流域水生态特征及秩序的探新范文

1蒲河流域的水生态变化机理

1.1水资源的供需矛盾

蒲河基本成为被人工湖贯穿的带状人工湿地，全段蓄水能力达1亿m以上，但全年各类供水量不足2亿m，大部人工湖处于强滞水状态。全段水资源的有效补给一是靠上游水库的有限补水，二是靠汛期的强降雨补给。取自浑河的南北干渠和九龙河是维持中下游需水的主要水源，但其水量仅略大于各类排水水量。水资源的受控重点体现在时段的季节性受控和河段的分布性受控两个方面，暨全河段枯水期补水量非常有限，各类排水成为主要补水源。4月至12月为各类补水比较恒定的时段，汛期补水时间短流量大，库和人工湖水得到彻底的置换；就蒲河全段水源分布看，蒲河新城段为缺水区，于洪至新民段为补水区，辽中段为全段的汇水区。

1.2水资源结构对水生态质量的影响

目前蒲河各类排水占总水量的50%左右（非汛期）。水资源结构对水生态质量的影响重点体现泾污比失衡、分支河渠的影响和污水厂排水水质影响3个方面。蒲河水体的径污比严重失衡，制约了清洁水对污染物的稀释作用；南北干渠补水和九龙河补水呈现不同程度的污染，黄泥河和南小河仍属重污染支流河；流域污水厂的污水处理率和处理效率仍具有差距，除各类排污事故频发外，排水直接作为景观水补给，在无其他水稀释或无河道深度净化作用条件下，河道水体均为劣Ⅴ类水体。

2蒲河水污染物的迁移转化规律

2.1污水及特性

目前蒲河仍以受纳城镇和村屯污水为主，即使农副产品加工废水，其水质特性也与生活污水相近。污水中污染物质分为溶解态、胶体态、超胶体态和悬浮态，其粒径分布及特性见表1。

2.2蒲河水污染物迁移转化特征

水体中污染物的迁移转化规律极其复杂，不同类型水域的差异往往较大。有关蒲河水体类型变化导致水污染物迁移转化特征见表2。

2.2.1水环境中污染物的运动主要包括随着水体流动的迁移、吸附于水体颗粒物的沉降（包括胶体颗粒）和通过挥发进入大气。迁移作用是污染物在水流作用下发生的迁移运动，是一种简单的流动形式。沉淀分离是微细的粒状物质在水流紊乱的地方呈浮游状态，到达水域乱流不显著的地方便开始沉降。通过水体中细菌作用，也能使溶解性的污染物转变为可沉淀的物质。蒲河生活污水沉降及相关处理实验结果表明蒲河生活污水悬浮物含量较高，沉淀性显著，通过添加絮凝药剂可以加快沉降过程。

2.2.2水体中污染物的降解包括化学分解和生物降解，对于蒲河为代表的北方河流，前者作用远小于生物的净化作用，而对生物的合成有着重要作用。通常有机物生物降解过程可分为两个阶段:有机物在好氧微生物的作用下被降解为CO、HO及NH等，这一阶段约在20日内完成;第二阶段是NH转化为硝酸盐的硝化反应，这一阶段大致需时百日才能最终完成。需说明的是污染物的生物降解过程也是导致生物的滋生过程，依然具有被再次分解同时又消耗氧气的性质。

2.2.3氮、磷以不同的化学形态存在于水体中，主要包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等含氮化合物和有机磷、聚合磷酸盐、正磷酸盐等含磷化合物。这些氮（磷）的存在形态之间能发生转化且可转移到浮游生物体内，冬季浮游生物死亡沉积于河底，随着浮游生物分解又能转移至水体。人工湖对总磷的去除效果比较显著蒲河新城段7号闸断面总磷浓度的年度变化曲线见图1。图1可见其与温度变化具有相关性，高温时段对磷具有较强的净化功能，这种变化与COD变化规律基本一致。蒲河新城段典型带状人工湖对总磷浓度抑制作用的归纳结果见图2。由图2可见，7号闸处较6号闸处总磷浓度有明显变化。由于浓度较低和湖内新排污的影响，道义桥未显示进一步降低，且有略微增高的变化。

2.3蒲河自净功能的变化

水体中污染物的迁移转化过程即是河流自净的过程，河湖的自净功能很强但也有限，所谓有限即是指保证良性净化条件下的“容量”限度。超出这一限度，则体现非良性自净，即人们常说的“污染”型自净，如富营养化和黑臭（厌氧氧化）等。蒲河带状河湖的建设产生了自净能力提升的有利和不利因素，如通过河道蓄水设施的建设提升了自净空间，但滞水区复氧条件与溶解气体质量变差；沉降分离净化作用增加但底质质量降低等。

3水生态质量考核指标

确定水生态系统代表性评价因子，在基准研究基础上制定适用于不同河流的标准体系乃是我国“十二五”期间的重点研究任务。根据以蒲河为代表的河流污染现状和水生态建设目标的需求，在此重点分析将总COD、总氮、总磷、DO、底质灼烧减重等作为蒲河水生态考核指标。

3.1水体有机污染指标

生物化学需氧量表示有机污染物进行生化分解过程所需要的氧量，但是在使用上受到限制，故可以采用COD来测定。2002年前后国家曾对COD测定作出两种规定，既将样品混合后测定和将样品静置30min后取上清液分析。前者包括了不同粒径物的总体污染水平，后者主要反映溶解性COD的污染水平。蒲河生活污水比例大，各种形态污染物的迁移转化均对水体和底质造成影响，故应采用两种方法进行测定，从而反映污染物的液固分布和转化。蒲河典型水域两种方法的测定结果见图3。图3可见，滞水区二者差异较小，流水区差异较大（7号闸和道义桥处为滞水区）。

3.2富营养化指标

氮磷是国家地表水标准中规定主要污染物，也是水体富营养化的主要考核指标。目前蒲河水体以富营养化为主要污染特征，其污染水平可以用总磷、氨氮、总氮、叶绿素a和透明度等指标来衡量。

3.3水生生物指标

水生生物是生活在水体中各类生物的总称，其种类繁多，包括浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和微生物等。按功能划分，一般分为自养生物（藻类等水生植物）、异养生物（轮虫和鱼类等水生动物）和分解者（各种水生微生物）。水生生物的种类和数量可以反映水质的好坏。有些水生生物（如责翅目、蜉蝣目稚虫或毛翘目幼虫等）适于在清洁水域生活，而颤蚓类、蜂蝇幼虫和污水菌等生物多出现在受有机物污染严重的水域。水生生物的种类和存在是水质变化的标志和体现，如何作为水质的监测指标尚在讨论之中。此外，尚存在影响机理和监测条件等诸多因素的制约。

3.4相关物理化学指标

水体中溶解氧含量即是考核水体质量的重要指标，也是研究水体生物特性与污染物迁移转化的重要指标。通常好氧性和厌氧性水体的判别主要以DO值来确定，但水生物的作用往往导致其异常的变化。水体中DO值低于3mg/L，水体质量往往已达到劣Ⅴ类水体的水平。水体中pH的很小波动往往能够反映水体生物活动的较大变化和趋势，基于变化量小和机理复杂，这一指标的应用尚有局限性。水体中二氧化碳含量会影响水生生物的繁殖和微生物的生化过程。水体中二氧化碳主要来源于有机物氧化分解和空气中CO在水中的溶解，通常水中的CO含量不应超过25mg/L。此外，河流水体流速（滞水条件）、水深、水温以及光照条件等，也是水质研究的重要相关指标。

3.5底质指标

目前有关底质的规定指标较少，多为以底栖动物为考核指标。基于底质研究的需要，需应用底质色度，灼烧减重量、硝酸盐和磷酸盐等指标，衡量底质的质量及分析其对水体的影响。

4蒲河流域水生态质量变化趋势与污染特征

4.1蒲河流域水生态质量变化趋势

4.1.12008年以前，蒲河全段水体

呈重污染水平，大部分河道成为黑臭污水的输送河道。自2011年起，污水收集处理设施的快速设以及河道建设和水资源调控的实施，使得蒲河水质发生显著变化，大部分河段黑臭现象消失，除枯水期外，其它时段的水质接近Ⅴ类水体的标准。不同水域的富营养化仍比较严重，各项指标已超出重营养化规定的水平。

4.1.2近年来蒲河的枯、平水期的水质水量变化已不显著，丰水期变化仅限于降雨有限的时段。通常蒲河源头的棋盘山水库于5月份开始放水，蒲河水质得到好转。汛期过后，棋盘山水库放水量减少，污水蓄积量不断增加，蒲河水质呈现逐步恶化的态势。

4.1.3蒲河河道较长且纳污节点分散，各区段水质波动较大。蒲河新城段位于沈阳市段上游，大量纳污造成上游河段的污染。于洪段虽有支流河和运河水的季节性补充，但上游大量污水的下引使得水质改善程度有限。下游段由于水体自净使水质得到改善，但底质恶化。

4.2蒲河富营养化污染

近年蒲河新城段等富营养化污染仍严重见表3。高温时段先后发生大面积水藻和浮萍疯长现象，污染物含量、滞水型水域、气温、水温、日照等综合因素影响显著。图4反映了蒲河全段磷浓度总体下降的趋势、排污节点对干流的明显影响以及人工湖对总磷的净化作用。

4.3底质变化与局部河道的黑臭污染

蒲河流域的水体类型变化等因素导致水污染物的沉降特性增强，特别是各区段人工湖的作用大大消减进入团结水库的底泥量并缓解了团结水库的污染状况。沉淀有机污染物的降解明显受北方气候条件和水文条件的影响。高温期净化作用增强，汛期对底质的迁移有明显作用。此外，底质的变化导致人工湖库的水质变化具有显著的滞后性。此外，蒲河新城段的北部污水厂和下游辽中污水厂的事故排污频率较大，由于径流水少且污水在河道内滞流，形成局部的黑臭河道。

5结语

（1）蒲河是沈阳地区具有北方特点的中型天然河流，具有水资源欠缺与受控、受城市排污影响和富营养化的代表性特征。该类中小河流的污染控制与水生态修复对于大河流的水质安全具有重要影响。（2）以蒲河为代表的北方中小河流已形成由污染控制型向生态修复与管理型转变的带状人工河湖，必须以水资源保护、水体健康与污染控制和生态河道建设为主要建设内容。（3）现价段城市河流的污染控制仍是生态修复的重要内容，特别是要提高污水的收集处理率和处理效率、控制各类污染事故的发生。（4）城市中小河流最优生态平衡的建立要依托流域绿色经济的发展，应研究建立环境受纳物与承载能力的最佳平衡点，保证经济发展和水生态修复目标的和谐和统一。

作者：荆勇单位：沈阳环境科学研究院