南昌市城南护城河水体氮磷分布特征及富营养化分析

孙 艳

(南昌市水利综合服务中心，南昌 330039)

1 研究背景

赣江为南昌境内主要水系，纵贯全境，其东岸是以近代冲击层为主的湖积冲积平原，西岸是以红色黏土层为主的丘岗山地，总的地势西南高东北低，全市山丘占34.4%，水面占29.8%，平原占35.8%，东岸地形平坦，西南稍高，东北偏低，地面平均纵坡1%-3%。流域属赣抚冲积平原，地貌单元属赣江Ⅰ级阶地，地势相对平坦。南昌市城南护城河工程位于昌南大道南侧，东与赣抚平原五干渠相连，西到梅湖，全长约4.7km。由于城南护城河处于城乡结合部，市政设施相对落后，在工程运行的十余年间，河道内形成深厚淤泥，加上两岸居民乱扔垃圾、污水，影响护城河水质。为进行南护城河清淤整治，必须在深入分析南护城河水体氮磷分布特征及富营养化的基础上，多部门协调工作，从多方面着手开展整治。

2 研究过程及方法

2.1 试验采样

采样时间为2018-2020年，在南护城河靠近梅湖约0.5km、1.0km、1.5km、2.0km、2.5km处的南岸和北岸，D码头东0.5km、0.75km、1.0km、1.5km及D码头西0.25km、0.55km、0.85km、1.25km处分别取样。取样时，先在上述采样点水面以下0.5m、0.8m、1.0m处采集3种上覆水样，采用便携式溶氧仪、pH计、电导仪、温度计、浊度仪等进行基本项目现场测试后，再将各采样点三种上覆水样混合并移至容量500mL的聚乙烯试剂瓶内，掺加50%浓度的H2SO4溶液酸化处理后使其pH值降至2.0以下，低温保存。

2.2 样品测定方法

将所采集到的试样在采样现场进行水体透明度、水深、溶解氧及水温等的测定，此后在试验室内按照相关规定测定和分析采样的TN、TP、叶绿素-α、透明度、高锰酸盐指数等指标：具体而言，TN含量的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光广度法，TP含量的测定采用钼锑分光光度法，叶绿素-α含量采用分光光度法测定，高锰酸盐指数采用酸性法检测。

2.3 富营养化评价方法

综合考虑当前河流富营养化评价方法的应用特征及评价结果的准确性，采用综合营养状态指数法进行南护城河水体富营养化程度评价，所选取的评价指标主要有TN、TP、叶绿素-α、透明度、高锰酸盐指数，通过计算各指标的营养状态指数及综合营养状态指数，将计算结果与标准分级进行对比，以进行该护城河水体富营养化程度的判断。

表1 综合营养状态指数标准分级

3 研究结果与讨论

3.1 南护城河水体理化特征

根据采样分析结果，南护城河水体全年pH值在7.08-9.11区间，属于弱碱性水体，且越靠近D码头附近人类活动频繁的区域，水体pH值越高。水体浊度值检测结果2.0-22.0NTU，其取值变动趋势与pH值基本吻合。水体叶绿素-α浓度在0.41-5.02mg/m3范围内，在护城河水体东南岸11-12月浮游植物数量激增，所以，该区域水体春夏季和秋冬季叶绿素-α浓度差异悬殊，秋冬季的叶绿素-α浓度约为春夏季的12-15倍。

南护城河水体中高锰酸钾指数取值在4.98-8.96mg/L区间，并未超出天然水体中有机质含量的合理范围。溶解氧容量含量偏低，取值在2.98-9.79mg/L范围内，其中南护城河西南区域存在较多的腐殖质，耗氧量大，导致该区域溶解氧含量不高。夏秋季水体内溶解氧含量较低，而春冬季节因水位降低，较大的风速使进入水体内的氧气量增大，且水生生物繁殖耗氧活动因低温而得到抑制，使水体溶解氧含量增大。

3.2 南护城河水体中TN分布

由图1分析结果显示，该河流水体2018年春、夏、秋季各取样点TN含量均值分别为5.04mg/L、5.26mg/L、2.67mg/L；2019年春、夏、秋季各取样点TN含量均值分别为4.75mg/L、3.94mg/L、2.51mg/L；2020年春、夏、秋季各取样点TN含量均值分别为3.58mg/L、2.85mg/L、5.54mg/L。因冬季该水体局部干涸，故不进行冬季水体污染情况分析。TN含量最大值主要分布在D码头附近的采样点，该区域人类活动频繁，对水体内氮营养盐浓度存在较大影响。

此外，通过年内不同季节水体内TN含量的比较发现，夏季含量最高，秋季最低。其主要原因在于夏季降水丰富，护城河周围土壤中的营养要素跟随地表径流大量流入水体，秋季水体内TN含量比夏季降低58-70%，主要因为秋季水温降低后适合硝化菌和反硝化菌代谢，会加速水体内TN降解，同时，秋季降水量比夏季大，对汇入水体内的营养要素起到一定稀释作用。春季南护城河内水量稀少，污染物受到浓缩和抑制，但是，较低的环境温度和水温也不利于硝化菌和反硝化菌的生存和繁殖，导致水体内TN含量反而高于秋季。

图1 TN含量观测结果

3.3 南护城河水体中TP分布

水体内TP含量是水体营养状况的直接反映，且其含量主要与水生生物尤其是浮游植物数量有直接关系。由图2分析结果可知，南护城河水体内2018年春、夏、秋季各取样点TP含量均值分别为0.134mg/L、0.248 mg/L、0.149 mg/L；2019年春、夏、秋季各取样点TP含量均值分别为0.228mg/L、0.164mg/L、0.127mg/L；2020年春、夏、秋季各取样点TP含量均值分别为0.151mg/L、0.227mg/L、0.149mg/L；因冬季该水体局部干涸，故不进行冬季水体污染情况分析。水体中TP含量均未超出GB3838-2002中Ⅳ类水TP浓度限定值[1]。各取样点TP浓度存在较大差异，其中TP浓度最大的测点仍为D码头等游船较多、人类活动频繁的地区。

3.4 南护城河水体富营养化状况

采用综合营养状态指数法进行南护城河水体富营养化程度评价公式如下：

(1)

式中：∑TLI为南护城河水体综合营养状态指数；TLI(i)第i项评价指标营养状态指数；Wi为第i项评价指标营养状态权重，其取值为：

(2)

式中：r1i为第i项评价指标和叶绿素(Chla)的相关系数，查中国湖泊环境[2]表2可得；m为评价指标数量，个。

运用式(1)进行南护城河水体2018年、2019年和2020年各测点综合营养状态指数的计算，并将均值绘制在图3中。由图中结果可知，南护城河水体内2018年春、夏、秋季各取样点∑TLI均值分别为49.6、58.9、55.1；2019年春、夏、秋季各取样点

∑TLI

均值分别为52.3、52.4、54.8；2020年春、夏、秋季各取样点∑TLI均值分别为48.2、52.1、54.7；因冬季该水体局部干涸，故不进行冬季水体污染情况分析。大部分测点∑TLI取值在40-60范围内，并通过与表1进行比较发现大部分测点水体均处于中度富营养化状态，且其中D码头区域∑TLI值略高于60，为轻度富营养化状态，主要原因除了人类活动的影响外，还包括该水域污染严重，水体内营养物质含量较高，浮游植物的繁殖加剧了水体缺氧程度。

图2 TP含量观测结果

图3 综合营养状态指数TLI观测结果

4 结 论

通过对南昌市城南护城河水体富营养化分布特征的分析表明，该水域中D码头区域春、夏、秋三季TN含量、TP含量及综合营养状态指数均较大，表明该区域存在较为严重的污染，这主要与该区域游乐设施较多、人类活动频繁、垃圾及废弃物排放较多有直接关系；通过对该水体综合营养状态指数的计算与分析，该护城河水体总体处于中度富营养化状态。总之，通过规范南护城河D码头区域人类游乐性活动，限制生活垃圾及废弃物的排放是加强河道治理、缓解该水体中度富营养化的关键。