朱瑞瑞 杨道军 潘红澈 水庆贺

(1.南京大学环境规划设计研究院股份公司，江苏 南京 210000；2.蚌埠市怀远县生态环境分局，安徽 怀远 233400)

引言

芡河，古称沙水，亦称濮水。芡河发源于亳州市利辛县，位于淮河、涡河和茨淮新河之间，属于平原坡水区，流经蒙城县，于找母桥流入怀远县。怀远县境内芡河湖全长44km，流域面积546km2，流经万福镇、徐圩乡、河溜镇、兰桥乡、荆山镇5个乡镇，经六孔闸入茨淮新河[1]。河流平均比降0.022‰，流域多年平均降水深878.6mm，多年平均径流深198.5mm。芡河湖流域内地形西北高，东南低，地面高程一般为26.5米，下游为20米，自万福大桥以下地势低洼，河面开阔，形成芡河湖。怀远县境内芡河湖入湖河流主要为人工开凿的灌溉沟渠，主要入湖沟渠共有28条，芡河湖流域沟渠总面积为31.11km2，主要功能为农业灌溉，沟渠宽度较窄约15m。

据2018年底的统计数据，怀远县芡河湖流域总人口为378760人，农业人口占总人口比重为79%，城镇人口占比低于安徽省平均水平52%；人口密度约为719.35人/km2，高于安徽省人口密度503.4人/km2；地区生产总值约为24.64亿元，人均GDP低于安徽省平均水平。

芡河湖作为怀远县水源地，具有供水、防洪滞涝、养殖、旅游等多种功能[1-3]，在淮河下游地区社会、经济发展和生态环境保护方面具有重要地位。随着湖区工农业生产的发展和湖区人口城镇化趋势加强，工业污染、农业污染、生活污染等对湖区水域的污染日益严重。

1 评价材料与方法

1.1 监测数据

芡河湖水质现状监测共设置4个断面，怀远万福大桥、怀远三水厂取水口(例行监测)、杨圩村、郑岗村(补充监测)。监测时段为2017～2018年，监测指标涵盖24项地表水环境质量标准基本项目和反映湖库富营养化状态的指标项目，包含：水温、pH、溶解氧、高锰酸盐指数、BOD5、氨氮、总氮、总磷、铜、锌、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氟化物、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠杆菌、透明度、电导率和叶绿素a等指标。

1.2 评价方法

(1)水质评价

地表水环境质量标准24项基本项目中，除水温、pH外，其余22项均参与水质评价，按《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》中的Ⅲ类水质标准[4]。

运用单因子评价法对各断面水质类别进行评价，根据水质类别确定各断面水环境质量状况。单因子污染指数计算公式为：

Pij=Cij/Csj

式中：Pij—第i种污染物在第j点的标准指数；

Cij—第i种污染物在第j点的监测平均浓度值，mg/L；

Csj—第i种污染物的地表水水质标准值，mg/L。

综合污染指数的计算公式如下：

式中：P——综合污染指数；

Pij—第i种污染物在第j点的标准指数；

n——参加评价的污染物项目数。

(2)富营养化评价

根据《地表水环境质量评价办法》(试行)，选取透明度、CODMn、总磷、总氮、叶绿素a五项指标进行富营养化评价，其浓度为年均值，按如下公式计算芡河湖综合营养指数：

式中：TLI(∑)——综合营养状态指数；

Wj——第j种参数的营养状态指数的相关权重；

TLI(j)——第j种参数的营养状态指数。

以chla作为基准参数，则第j种参数的归一化的相关权重计算公式为：

m——评价参数的个数。

中国湖泊(水库)的chla与其它参数之间的相关关系及见下表。

图1 芡河湖监测断面分布图

表1 中国湖泊(水库)部分参数与chla的相关关系及

※：引自金相灿等著《中国湖泊环境》，表中来源于中国26个主要湖泊调查数据的计算结果。

各项参数的营养状态指数计算公式为：

(1)TLI(chl)=10(2.5+1.086lnchl)

(2)TLI(TP)=10(9.436+1.624lnTP)

(3)TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)

(4)TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD)

(5)TLI(CODMn)=10(0.109+2.661lnCODMn)

式中：叶绿素chla单位为mg/m3，透明度SD单位为m；其它指标单位均为mg/L。

2 结果与讨论

2.1 综合污染指数

根据2017-2018年芡河湖水质评价结果可知，除总磷、总氮、化学需氧量、生化需氧量外，其余18项指标水质浓度符合III类水质标准。22项指标的综合污染指数为10.39。影响水质的10项主要污染因子为总磷、总氮、化学需氧量、生化需氧量、高锰酸盐指数、氟化物、石油类、溶解氧、六价铬、氨氮，分担率之和占全部污染指标分担率的88.6%。总磷为芡河湖首要污染物，分担率为18.6%，总氮、化学需氧量、生化需氧量、高锰酸盐指数分列第2至第5位，分担率依次为15.1%、10.9%、9.8%和9.6%。

各项主要污染指标中，总磷、总氮、化学需氧量、生化需氧量、平均浓度分别超III类水质标准0.9、0.6、0.14、0.01倍，达标率分别为31.6%、26.3%、47.4%和57.9%；高锰酸盐指数、氟化物、石油类、溶解氧、六价铬的年均浓度虽然符合或优于III类，但污染指数均较高，分别为0.99、0.83、0.52、0.44、0.42；氨氮年均浓度为II类，污染指数相对较低，为0.36；作为反映水质状况的重要指标，芡河湖溶解氧年均浓度较高，为8.99mg/L，接近相应温度下的饱和溶解氧浓度，污染指数仅为0.44。

表2 芡河湖水质污染指数统计结果

2.2 水体富营养化状态

2017-2018年芡河湖水体营养化指数为57.9，处于轻度富营养化状态。各评价参数的营养状态指数TLI(j)由大到小依次为TLI(TN)>TLI(SD)>TLI(chla)>TLI(TP)>TLI(CODMn)。其中，总氮、透明度、叶绿素a、总磷年均值的富营养状态指数均大于50，分别为62.2、61.7、59.9、56.4。由此可知，芡河湖水体透明低、总氮、总磷和叶绿素a浓度较高是造成水体富营养化的主要原因。因此，必须严格控制氮磷的外源及内源污染，降低水体总氮、总磷浓度，“降氮控磷”成为控制芡河湖富营养化重要抓手。

表3 芡河湖湖体综合营养状态指数

2.3 主要因子相关性分析

通过pearson相关性分析，研究TN、SD、DO、TP、氨氮、高锰酸盐指数、叶绿素a、pH间的相关性。各因子间的pearson相关系数及双侧检验显著性见表4。结果显示，透明度与总磷、氨氮、高锰酸盐指数、叶绿素a及水温之间存在显著的负相关；水温与溶解氧、透明度呈显著负相关，与总磷、叶绿素a呈显著正相关。

表4 芡河湖湖体各主要污染因子的pearson相关性

注：**.在0.01水平(双侧)上显著相关，*.在0.05水平(双侧)上显著相关。

3 结语

根据2017～2018年芡河湖水质监测数据，参照《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》中Ⅲ类水质标准，采用单因子评价法、综合污染指数法和综合营养指数法对芡河湖水质及富营养状况进行评价。评价结果表明，在总磷、总氮、化学需氧量、生化需氧量不参与评价的情况下，芡河湖湖体水质整体为优；各指标的综合污染指数为10.39，总磷为芡河湖首要污染物，湖水中总磷、总氮、化学需氧量、生化需氧量污染比较严重，浓度均劣于Ⅲ类水质要求。芡河湖水体营养化指数为57.9，水质处于轻度富营养水平。

芡河湖流域农业人口占比达79%，农业经济仍占主导地位，以种植业、水产养殖、畜禽养殖为主的农业面源污染严重，区域污染源较为分散，环保设施落后，治理难度大。芡河湖污染防治措施要以入湖污染物总量控制为原则，拟定具有针对性的分阶段投资行动方案。发展生态养殖，推进畜禽养殖污染物的资源化，循环利用，减小养殖业氮磷污染；加强面源整治，大力发展生态农业，推广科学施肥，实施农村环境综合整治，实现水质持续好转。