长江口近十年水质时空演变趋势分析

长江口近十年水质时空演变趋势分析
李保;张昀哲;唐敏炯
【摘要】为了掌握长江口水质污染变化情况,在长江口徐六泾、石洞口、启东港、南港、北港和吴淞口下23公里处6个监测断面,对TN、TP浓度进行了为期13 a 的常规监测.监测结果表明:①2010年以前,6个监测断面的营养盐浓度年内波动起伏较大,2010年以后进入相对平稳阶段,并呈现逐年下降的趋势.说明自水资源"三条红线"监管制度和区域内各治理项目实施以来,取得了较大的正效应,TN和TP都呈现了年内变幅减小、浓度逐年降低的趋势.② 由于河口受潮汐影响,各个断面的TN 和TP均出现不同程度的丰水期营养盐浓度高于枯水期的情况,并且呈现出丰枯两季营养盐浓度差异逐渐减小的趋势.③2009年枯水期为TN沿程变化的分界点,即徐六泾-南港的上升趋势、南港-北港的下降趋势,在2009年之后变为徐六泾-南港的下降趋势,南港-北港的上升趋势.TP的丰枯沿程变化则比较平稳,但有小幅度上升趋势.【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2018(049)018
【总页数】5页(P33-37)
【关键词】水质;TN;TP;长江口
【作者】李保;张昀哲;唐敏炯
【作者单位】长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海200136;长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海200136;长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海200136
【正文语种】中文
【中图分类】T
氮、磷是海洋生物地球化学循环中物质流的基础，是构成河口生态环境重要化学物质的必要营养元素，其增长或减少会改变水环境中浮游植物的生长速率、生物量、硅藻的生长以及植物群落组成等[1-2]。

但由于化肥的使用、城镇污水排放、上游大量水利工程的修建等人类活动影响，使得近岸海域富营养化已经成为全球普遍存在的水环境问题[3-6]。

长江口是我国一个世界级的特大型河口，是我国五大重点开发海域之一[7]。

近年来，长江口经济发展与河口生态环境的矛盾日益激烈，为了保护水环境以及保障区域可持续发展与利用，许多学者就长江口营养盐的变化趋势进行了探讨[8-12]。

其中陈慧敏等人对近23 a长江口及其邻近海域营养盐结构的变化趋势和影响因素进行了分析[11]，结果表明营养盐浓度呈现增长趋势，但氮磷比呈现降低趋势；王江涛等人就长江口海域近50 a营养盐的变化及其对浮游植物群落演替的影响进行了探讨，发现50 a来营养盐的季节性变化差异不大，呈现春夏低、秋冬高的季节变化趋势[12]。

这些结果对研究长江口环境和生态变化奠定了基础，但大多针对的是大片区域的整体水质情况，而未具体描述某个监测断面持续的环境情况。

本文基于长江口6个监测站近13 a的水质监测数据，分析了最近10 a营养盐的变化趋势，为长江口区环境保护与管理、重大项目开发等提供基础依据。

1 研究区域
长江口是世界上最大的河口之一，通常是指徐六泾至吴淞口50号标[13-14](见图1)。

徐六泾以下江水被崇明岛分为南北两支，南支又被横沙、长兴两岛分为南北两港，南港又由九段沙分为南北两槽[4-15]。

长江口受中等强度潮汐影响，至20世
纪50年代，长江口的水动力条件发生了明显变化：① 北支河段成为涨潮占优势的河槽，长江径流只在汛期少量汇入北支河段；② 涨潮时海水携沙由北支进入南支，盐水向南支倒灌[16-18]。

这些改变不利于航道整治，还严重影响了长江口的水质，沿江大量的水利工程、长江流域的经济发展等人类活动对河口的影响也日益严重。

因此，研究长江口的水质变化已经成为非常迫切的课题。

图2 2004～2016年TN变化过程线Fig.2 Change process of TN from 2004 to 2016
图1 研究区域示意Fig.1 General view of the research area
2 野外监测
2004～2016年期间在长江口水域，设立了6个监测站位对总氮(TN)和总磷(TP)实施常规监测(2006年设置启东港断面)，分别为徐六泾断面、北港断面、南港断面、石洞口断面、吴淞口下23公里断面、启东港断面。

6个断面附近均有代表性的工业企业、排污口及河流，具体信息见表1。

从2004年3月到2016年12月一共
进行了516个航次监测。

样品采集及具体分析方法按照《水环境监测规范》
(SL219)实施[19]。

3 水质趋势分析
整体来看，6个监测断面的TN、TP变化趋势在13 a间均基本同步，波动较小(图2～4)。

就13 a间营养盐含量而言，TN平均水平大小排序为启东港2.43 mg/L，南港2.32 mg/L，吴淞口下23公里2.19 mg/L，石洞口2.02 mg/L，徐六泾
1.87 mg/L，北港1.81 mg/L；TP平均水平大小排序为吴淞口下23公里0.13
mg/L，南港0.13 mg/L，石洞口0.12 mg/L，徐六泾0.11 mg/L，北港0.11
mg/L，启东港0.09 mg/L。

表1 监测断面分布Tab.1 Monitoring section distribution断面名称监测时间附
近工业企业及污染源采样方法徐六泾(全江断面)2004～2016年南通营船港经济技
术开发区、南通石化、大型石化码头、南通狼山风景区、常熟国际化学工业园区等采用水质专用采样器在每条测线的水面下0.5m、水底上0.5m处采样北港(全江断面)2004～2016年黄浦江、造船业采用水质专用采样器在每条测线的水面下0.5m、水底上0.5m处采样南港(全江断面)2004～2016年黄浦江、造船业采用水质专用
采样器在每条测线的水面下0.5m、水底上0.5m处采样石洞口(右江断面)2004～2016年海门港、崇明南门港、望虞河、太仓港开发区、浏河、跃龙化工厂、上海西区排污口采用水质专用采样器在每条测线的水面下0.5m、水底上0.5m处采样
吴淞口下23公里(全江断面)2004～2016年黄浦江、竹圆排污口等采用水质专用
采样器在每条测线的水面下0.5m、水底上0.5m处采样启东港(全江断面)2006～2016年海门市、启东市等化工业园排出废污水采用水质专用采样器在每条测线的水面下0.5m、水底上0.5m处采样
3.1 TN、TP随时间变化趋势
3.1.1 年际变化趋势
2004～2005年有5个监测断面TN呈现上升趋势，而2006～2016年，所有断
面的年际间的变化较为平稳。

除石洞口断面，其他5个断面的TP含量在2004～2005年6月下降，同年7月至2008年12月左右波动上升到达13 a间的高峰值，经过2009年的下降以后，保持了4 a(2010～2013年)较为稳定且波动较小的趋
势(其中2011年和2013年为枯水年，导致TN和TP浓度出现“回峰”现象)，又在2003年底至2014年春季经过短暂的上升以后持续下降至平均水平后保持稳定。

(1) 徐六泾。

TN与TP的变化“此消彼长”，趋势基本相反，且相较而言，TN波
动大，而TP较为平稳。

TP含量在2005年2月、2009年5月、2014年3月年
出现3个高峰值，分别为0.17，0.20，0.17 mg/L；石洞口断面上游为陈行水库，附近又有石洞口污水处理厂，该断面在一定程度上代表了水库水质情况，而该区域的TN与TP浓度都处于居中水平，年际变化不明显，波动较小。

图3 2004～2016年TP变化过程线Fig.3 Change process of TP from 2004 to 2016
(2) 北港、南港、吴淞口下23公里。

TN与TP的变化趋势两港基本保持一致，由于南港断面区域人口更为密集，点源污染排放更为严重，营养盐含量反而高于离海更近的吴淞口下23公里断面。

启东港2006～2009年氮磷水平高，均值分别为2.70，0.11 mg/L；2009～2016年氮磷水平整体下降，分别为2.30，0.08 mg/L。

自2000年起，长江口区域的废水排放总量已呈缓慢上升趋势，2010年达到峰值
后才有所下降。

这表明长江口区域落实水资源"三条红线"监管制度情况较好，在很大程度上改善了水质。

3.1.2 年内变化趋势
参照文献[20～21]，将长江口划分为丰(5～10月)枯(11月～次年4月)两个时期。

除启东港2010～2016年和石洞口断面的TP含量年内变幅小以外，各断面在其他时间的氮磷变幅均呈现出两波峰一波谷趋势，且波动较大。

枯水期浓度高，丰水期浓度低，但由于河口受潮汐影响，各个断面的TN和TP均出现不同程度的丰水期营养盐浓度高于枯水期的情况，并且呈现出丰枯两季营养盐浓度差异逐渐减小的趋势，见图4～5。

其中石洞口断面TP的年际、年内变化波动均不明显，从2004年起到2016年TP下降15%，并呈现持续下降的趋势。

通过分析研究期间的水文气象资料以及水环境管理制度落实情况，发现2011，2013年为枯水年，2012年为丰水年，2014，2015年为中水年，其中2012年不仅水量大，而且还经历了多次台风，使得该年的TN、TP浓度均保持在较低水平。

加上太湖流域水环境综合治
理项目——上海青西郊野公园(大莲湖湿地修复)项目控制了长江口及附近区域的点、面源污染，同时保护了黄浦江上游水质，营养盐的年内波动不仅逐渐平缓，且有下降趋势。

3.2 空间水质变化分析
根据到海岸线的直线距离由远到近依次分为徐六泾、石洞口、南港、北港、启东港、吴淞口下23公里，分析TN和TP在13 a间的沿程变化(见图6)。

枯水期TN的沿程变化有明显分界，在2009年之前，徐六泾-南港为上升趋势，
南港-北港为下降趋势，2009～2016年变为徐六泾-南港为下降趋势，南港-北港
为上升趋势。

而靠近海域的启东港-北港-吴下23公里断面的变化趋势基本保持不变。

TP的沿程变化在13 a间基本一致，首先在南港断面达到峰值，这与黄浦江和上海三大市政排污口(石洞口、竹园、白龙港)的污染物汇入有关。

丰水期TN与TP 的变化较为平稳，整体呈现沿程上升的趋势，且丰水期和枯水期沿程变化趋势基本相同。

不同断面在不同丰枯水期的TN、TP含量变化与断面附近的工业企业更迭、人口密度变化以及相应治污措施等的耦合影响有关。

图4 2004～2016年丰水期、枯水期各断面TN变化Fig.4 Change of TN at each section in the wet season and dry season from 2004 to 2016
图5 2004～2016年丰水期、枯水期各断面TP变化Fig.5 Change of TP at each section in wet season and dry season from 2004 to 2016
图6 2004～2016年TN和TP在丰水期、枯水期的沿程变化过程线Fig.6 Change process of TN and TP in wet season and dry season in 2004～2016 4 结论
通过13 a的监测数据比较，6个断面的营养盐变化趋势基本保持同步，由于受潮
汐和长江来水双重影响的时间不同，徐六泾和启东港分别略有延迟，受人类活动影响不同，水质情况也有所差异。

(1) 2010年以前，6个监测断面的营养盐浓度年内波动起伏较大，2010年以后进入相对平稳阶段，并呈现逐年下降的趋势。

说明自水资源“三条红线”监管制度和区域内各治理项目实施以来，TN和TP都呈现了年内变幅减小、浓度逐年降低的
趋势。

(2) 由于河口受潮汐影响，各个断面的TN和TP均出现不同程度的丰水期营养盐浓度高于枯水期的情况，并且呈现出丰枯两季营养盐浓度差异逐渐减小的趋势。

(3) 2009年枯水期为TN的沿程变化分界点，即徐六泾-南港的上升趋势、南港-北港的下降趋势，在2009年之后变为徐六泾-南港的下降趋势，南港-北港的上升趋势。

TP的丰枯沿程变化则比较平稳，但有小幅度上升趋势。

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