武汉市江夏区生态环境监测站 湖北省武汉市430200
摘要
本文通过研究斧头湖水域2020-2023年四年间水质变化与主要污染因子:总磷、氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数及五日生化需氧量之间的相关性,找出影响斧头湖水质的主要污染因子及其变化规律,为斧头湖水质的治理及预防进一步恶化提供方向,也为政府部门决策提供一点建议。
1 斧头湖概述
斧头湖(E:114°09'~114°20',N:29°55'~30°07')位于湖北省东南部,是湖北省的第三大湖,地跨咸宁(咸安区)、嘉鱼、江夏3市县(区)[1]。斧头湖流域面积为1238平方公里,武汉市境内面积有69.07平方公里。斧头湖入湖主要一、二级支流共计19条,其中咸宁境内15条、武汉境内4条。斧头湖湖水由新河口经金水河排入长江。
斧头湖水域设有江夏湖心、咸宁湖心两个监测点位,监测结果分别代表斧头湖江夏水域、咸宁水域的水环境质量。斧头湖武汉江夏水域设有斧头湖湖心一个水质监测点位,每月上旬开展一次水质监测。
2主要影响因子分析
环境问题已经成为制约区域经济发展的一个重要因素,其中湖泊生态环境问题尤为突出[2]。由于影响水质变化的主要污染因子一般为总磷、氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数或五日生化需氧量,因此本文主要讨论的是这几种因子近四年的浓度变化,通过对每种因子每年的变化趋势进行分析,并画出折线图,能清楚的了解每种因子的变化是否存在季节性特征及变化趋势。
2.1 2020年主要影响因子浓度值的变化规律
表1 2020年斧头湖主要影响因子数据表
月份 影响 因子 | 总磷 mg/L | 氨氮 mg/L | 化学需氧量mg/L | 高锰酸盐指数mg/L | 五日生化需氧量mg/L | 100倍总磷浓度mg/L | 水质类别 |
1月 | 0.03 | 0.33 | 14 | 2.3 | 0.9 | 3 | Ⅲ |
2月 | 0.03 | 0.33 | 14 | 2.3 | 0.9 | 3 | Ⅲ |
3月 | 0.05 | 0.05 | 14 | 3.2 | 1.8 | 5 | Ⅲ |
4月 | 0.03 | 0.36 | 12 | 1.7 | 0.5L | 3 | Ⅲ |
5月 | 0.05 | 0.26 | 9 | 2.4 | 1.3 | 5 | Ⅲ |
6月 | 0.05 | 0.36 | 13 | 2.0 | 0.6 | 5 | Ⅲ |
7月 | 0.038 | 0.04 | 18 | 3.1 | 2.1 | 3.8 | Ⅲ |
8月 | 0.04 | 0.13 | 15 | 3.8 | 0.5L | 4 | Ⅲ |
9月 | 0.054 | 0.03 | 17 | 4.6 | 0.7 | 5.4 | Ⅲ |
10月 | 0.043 | 0.03 | 17 | 4.9 | 2.6 | 4.3 | Ⅲ |
11月 | 0.048 | 0.09 | 13 | 4.8 | 3.2 | 4.8 | Ⅲ |
12月 | 0.041 | 0.53 | 13 | 3.2 | 0.6 | 4.1 | Ⅲ |
年均值 | 0.042 | 0.21 | 14.1 | 3.2 | 1.2 | / | Ⅲ |
Ⅱ类执行标准 | ≤0.025 | ≤ 0.5 | ≤ 15 | ≤ 4.0 | ≤ 3.0 | / | / |
由表1可知,2020年斧头湖水质类别保持在Ⅲ类,总磷每月均超标,偶尔也存在化学需氧量和高锰酸盐指数超标,而氨氮只有12月份超标。从图1可以看出,总磷在9月份浓度达到最大值,1、2、4三个月份浓度值最低,但也未达到水质目标;氨氮在12月份浓度最高9、10月浓度最低;化学需氧量在7月份浓度值达到最高,5月份浓度最低,最高浓度值同比降低;五日生化需氧量在11月份达到最高值,4月和8月浓度值最低,均未检出;高锰酸盐指数在10月份达到最高值,在4月浓度值最低,从6-10月浓度值是稳定升高的。
2.2 2021年主要影响因子浓度值的变化规律
表2 2021年斧头湖主要影响因子数据表
月份 影响 因子 | 总磷 mg/L | 氨氮 mg/L | 化学需氧量mg/L | 高锰酸盐指数mg/L | 五日生化需氧量mg/L | 100倍总磷浓度mg/L | 水质类别 |
1月 | 0.04 | 0.15 | 12.5 | 3.1 | 2.6 | 4 | Ⅲ |
2月 | 0.037 | 0.18 | 15.5 | 2.9 | 0.7 | 3.7 | Ⅲ |
3月 | 0.024 | 0.02 | 11 | 2.3 | 1.2 | 2.4 | Ⅱ |
4月 | 0.022 | 0.03 | 13 | 2.5 | 1 | 2.2 | Ⅱ |
5月 | 0.031 | 0.03 | 10 | 3.6 | 1.4 | 3.1 | Ⅲ |
6月 | 0.046 | 0.03 | 14.5 | 4.3 | 3.3 | 4.6 | Ⅲ |
7月 | 0.047 | 0.03 | 9 | 4.7 | 3.4 | 4.7 | Ⅲ |
8月 | 0.062 | 0.05 | 24 | 7.0 | 4.4 | 6.2 | Ⅳ |
9月 | 0.067 | 0.03 | 12 | 6.8 | 4.0 | 6.7 | Ⅳ |
10月 | 0.069 | 0.34 | 15 | 6.1 | 2.3 | 6.9 | Ⅳ |
11月 | 0.053 | 0.51 | 16 | 6.2 | 3.1 | 5.3 | Ⅳ |
12月 | 0.044 | 0.13 | 11 | 5.0 | 3.8 | 4.4 | Ⅲ |
年均值 | 0.045 | 0.13 | 13.6 | 4.5 | 2.6 | / | Ⅲ |
执行标准 | ≤ 0.05 | ≤ 0.5 | ≤ 15 | ≤ 4.0 | ≤ 3.0 | / | / |
备注:总磷水质目标为Ⅲ类≤0.05,其他指标为Ⅱ类标准(12月开始执行) |
由表2可知,2021年斧头湖水质类别前7个月保持在Ⅲ类及以上,其中3、4月达到了Ⅱ类,8-11月均达到Ⅳ水质。总磷除了3月和4月,其余月份均超标,总磷水质目标从12月开始按Ⅲ类标准执行,同时化学需氧量和高锰酸盐指数超标月份也在增加,而氨氮只有11月份超标。从图2可以看出,总磷在10月份浓度达到最大值,4月份浓度值最低;氨氮在11月份浓度最高,大部分时间浓度值都很低;化学需氧量在8月份浓度值达到最高,7月份浓度最低;五日生化需氧量在8月份达到最高值,2月份浓度值最低;高锰酸盐指数在8月份达到最高值,在3月浓度值最低,从3-7月浓度值是稳定升高的。
2.3 2022年主要影响因子浓度值的变化规律
表3 2022年斧头湖主要影响因子数据表
月份 影响 因子 | 总磷 mg/L | 氨氮 mg/L | 化学需氧量mg/L | 高锰酸盐指数mg/L | 五日生化需氧量mg/L | 100倍总磷浓度mg/L | 水质类别 |
1月 | 0.028 | 0.06 | 12 | 3.6 | 1.4 | 2.8 | Ⅲ |
2月 | 0.017 | 0.03 | / | 2.3 | / | 1.7 | Ⅱ |
3月 | 0.017 | 0.03 | 15.5 | 2.3 | / | 1.7 | Ⅲ |
4月 | 0.019 | 0.04 | 17 | 3.2 | 2.8 | 1.9 | Ⅲ |
5月 | 0.025 | 0.03 | 10 | 3.5 | 1.9 | 2.5 | Ⅱ |
6月 | 0.027 | 0.03 | 14 | 3.6 | 3.6 | 2.7 | Ⅲ |
7月 | 0.055 | 0.04 | 15 | 7.1 | 4.5 | 5.5 | Ⅳ |
8月 | 0.064 | 0.04 | 35 | 7.3 | 4.7 | 6.4 | Ⅴ |
9月 | 0.079 | 0.05 | 13 | 8.8 | 2.8 | 7.9 | Ⅳ |
10月 | 0.069 | 0.09 | 33 | 8.5 | 4.3 | 6.9 | Ⅴ |
11月 | 0.055 | 0.07 | 27.5 | 7.2 | 2.4 | 5.5 | Ⅳ |
12月 | 0.034 | 0.10 | 16 | 4.8 | 1.8 | 3.4 | Ⅲ |
年均值 | 0.041 | 0.05 | 18.9 | 5.2 | 3.0 | / | Ⅲ |
执行标准 | ≤ 0.05 | ≤ 0.5 | ≤ 15 | ≤ 4.0 | ≤ 3.0 | / | / |
备注:总磷水质目标为Ⅲ类≤0.05,其他指标为Ⅱ类标准 |
由表3可知,2022年斧头湖水质类别前6个月大部分时间保持在Ⅲ类,其中2月和5月还达到了Ⅱ类,7-11月水质在Ⅳ或Ⅴ类。主要超标因子为化学需氧量和高锰酸盐指数,总磷由于改了执行标准超标月份减少了,氨氮全年均未超标。从图3可以看出,总磷在9月份浓度达到最大值,2、3月份浓度值最低;氨氮在12月份浓度最高,全年浓度值都很低,而且很稳定;化学需氧量在8月份浓度值达到最高,5月份浓度最低;五日生化需氧量在8月份达到最高值,1月份浓度值最低;高锰酸盐指数在9月份达到最高值,在2、3月浓度值最低,从4-9月浓度值是稳定升高的。
2.4 2023年主要影响因子浓度值的变化规律
表4 2023年斧头湖主要影响因子数据表
月份 影响 因子 | 总磷 mg/L | 氨氮 mg/L | 化学需氧量mg/L | 高锰酸盐指数mg/L | 五日生化需氧量mg/L | 100倍总磷浓度mg/L | 水质类别 |
1月 | 0.029 | 0.02 | 18 | 4.7 | 2.1 | 2.9 | Ⅲ |
2月 | 0.024 | 0.03 | 8 | 4.2 | 1.4 | 2.4 | Ⅲ |
3月 | 0.021 | 0.02 | 13 | 4.3 | 1.8 | 2.1 | Ⅲ |
4月 | 0.021 | 0.05 | 21 | 4.1 | 1.0 | 2.1 | Ⅳ |
5月 | 0.040 | 0.03 | 16 | 4.9 | 2.7 | 4.0 | Ⅲ |
6月 | 0.070 | 0.03 | 24 | 8.5 | 4.6 | 7.0 | Ⅳ |
7月 | 0.077 | 0.05 | 28 | 7.7 | 4.6 | 7.7 | Ⅳ |
8月 | 0.076 | 0.04 | 23.5 | 7.8 | 7.9 | 7.6 | Ⅳ |
9月 | 0.084 | 0.04 | 37 | 9.1 | 6.4 | 8.4 | Ⅴ |
10月 | 0.078 | 0.03 | 33 | 8.8 | 6.6 | 7.8 | Ⅴ |
11月 | 0.065 | 0.15 | 30.5 | 7.5 | 3.4 | 6.5 | Ⅴ |
12月 | 0.048 | 0.39 | 25.5 | 6.1 | 3.4 | 4.8 | Ⅳ |
年均值 | 0.053 | 0.07 | 23.1 | 6.5 | 3.8 | / | Ⅳ |
执行标准 | ≤ 0.05 | ≤ 0.5 | ≤ 15 | ≤ 4.0 | ≤ 3.0 | / | / |
备注:总磷水质目标为Ⅲ类≤0.05,其他指标为Ⅱ类标准 |
由表4可知,2023年斧头湖水质较上一年变差,只有4个月达到达到了Ⅲ类,其余时间水质在Ⅳ或Ⅴ类。主要超标因子为化学需氧量和高锰酸盐指数,高锰酸盐指数全年均超标,总磷和五日生化需氧量超标月份也在增加,氨氮全年均未超标。从图4可以看出,总磷在9月份浓度达到最大值,3、4月份浓度值最低;氨氮在12月份浓度最高,1、2月份浓度最低,全年浓度值都很低,而且很稳定;化学需氧量在9月份浓度值达到最高,2月份浓度最低;五日生化需氧量在8月份达到最高值,4月份浓度值最低;高锰酸盐指数在9月份达到最高值,在4月浓度值最低。
3总结
由2020-2023四年斧头湖水质分析可以得出:斧头湖水质变化的主要影响因子为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数,但五日生化需氧量也需加强关注。总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数这三种因子基本上都是在8、9、10三个月中达到最高浓度,最低浓度一般出现在1-4月份之中。因此,我们每年要特别关注气温高的时候湖面的水质情况,从5月份开始要加大巡查力度,巡查包括湖面的水葫芦及水草的生长情况和入湖港渠的入湖口污染情况,还有离湖边较近的工业企业及畜禽养殖业的排污口,以免下暴雨的时候排污井盖内的污水溢流。
4 参考文献
[1]孔令阳,李中强,王双玲,杨兰芳,徐军.基于生态适宜性分析的湖泊保护与利用-以湖北斧头湖为例.J.Lake.Sci.(湖泊科学),2012,24(1):67-74.
[2]邓宏兵.江汉湖群演化与湖区可持续发展研究.北京:经济科学出版社,2005:82-91,125-129.
作者简介 姓名:李娜 性别:女 民族:汉 出生日期: 1991.03 籍贯:湖南省益阳市
职务/职称:质量负责人/工程师 学历:本科 研究方向:环境保护