河流水质时空变化特征及污染源解析研究——以斗龙港大团桥断面为例

第46卷第1期2021年1月环境科学与管理
ENVIＲONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT Vol.46No.1Jan．2021
收稿日期：2020－10－11
基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项项目（2018
ZX07208－004）；江苏省自然科学基金———青年基金项目（BK20191083）与江苏省环保科研课题（2018004）联合资助
作者简介：胡开明（1985－），男，博士，高级工程师，主要从事水环
境数值模拟与水污染控制方向研究。

文章编号：1674－6139（2021）01－0037－06
河流水质时空变化特征及污染源解析研究
———以斗龙港大团桥断面为例
胡开明1，2，董锦云1，2，3，冯彬1，2，周斌4，唐佳丽
4
（1．江苏省环境科学研究院，江苏南京210036；2．江苏省环境工程重点实验室，江苏南京210036；
3．河海大学环境学院，江苏南京210098；4．盐城市大丰生态环境局，江苏盐城224100）
摘要：采用因子分析方法，对斗龙港大团桥断面及相关区域共15个断面2012年－2017年水质监测数据及11
个断面2018年水质补充监测数据进行分析，在此基础上对大团桥断面污染源进行解析，进而制定断面水质达标方案。

结果显示：2018年1月 9月份大团桥断面水质均超过Ⅲ类标准，主要超标因子为总磷、氨氮和化学需氧量；入境河流水质及断面上游来水对大团桥断面水质有一定影响；大团桥断面污染源主要为畜禽养殖污染、
上游污染及生活污水等。

关键词：水质时空变化特征；污染源解析；水质达标中图分类号：X52
文献标志码：A
Temporal and Spatial Variation Characteristics of Ｒiver Water Quality and Pollution Source Analysis
———A Case Study of Datuan Bridge in Doulonggang Ｒiver
Hu Kaiming 1，
2，Dong Jinyun 1，2，3，Feng Bin 1，2
，Zhou Bin 4，Tang Jiali 4（1．Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science ，Nanjing 210036，China ；
2．Jiangsu Provincial Key Laboratory of Environmental Engineering ，Nanjing 210036，China ；3．College of Environment ，Hohai University ，Nanjing 210098，China ；
4．Dafeng Ecological Environment Bureau of Yancheng City ，Yancheng 224100，China ）
Abstract ：Using factor analysis methods ，this paper analyzed the water quality monitoring data at total fifteen sections from 2012－2017and the supplementary water quality monitoring data at eleven sections of the Datuan Bridge and related area．Ac-cording to the characteristics ，the sections pollution sources of Datuan Bridge were analyzed．The result showed that in the first three quarters of 2018，
the water quality of Datuan Bridge exceeds Class III which the major exceeding factors were total phosphor-us ，
ammonia nitrogen and COD ；and in terms of spatial ，it mostly affected by the water quality of inflowing river and the upstream water of Datuan Bridge．The sections pollution sources of Datuan Bridge are mainly livestock and poultry breeding pollution ，up-stream pollution and domestic sewage．
Key words ：temporal and spatial variation characteristics ；pollution source analysis ；water quality standards
前言
斗龙港位于盐城市大丰区境内，大团桥断面是考核斗龙港（大丰段）水质的国家考核断面，2018年水质考核目标为Ⅲ类。

但大团桥断面水质2018年1月 9月均值为Ⅳ类，汛期超标严重，尚不能实现
稳定达标。

实现大团桥断面水体稳定达标，不仅是水污染防治工作的考核要求，对提升大丰区域水环境质量也具有重要的意义
［1－2］。

文章以斗龙港大团断面桥为例，在分析其上游及附近水域共15个断面2012年－2017年例行监测及11个断面2018年补充监测数据的基础上，得到大团桥断面及周边区域的水质综合评价结果及描述性统计特征。

进一步分析得出大团桥断面污染的时空分布特征，
诊断和识别了大团桥断面的主要污染源，
最终提出了针对断面污染源区域整治的对策，以确保大团桥断面水环境质量达到Ⅲ类水质目标要求，
为大团桥断面乃至斗龙港的水环境综合治理提供技术支持。

1研究区及数据
斗龙港又名龙开河、牛湾河。

西从郊区的孙同
庄起，
经串场河、方强、三龙、斗龙港闸入海，全长78.2千米，是里下河地区排水入海的干河。

研究区域土地总面积约11639．25公顷，
土地利用类型以农用地为主，占研究区域土地面积的54.8%。

大丰常年自然降水量1066．7毫米，丰水年高达2000多毫米，
欠水年最少也有500毫米。

本次共对大团桥断面及其相关区域内斗龙港、串场河和通榆河等主要河流15个水质监测断面2012年－2017年例行监测数据及11个水质监测断面2018年补充监测数据进行分析，
部分断面数据不全，
以提供的数据为准。

文章主要评价溶解氧、高锰酸盐指数、
氨氮、总磷、化学需氧量、石油类及五日生化需氧量7项指标，
其余指标辅助评价。

2
水环境质量趋势与污染源解析
2．1
大团桥断面水环境质量历史趋势分析根据2012年－2017年逐月水质监测资料，近
年来，
大团桥断面总体水质处于Ⅲ类水平。

按照丰水期、
平水期、枯水期进行统计，大团桥断面溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和化学需氧量在丰、平、枯水期浓度总平均值均达到地表水Ⅲ类标准，但丰水期水质明显劣于平水期（见图1）。

图12012年－2017年斗龙港大团桥断面不同水期水质浓度变化趋势
而根据大丰区环境监测站提供的2018年1月 9月大团桥断面水质监测数据，除2月 4月，大团桥断面总体水质满足Ⅲ类标准之外，其他月份均有不同程度超标情况，
最终2018年1月 9月均值仅为Ⅳ
类。

丰水期超标严重，主要超标因子为高锰酸盐指数、
氨氮、总磷和化学需氧量，最大超标倍数方面：高锰酸盐指数为0.47倍，
氨氮为0.34倍，总磷为1.0倍，化学需氧量为0.65倍。

综上所述，大团桥断面水质从2018年开始呈现恶化的趋势，
污染严重的因子主要为高锰酸盐指数、氨氮、总磷和化学需氧量。

2．2大团桥断面相关区域水环境质量状况2．2．12012年－2017年大团桥断面相关区域水质
评价
使用单因子评价方法对相关区域内斗龙港、串场河和通榆河等主要河流15个水质监测断面进行综合水质评价，
结果显示：大丰区内主要干流中，
斗龙港除大团桥断面外，上下游其余断面根据2017年9月的监测数据显示，断面水质均为Ⅳ类，高锰酸盐指数、总磷均超标；串场河水质汛期普遍超Ⅲ类标准，
主要超标因子为总磷、化学需氧量及氨氮，
对大团桥断面水质影响较大；通榆河除草堰大桥、
七灶闸断面外，其余断面均有超出Ⅲ类标准的现象，
主要超标因子为高锰酸盐指数、总磷、化学需氧量及氨氮；新团河新胜桥断面水质良好，断面水质总体为Ⅲ类，
而新建大桥断面在采样时间内断面水质总体为Ⅳ类，
污染物主要为氨氮、总磷、化学需氧量及溶解氧。

此外，入境河流中除兴盐界河以外，
海沟河、白涂河均超Ⅲ类标准，主要污染物为氨氮、
高锰酸盐指数。

从水质评价结果来看，大团桥断面相关区域总体水质现状较差，
基本处于Ⅲ Ⅳ类，超半数断面水质处于Ⅳ类。

主要污染物为溶解氧、
高锰酸盐指数、氨氮、总磷、化学需氧量，其中以总磷超标最为严重，对大团桥断面水质也产生较大影响。

2．2．2
2018年大团桥断面相关区域水质评价为进一步分析影响大团桥断面水质原因，于2018年3月15日 21日、7月10日 11日，针对相关区域内入境河流和境内河流断面分别进行了2次补充监测，
共布设11个断面，入境河流断面有海沟河入大丰境上游1km 处（W1）、
白涂河入大丰境上游1km 处（W2）、车路河入大丰境上游1km 处（W3）、串场河入大丰境上游1km 处（W4）、
通榆河入大丰境上游1km 处（W5）、斗龙港河入大丰境上游1km 处（W6）、兴盐界河入大丰境上游1km 处（W7），境内断面有兴盐界河入串场河上游1km 处（W8），
串场河与兴盐界河交界下游1km 处（W9），
中洋大沟入通榆河上游1km 处（W10）、斗龙港大团桥断面（W11），5项水质参数数据的统计结果见图2。

图2大团桥断面相关区域现状水质补充监测评价结果
从图2中可知，对照超Ⅲ类标准，2018年3月，入境断面中W3化学需氧量超标0.94倍；境内断面
W8总磷超标0.1倍，W8与W9氨氮接近标准值。

大部分点位化学需氧量均接近标准值。

其他指标均
满足Ⅲ类水标准要求。

2018年7月，溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、化学需氧量普遍超标。

入境断面溶解氧均超标，W5标准指数最大为7．34；高锰酸盐指数除W7外均超标，W1最高超标0.37倍；氨氮除W1、W2外均超标，W4最高超标2.28倍；总磷均超标，W1最高超标2.3倍；化学需氧量均超标，W1、W7最高超标0.45倍；W4石油类超标0.4倍。

境内断面水质状况与入境断面类似，溶解氧除W11外均超标，W8标准指数最大为5.68；高锰酸盐指数除W8、W11外均超标，W9最高超标0.52倍；氨氮普遍超标，W8最高超标0.54倍；总磷均超标，W9最高超标2．1倍；化学需氧量除W11外均超标，W9最高超标0.6倍。

2．3大团桥断面水质参数时空分布特征
根据分析结果可以看出，时间上，大团桥断面平水期水质明显优于丰水期，丰水期超标情况严重，大团桥断面平水期无超标情况，丰水期氨氮、总磷超标，说明丰水期应该关注大团桥断面的氨氮与总磷污染。

造成丰水期水质超标存在多种原因，其中主要源于大团桥断面相关区域的畜禽养殖污染。

相关研究证实畜禽粪便中氮磷元素含量较高，如果对畜禽排泄物采用随意堆放的方式进行处理，粪便在雨水冲刷的作用下，随地表径流流入到地表水和地下水中，其中含有大量的氮磷元素会对水体造成污染，致使水质变差［3］。

而经现场调查发现，相关区域中刘庄、白驹、草堰和新丰镇在串场河及通榆河沿线存在较多畜禽养殖户，特别是串场河两岸的水禽养殖场，大量水禽直接放养在串场河水面，禽粪没有进行任何收集处理措施直接排入河中。

其次，断面所在区域在丰水期期间（5月 10月），降雨量较多，大量蓄集的畜禽粪便随雨水排入就近河道，地势相对低洼区域平时污水不易排出，汛期随着水量增加进入主干河道，因此出现丰水期氨氮及总磷污染物超标现象。

从上下游角度分析，总体上上游来水水质较差的情况下，下游水质也基本处于超标状态，串场河下游断面（W9）高锰酸盐指数、总磷、化学需氧量指标超标倍数最大或较大，说明串场河除受上游来水影响外，境内污染情况也不容忽视。

通过斗龙港入境断面（W6）与大团桥断面（W11）数据分析对比，大团桥断面溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量指标在上游水质不达标的条件下，基本达Ⅲ类要求，氨氮、总磷未达标，说明大团桥断面水质受上游来水影响较大。

2．4大团桥断面污染源解析
根据大团桥断面水质评价结果，选出化学需氧量、氨氮、总氮和总磷4项污染较大的因子进行污染源分析。

考虑河流流向、汇水区域范围及污染物排放情况，将大团桥断面污染源调查范围主要设定为大丰区西边界至通榆河东岸1公里，涉及大丰区刘庄镇全部乡村、新丰镇、白驹镇、草堰镇部分村落。

2．4．1研究区污染物入河特征分析
通过对各类污染源污染物排放量的调查，分析大团桥断面污染源构成情况，包括污水处理厂、直排工业污染源、生活污染源、农业污染源、船舶污染源等，汇总出大团桥断面污染源调查范围内污染源入河量，见表1。

2017年研究区化学需氧量、氨氮、总氮、总磷入河总量分别为1532．62吨/年、184.93吨/年、341.99吨/年和58.79吨/年。

表1大团桥断面污染源调查范围内污染物入河量
污染源类型
化学需氧
量（t/a）
氨氮
（t/a）
总氮
（t/a）
总磷
（t/a）污水处理厂11．861．251．620.11
直排工业94．9812．1936．571．22
城镇生活*52．427．519．710.81
农村生活*546.0977．54100.078．33
农田面源109．9330.7876．955．50
畜禽养殖650.3152．53110.4141．10
水产养殖51．891．244．141．55
船舶航运15．141．892．520.17
合计1532．62184．93341．9958．79
（注：接管污水已在污水处理厂中计算，此处为直接外排环境量。

）
由图3（A）可知，污染源调查范围内产业主要以农业生产为主，区域污染物排放构成均以农业污染源为主，化学需氧量、氨氮、总氮、总磷的排放量分别
年月
占总量的60.16%、45.72%、56.00%、81.90%，其中畜禽养殖源排放量最大，分别占49.6%、28.41%、32.29%、69.9%；其次为农村生活源，化学需氧量、氨氮、总氮、总磷排放量分别占35.63%、41.93%、29.26%、14．17%。

此外，直排工业污染源、城镇生活污染源、
水产养殖源、船舶污染源总量相对不大，合计分别占21.94%、29．67%、38.45%、15.92%。

2．4．2
研究区污染物地域特征分析
由图3（B ）可知，根据各地区污染物入河量统计数据分析，
由于刘庄镇全镇处于整治范围内，总体面积大，
污染物排放总量最大，化学需氧量、氨氮、总氮、
总磷分别占区域排放总量的60.39%、61.40%、62.71%、61.55%，其次为白驹镇区及下辖的3个行政村，
污染物排放量分别占18.67%、16.39%、16.57%、18.87%，草堰镇和新丰镇排放总量相当，
分别占10.81%、10.83%、9.50%、9.42%和10.13%、11．38%、11．22%、10.16%。

3
大团桥断面水质达标对策
3．1
加强畜禽养殖污染防治
大团桥断面污染源调查范围内畜禽养殖业发
展较为粗放，
缺乏有效管理与治理措施。

串场河、通榆河水体及其两岸陆域范围均划定了禁养区，但经现场调查发现，区域内刘庄、白驹、草堰和新丰镇在串场河及通榆河沿线存在较多畜禽养殖户，
特别是串场河两岸的水禽养殖场，大量水禽直接放养在串场河水面，
禽粪没有任何收集处理措施直接排入河中，
对串场河及断面水质有直接影响，
而串场河自南向北与斗龙港汇合，对大团桥断面水质也有较大影响。

图3（A ）大团桥断面主要污染源排放情况；（B ）大团桥断面各地区主要污染物排放情况
因此，需开展畜禽养殖业污染综合整治。

具体措施包括：首先进一步完善禁养区划定，全面开展养殖业调查；严格畜禽养殖环境准入，着力实施畜禽生态规模养殖提质工程。

加大对规模养殖场（小区）基础设施进行技术改造力度，新建场实行标准化建设；严控养殖总量，
按照“种养结合、以地定畜”
的原则，推进区域内畜禽养殖区域布局优化调整方案落实，
严控单位面积土地畜禽承载量，优化养殖场科学布局，引导养殖密度区向非密度区转移，
实现种养平衡。

强化养殖总量动态监测，对超过土地畜禽承载能力的区域及时进行预警干预；加强畜禽养殖污染整治和规范管理；加强畜禽粪污综合利用，集成推广先进实用技术［4－5］。

3．2
完善农村生活污水处理系统
大团桥断面污染源调查范围内集镇生活污水处理率低，
农村生活污染源排放比重较大，农村人口占
绝大多数，居民居住分散，污水管网建设不到位，有的则是建而不接或者接而不处，有的镇区现有管网已破损严重，直排现象比较普遍。

部分村落建设了小型农村污水处理设施，对处理分散式居民生活污水有一定的成效，但运行负荷率和污染物处理能力不高，最终成为摆设，以上种种原因导致农村生活污水难以有效收集，大量农村生活污水通过河流支浜汇入串场河、斗龙港等主要河道，严重影响了断面水质。

因此，首先应全面完善区域市政管网系统，例如加快污水处理管网建设、开展市政排水管网排查与整治、深入推进排水达标区建设和长效管理等。

其次推进村庄生活污水治理，例如针对各片区农村生活污水基本未经处理排入串场河、三十里河、五十里河、小洋河、中洋大沟、南界沟、五中沟等，对斗龙港及其主要支流的污染负荷贡献率较大的问题，根据区域的实际情况，采用适宜的污水收集模式和处理技术，优先考虑集中处理，辅以分散处理的居民生活处理工程［6］。

3．3其它污染治理对策
在畜禽养殖和农村生活污染治理的基础上，加强区域其他污染源协同治理：（1）推进工业污染治理，针对大团桥断面影响区域，首先根据产业政策、产业布局规划，以及土地、环保、质量、安全、能耗等要求，开展“散乱污”工业企业排查和分类，对区域内的相关企业开展综合整治；加快推进工业污水集中处理，建设污水管网，实施雨污分流；加强企业排污行为监管。

（2）积极治理船舶污染，进一步推进内河运输船舶船型标准化工作。

鼓励节能环保船舶建造和船上污染物储存、生活污水处理装置改造。

开展船舶生活污水收集处理；增强港口码头污染防治能力。

（3）实施生态清淤疏浚，提升水体自净能力，构建健康水循环体系。

严格按照“市级河道10年 12年疏浚一次，镇级河道5年 8年疏浚一次，村组3年 5年疏浚一次”的要求，高标准实施河道疏浚，积极推进生态河道建设；并根据实际情况开展水生态修复工作。

（4）加强监管水平与力度，完善监测预警体系，加快斗龙港、兴盐界河等水质自动站建设，对环境和污染源实施长期有效监测［7］。

4结语
从2012年－2017年大团桥断面总体水质处于Ⅲ类水平，到2018年1月 9月高锰酸盐指数、氨氮、总磷和化学需氧量指标均超过Ⅲ类标准，可以看出时间上，丰水期超标情况严重，大团桥断面平水期无超标情况，丰水期氨氮、总磷超标；从上下游角度分析，在总体上游来水水质较差的情况下，下游水质也基本处于超标状态，大团桥断面水质受上游来水影响较大。

大团桥断面污染源以农业污染源为主，其中畜禽养殖源贡献最大，其次为农村生活源，此外，农田面源、直排工业污染源、城镇生活污染源、水产养殖源、船舶污染源也均有所影响。

因此，结合污染源解析和污染源区域现状主要应加强畜禽养殖污染防治和农村生活污水治理。

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