徐雅琦 罗月颖 戴 伟

(1.安徽新华学院土木与环境工程学院，合肥 230088；2.安徽国晟检测技术有限公司，合肥 230088)

柏堰湖位于合肥市高新区大蜀山西南角，东起柏堰东路，南至长安路，西接永和路，北临习友路，是合肥西部组团“一山两湖”的组成部分，即：以大蜀山风景区为中心，以王咀湖公园、柏堰湖为重点景区共同组成西部组团的生态根本。因其在巢湖的上游，承担着巢湖流域上游来水调蓄和水质净化的任务。柏堰湖原为周边片区水库，兼具城市防洪功能，地势北高南低，水面开阔，为原生态湖区。但由于早年城市污水系统不完善，附近工厂的工业废水和居民的生活废水排入湖内，导致湖水水质恶化，达到劣Ⅴ类水质，属于中度污染。近年来国家和地方高度重视巢湖水体污染治理工作。柏堰湖的生态保护项目是环巢湖地区生态保护与修复二期工程的子项目，经过近几年的治理，成效显著，水污染恶化趋势得到有效遏制。为了有效掌握柏堰湖水质现状，对柏堰湖进行了水质监测，运用单因子指数法与内梅罗指数法，分析其水质变化特征，找出主要污染因子，为柏堰湖的水资源利用和水环境管理提供科学依据。

1 水质监测

1.1 监测断面布设

在柏堰湖上按水流方向设计5个监测断面，依次为1#上游浮山路水渠燕子河路口、2#湖区北侧习友路进水口、3#湖区中心、4#湖区东侧进水口、5#湖区西侧进水口，详见图1。

1.2 水样采集与监测

在2016年9月—2017年8月，共12个月，按每月1次的频次采集水样，且水样采集工作安排在每月同一天内进行。采集的水样立即送往实验室进行分析或低温保存。参照GB 3838—2002，选取的监测项目有：CODcr(化学需氧量)、CODMn(高锰酸盐指数)、BOD5(5日生化需氧量)、NH3-N(氨氮)的质量浓度、TN(总氮)的质量浓度、TP(总磷)的质量浓度，各项目分析方法及依据见表1。

1.3 评价方法及标准

采用单因子指数[1-3]、内梅罗指数[3]对柏堰湖水质变化特征进行评价。

1.3.1 单因子指数法

单因子指数法是指将某一监测指标与该检测指标的标准值进行比较，从而对水质进行评价。计算公式如下：

Ii=Ci/Si

(1)

式中：Ii——污染物i的环境质量指数，Ii≤1，表示未污染，Ii>1，表示已污染，Ii越大表示受污染的程度越严重；

Ci——污染物i的检测值；

Si——污染物i的评价标准值。

表1 监测项目、分析方法及依据一览表

1.3.2 内梅罗综合污染指数法

用内梅罗综合污染指数Pi判断污染程度，其计算公式如下：

(2)

式中：Pi——水质中污染物i的环境质量指数；

(Ci/Si)max——单因子环境质量指数中最大者；

(Ci/Si)ave——单因子环境质量指数的平均值。

内梅罗综合污染指数法综合评价指数的分级标准见表2。

鉴于柏堰湖水体功能主要为人体非直接接触的娱乐用水，其评价参照GB 3838—2002中规定的IV类水标准进行。各监测项目标准限值见表3。

表2 水体质量等级表

表3 监测项目标准限值 mg/L

2 水质变化特征分析

2.1 水质月变化规律

根据单因子指数法评价结果，1#监测点各污染物均未达标，其中，2月和6月的水质最差，经计算得出，其内梅罗指数与CTN及CTP的线性相关系数分别为0.64和0.75，故1#监测点的主要污染物为TP，其次为TN。1#监测点为柏堰湖进水口，水质均处于中度污染水平，这与周边生活污水排入有关。2#监测点位仅CTN单因子指数在2月出现超标，其余各污染物均未超标，其内梅罗指数与CTN的线性相关系数为0.78，故2#监测点的主要污染物为TN。该监测点水质除2月为中度污染外，其余时间段处于尚清洁水平。3#、4#、5#监测点各污染物单因子指数均未出现超标，水质属于尚清洁水平。

由图2可见，上游浮山路水渠燕子河路口(1#监测点)的内梅罗指数最高，表明其水质最差，该监测点主要受上游来水水质以及周边排入的建筑废水和生活废水的影响；其次是斑鸠堰河道铭传路桥下(6#监测点)；湖区北侧习友路进水口(2#监测点)、湖区中心(3#监测点)、湖区东侧进水口(4#监测点)和湖区西侧进水口(5#监测点)的内梅罗指数较低，全年超90%以上的月份水质处于清洁或尚清洁水平，水质最好。

2.2 水质季节性变化规律

季节均值按照春季(3—5月)，夏季(6—8月)，秋季(9—11月)，冬季(12—2月)来统计。

图2 柏堰湖各监测点内梅罗指数随时间的变化曲线

2.2.1 CODcr和BOD5季节性变化

如图3所示，1#监测点CODcr和BOD5单因子指数均明显高于其他监测点位。这与进水水质有关，进水中有机物随着水体流动，逐步被稀释和降解[5]。其余监测点位CODcr和BOD5单因子指数明显低于1#监测点位，并且均未出现超标状况。

图3 CODcr和BOD5单因子指数季节性变化

2.2.2 NH3-N和TN质量浓度季节性变化

由图4可知，4个季节的CNH3-N和CTN的变化规律基本一致。其中，1#监测点夏季单因子指数最高，CNH3-N单因子指数为1.5，CTN单因子指数为3.76。从秋季到冬季，单因子指数逐渐上升，到春季下降，到夏季再上升。这一变化的原因是冬季水生动植物生长缓慢，水中氮氧化物得不到及时分解，春季气温回暖，光合作用加强，水生动植物活跃，分解了大量的营养物质。近年来开展的湖泊生态修复工程一定程度上提高了水体的自净能力。其余各单因子指数季节性变化不明显，各项指数均小于1。这表明从1#监测点进入的水源对其余各点水质影响较小。

图4 NH3-N和TN质量浓度单因子指数季节性变化

2.2.3 CODMn季节性变化

从图5可以看出，各监测点位CODMn的四季变化规律极为相似，1#监测点位CDOMn的单因子指数最高，为1.19，从秋季到冬季指数急剧下降，春季、夏季升高且逐渐趋于平稳。因为冬季为枯水期，湖水经过长时间的沉淀、过滤和自净作用，水质较好。而夏季，受流域上游来水、地表径流携带的大量污染物影响，水质变差[6]。

图5 CODMn单因子指数季节性变化

2.2.4 TP质量浓度季节性变化

由图6可知，顺着水流方向，各监测点TP单因子指数逐步下降。其中，1#监测点受进水水质影响，CTP四季单因子指数均明显高于其他监测点位。其余监测点位CTP单因子指数季节性变化一致，从2016年秋季到2017年春季呈上升趋势，春季到夏季呈下降趋势。

图6 TP质量浓度单因子指数季节性变化

3 结 语

(1) 湖区北侧进水口、湖区中心、湖区东侧进水口、湖区西侧进水口的水质基本满足IV类水质要求。

(2) 湖区上游受来水水质影响，不能满足IV类水质要求，主要污染物为TP，其次为TN。

(3) 各监测点内梅罗指数按水流方向依次减小，由上游到下游污染逐渐减小，说明沿着水流方向，水质逐渐得到改善。

(4) 除湖区上游监测点外，其余各监测点CODcr、CODMn、BOD5、CNH3-N、CTN、CTP单因子指数季节性变化规律相似，冬、夏季较高，春、秋季较低。