　3.1  野外采样
　　分别在捞鱼河起源地，大学城段，大渔公园，人工湿地前以及人工湿地入湖口这5个地方布置了采样点。采样点的选取分散，尽量覆盖整个湖泊水域，使水质指标更具的代表性。在每个采样点采样时用 GPS定位并记录该点经纬度。先使用YSI仪器对 5个采样点进行测量，得到溶解氧浓度、溶解氧、pH值、水溶液氧化还原能力值等数值。再采取水样回实验室进行实验。分别在2019年12月，2020年1、3、4月对捞鱼河进行了水样的采集。 　　3.2  室内实验
　　将采集来的水样及时送往中国环境科学院进行处理、检测、鉴定分析以及统计。得到的样品数据可信度高。
　　①重铬酸钾法测定COD  在重铬酸钾氧化后，强酸浓度下，银盐被用作催化剂，沸腾逆流后，与指示剂一同使用。此后，将无法减少的重铬酸钾用硫酸亚铁铵滴定。静止状态下水中含有的可溶性物质的氧气浓度为CODcr。
　　②钼酸铵分光光度法测定总磷  中性条件下用过硫酸钾分解样品，将磷全部氧化成固体。磷酸盐与钼酸铵在在酸性介质中锑的存在下发生反应，生成磷钼酸，并在抗坏血酸还原下成蓝色络合物。
　　③紫外分光光度法测定总氮  氮的定量决定是在220纳米的波长中吸收氮离子。尽管被溶解的有机物质在220纳米和275纳米处被吸收，但在275纳米处酸根离子没被吸收。为了校正氮值，在275纳米处进行了测定。
　　④分光光度法测定氨氮  水杨酸铵和次氯酸离子在亚硝基铁氰化钠存在下反应生成靛蓝混合物，这种混合物在697纳米处吸收最多。
　　3.3  数据分析
　　使用综合营养状态指数法。该方法多用于样本河的富营养化评价。根据实际情况，选择总氮（TN）和总磷（TP）为综合营养状态指标。公式为：
　　在式中： TLI（∑）为综合营养状态指数;Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重;TLI（j）为第j种参数的营养状态指数。
　　以TP作为基准参数，则第j种参数的归一化的相關权重计算公式为：
　　式中：rij 为第j种参数与基准参数TP的相关系数;m为评价参数的个数。
　　各个营养状态指数计算公式为：
　　TLI（ TP）=10（ 9.436+1.624lnTP）
　　TLI（ TN）=10（ 5.453+1.694lnTN）
　　根据《湖泊富营养调查规范（第2版）》（金相灿等，1990）中的标准，采用0～100的数值对湖泊营养状态进行分类，湖泊富营养化评价分类标准如表2所示：
　　4  实验结果及讨论
　　据图3可知，捞鱼河的pH值整体上变化幅度在0.6与1.4之间，由碱性变为酸性，整体上呈现出与滇池越接近pH值越小的趋势，其中大渔公园采样点pH值变化最为明显，总体呈现缓慢下降的趋势。由此可见，捞鱼河流域的pH值变化跟人类活动的影响关系较为显著。
　　据图4可知，捞鱼河电导在这四个月的变化不大，几乎曲折上升。1号点到2号点缓慢上升，2号点到4号点上升幅度较大，4号点到5号点较为平稳。电导率的变化跟pH的变化有一定的关系，于是对比图3，发现两个指标的趋势成反比。pH值越高碱性越强，溶解的矿物质越少，水中杂质扩散少，电导率越低。pH值越低酸性越强，溶解的矿物质越多，水里的杂质扩散广，电导率越高因此，捞鱼河的电导率与人类活动有一定的关系。
　　据图5可知， 12月、1月与3月的ORP指标大体一致，而4月的采样点与点之间的趋势与其他三个月均为相反。ORP指标在12月、1月、3月的1号点到3号点呈上升趋势，从3号点到5号点曲折下降，最高值出现在3号点。4月的ORP指标总体曲折下降，从4号点到5号点出现回升，3号点大渔公园出现最高值。氧化还原电位越高，说明水中需要被氧化的污染物质越多，导致了能力增强。pH值对氧化还原电位也有一定的影响。pH值越低，氧化还原电位越高。反之，pH值越高，氧化还原电位越低。大渔公园的氧化还原电位是最高的，与人类活动息息相关。
　　从图8可知，对比图中同月不同采样点，总体上CODcr指标1号点至2号点呈下降趋势，在2号点至3号点呈上升趋势，在3号点至4号点呈下降趋势，在4号点至5号点呈下降趋势。而受时间因素影响，CODcr浓度在上学时间月份高于放假后的月份，而4月大多数人回来复工因此CODcr指标又会增长。
　　 从图9可知，受地段因素影响，总磷指标在1号点至4号点都呈上升趋势，在4号点至5号点呈下降趋势。受时间因素影响，12月份的总磷指标大致上要高于1月份，在3号点的总磷指标最高达到0.14mg/L。受疫情影响，大家出门次数变少，3月份的总磷指标趋势最为平稳。在大渔公园与人工湿地前段，TP值都比较高，这两个点附近有大量的农田以及少量的工业设施。磷从附近的工业废水和农业肥料残留中大量流入捞鱼河，使其含量增高。因此，捞鱼河的TP指标与农业、工业关系显著。
　　从图10可知，总氮指标在1号点至2号点都没有很明显的波动，从2号点到3号点呈缓慢上升趋势，从3号点到4号点呈快速上升趋势，从4号点到5号点呈下降趋势。在时间因素下每个月的变化没有明显变化。TN与TP的来源相同：生活污水、工业的废水以及农田排水。捞鱼河的TN指标同样与农业、工业关系显著。
　　从图11可知，3、4月份的氨氮指数整体上没有太大起伏。而12、1月从2号点到5号点波动较大，尤其是12月的3号点出现了最高值3.62mg/L。1月份入湖口氨氮指数与其他三个月形成反向对比。捞鱼河附近的工农业活动导致水体有机物含量丰富，为有机物的氨化过程提供了丰富的反应底物，促进NH4+再生过程。
　　以下为《不同阶段捞鱼河水样富营养化评价表》。为了方便观看，统一将水样格式命名为1-1的形式。分别为月份名称与采样点。
　　据表3我们可知，捞鱼河在1、2号点为中营养，贫营养或轻度富营养化。而3、4、5号点则为重度富营养化。
　　5   结论
　　综合以上数据，得到以下结论：
　　5.1  捞鱼河水质受人类活动影响大
　　捞鱼河在上游为中营养。在流经大学城到达大渔公园后达到重度富营养化。大学城在建设过程中，对附近的河流，湖泊造成了一定的影响。并且大学城规模较大，人流量大，消耗的水量也随之增加，加之有的学校做化学试验后的污水没有经过处理就排出，使得污染量巨大[9]。并且大渔公园作为旅游景点受到人类活动影响也很大。 　　5.2  捞鱼河水质受工农业因影响较大
　　捞鱼河流域拥有大量的农业用地，是一条贯穿城市与农村的河流。农药化肥、动物的粪便、废弃垃圾以及工业产生的废水等对捞鱼河造成了大量的氮、磷污染。这些污染物随河流累积。
　　5.3  人工湿地对捞鱼河水质改进具有突出的效果
　　作为一个人造湖，当污染物随地表径流、地下径流汇入湖泊时，大渔公园就能对其进行进一步滞留、消纳及吸附污染物[11]。因此，大渔公园的水样开始呈现出重度富营养化。随着湿地系统不断发展完善，地表径流污染的治理手段取得了大的进步，人工湿地有效地滞留了污染物，以此净化水质[12-13]。流人工湿地公园的河流，流入两岸的泥沙和净化池，泥沙堆积后进入自然湿地[14]。湖泊沿岸地带对污染物的吸收效果主要通过湿地、自然湿地和保护林的人工防护[15]来体现。
　　捞鱼河湿地种植了大量的水生植物例如水杉，都能够有效地吸附污染物，净化水质。即使在入湖口处依然为重度富营养化，但是指数已经有所下降。
　　参考文献：
　　[1] MA （Millennium Ecosystem Assessment） Ecosystem and Human       Well-beings[M]. American Island Press， 2003.
　　[2] K Song， S H Lee， W J Mitsch， et al. Different responses of deni         trification rates and denitrifying bacterial communities to hy               drologi cpulsing in created wetlands[J].Soil Biology and Biochem       istry， 2010， 42（10）： 1721-1727.
　　[3] 张石文， 杨发昌， 孔德平， 范亦农. 捞鱼河水质研究[J]. 环境科      学导刊， 2015， 34（01）： 4-8.
　　[4] 李德萍， 杨育强， 董海鹰， 郭丽娜， 刘学忠， 马 艳. 2008年青岛      海域浒苔大爆发天气特征及成因分析[J]. 中国海洋大学学报      （自然科学版）， 2009， 39（06）： 1165-1170.
　　[5] 王亚南， 江世青. 不同覆盖厚度对底泥中营养盐释放的影响        [J]. 山东煤炭科技， 2013， （03）： 159-160.
　　[6] 王小冬， 秦伯强， 刘丽贞， 赵林林， 丁艳青， 朱广伟， 高 光， 刘         兴国. 底泥悬浮对营养盐释放和水华生长影响的模拟[J]. 长        江流域资源与环境， 2011， 20（12）： 1481-1487.
　　[7] 高 路， 潘 珉. 昆明呈贡新区入滇池主要河流水质分析[J]. 云        南民族大学学报（自然科学版）. 2011， 5： 225-228.
　　[8] 马永红， 曾 燏， 任丽萍， 周材权. 嘉陵江四川段藻类植物群落       結构及水质评价[J]. 应用生态学报， 2012， 9： 2573-2579.
　　[9] 杜丹丹， 李畅游， 史小红， 赵胜男， 全 栋， 杨朝霞. 乌梁素海水       体营养状态季节性变化特征研究[J]. 干旱区资源与环境，             2019， 33（12）：186-192.
　　[10] 陈穗玲， 李锦文， 崔明超， 常向阳， 曹小安， 陈 南. 广州大学           城某校园地表水“三氮”浓度的时间变化特征及自净状态分        析[J]. 环境化学， 2013， 32（04）： 704-705.
　　[11] 饶 静， 许翔宇， 纪晓婷. 我国农业面源污染现状、发生机制           和对策研究[J]. 农业经济问题， 2011， 32（08）： 81-87.
　　[12] 殷培红， 耿润哲. 论流域生态系统治理对农业面源污染防治        的作用[J]. 环境保护， 2019， 47（21）： 16-20.
　　[13] 余佳洁， 周文静， 刘 琳. 人工湿地对城市降雨径流污染的净        化作用[J/OL]. 山东农业大学学报（自然科学版）：1-6[2020-             05-06 16：44].
　　[14] 马明娟， 杨 琏， 李 滨. 捞鱼河口湖滨生态修复工程措施及成        效[J]. 环境科学导刊， 2007， （05）： 26-28.
　　[15] 陈自娟. 基于水环境承载力的滇池流域生态补偿机制研究          [D]. 云南大学， 2016.
　　（编辑：赫亮）
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