離心和沉降兩種采樣方式下平原河網(wǎng)水系監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比及差異分析

王海勇 呂升 王黎偉 王寶印 楊丹青 楊超 陳超

摘要：指出了平原河網(wǎng)水系直觀的表現(xiàn)就是透明度低、懸浮物較多，懸浮物對(duì)部分水質(zhì)項(xiàng)目的分析有較大影響。研究了離心和沉降2種采樣方式對(duì)此類河網(wǎng)斷面比對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)值差異及差異原因，為國(guó)家和地方標(biāo)準(zhǔn)制訂部門提供數(shù)據(jù)參考。結(jié)果表明：懸浮物的量對(duì)總磷、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)的分析結(jié)果影響較大，對(duì)氨氮的分析結(jié)果影響較小;從水質(zhì)類別變化來看，通航斷面差異明顯，離心較沉降水質(zhì)低2個(gè)類別的斷面占8%，低1個(gè)類別的斷面占32%，高1個(gè)類別的斷面占4%;不通航斷面基本無差異，離心較沉降水質(zhì)高1個(gè)類別的斷面占7.7%。

關(guān)鍵詞：平原河網(wǎng)水系;離心采樣;沉降采樣;比對(duì)監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：X830 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）16-0060-04

1引言

嘉興市域水系總體上屬長(zhǎng)江水系太湖流域，因京杭運(yùn)河為貫穿市境的主干河道，而其他骨干河道均與之相關(guān)成系，所以也稱“運(yùn)河水系”或“平原河網(wǎng)水系”。全市河道縱橫密布，河道總長(zhǎng)1.38萬km，河道密度達(dá)到3.5km/km²，湖泊眾多，大小湖蕩有146個(gè)，全市河湖水面積達(dá)到312km²，平均河網(wǎng)率達(dá)到7.96%左右，區(qū)域內(nèi)河道流向一般自西南向東北，下游河道連接上海黃浦江，嘉興以東河道基本為感潮河段，受潮汐影響1d之內(nèi)正逆流向變化明顯，漲落潮水位變化自東向西逐步減少。

水體中懸浮物能作為污染遷移轉(zhuǎn)化的載體，在遷移過程中發(fā)生生物化學(xué)作用，還能吸附和富集污染物，不斷發(fā)生沉降、混合稀釋、絮凝作用，使水質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化而導(dǎo)致局部污染。而在人海河口及鄰近海域，咸淡水發(fā)生強(qiáng)烈混合，伴隨著各種物理、化學(xué)、生物等作用，懸浮體的物質(zhì)組成、顆粒大小、形態(tài)特征等發(fā)生了很大變化，多項(xiàng)研究表明，在河口處大量懸浮體對(duì)污染物質(zhì)有著明顯而強(qiáng)烈的吸附作用。

離心和沉降兩種采樣方式都可以去除部分水樣中的懸浮物，本文研究了兩種采樣方式對(duì)嘉興這種特殊水系比對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)值差異及差異原因。

2方法

2.1斷面選取原則

①監(jiān)測(cè)斷面盡量覆蓋每條市控以上河流;②全市73個(gè)市控以上斷面選取1/2;③2018年各類水質(zhì)類別斷面選取1/2;④監(jiān)測(cè)斷面選取通航和不通航兩大類。

本文共選擇38個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，其中通航斷面25個(gè)，不通航斷面13個(gè)，地理分布見圖l。

2.2樣品采集

自然沉降：采水器采集水樣后倒人5L有機(jī)玻璃缸中，儲(chǔ)夠4L后自然沉降30min，使用虹吸裝置移取水樣，吸管進(jìn)水嘴插至水面50mm以下位置，移取水樣1L于棕色玻璃采樣瓶中，加入固定劑硫酸，調(diào)節(jié)pH≤2，用于分析化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和氨氮，另取200mL樣品于棕色玻璃瓶中，不加固定劑，用于分析總磷。

離心：采用低速臺(tái)式大容量離心機(jī)（LD-4），最高轉(zhuǎn)速5000r/rain，配備100mL×4離心瓶，離心轉(zhuǎn)速為4000r/min，離心時(shí)間為5min，將離心后的水樣倒入5L有機(jī)玻璃缸中，儲(chǔ)夠4L后混勻，使用虹吸裝置移取水樣，同自然沉降。

2.3分析方法

水質(zhì)參數(shù)為分析化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷，測(cè)定方法見表1。

2.4評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

水質(zhì)類別評(píng)價(jià)參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)））GB3838-2002。

3結(jié)果與討論

3.1四參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)值變化

3.1.1通航斷面

高錳酸鹽指數(shù)：通航25個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，離心比沉降數(shù)據(jù)降低30%～40%的斷面有1個(gè)，降低20%～30%的斷面有3個(gè)，降低10%～20%的斷面有14個(gè)，降低0%～10%的斷面有6個(gè);數(shù)值不變的斷面1個(gè)。

化學(xué)需氧量：通航25個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，離心比沉降數(shù)據(jù)降低50%～60%的斷面有1個(gè)，降低30%～40%的斷面有1個(gè)，降低20%～30%的斷面有6個(gè)，降低10%～20%的斷面有5個(gè)，降低O%～10%的斷面有7個(gè);數(shù)值不變的斷面1個(gè);升高O%～10%的斷面有2個(gè)，升高10%～20%的斷面有1個(gè)，升高20%～30%的斷面有1個(gè)。

氨氮：通航25個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，離心比沉降數(shù)據(jù)降低10%～20%的斷面有1個(gè)，降低0%～10%的斷面有7個(gè);數(shù)值不變的斷面1個(gè);升高0%～10%的斷面有10個(gè)，升高10%～20%的斷面有2個(gè)，升高20%～30%的斷面有1個(gè)，升高30%～40%的斷面有2個(gè)，升高100%的斷面有1個(gè)。

總磷：通航25個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，離心比沉降數(shù)據(jù)降低60%～70%的斷面有1個(gè)，降低50%～60%的斷面有4個(gè)，降低40%～50%的斷面有3個(gè)，降低30%～40%的斷面有7個(gè)，降低20%～30%的斷面有5個(gè)，降低10%～20%的斷面有4個(gè)，數(shù)值不變的斷面1個(gè)。

結(jié)果表明，通航斷面采用離心采樣比沉降采樣高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、總磷數(shù)據(jù)均明顯降低，氨氮數(shù)值略有升高，四參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)值變化斷面占通航斷面比例見圖2。

3.1.2不通航斷面

高錳酸鹽指數(shù)：不通航13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，離心比沉降數(shù)據(jù)降低10%～20%的點(diǎn)位有5個(gè)，降低0%～10%的點(diǎn)位有5個(gè);數(shù)值不變的斷面1個(gè);升高O%～10%的點(diǎn)位有1個(gè)，升高30%～40%的點(diǎn)位有1個(gè)。

化學(xué)需氧量：不通航13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，離心比沉降數(shù)據(jù)降低20%～30%的點(diǎn)位有3個(gè)，降低10%～20%的點(diǎn)位有3個(gè)，降低O%～10%的點(diǎn)位有4個(gè);數(shù)值不變的斷面1個(gè);升高0%～10%的點(diǎn)位有1個(gè)，升高30%～40%的點(diǎn)位有1個(gè)。

氨氮：不通航13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，離心比沉降數(shù)據(jù)降低40%～50%的點(diǎn)位有1個(gè)，降低O%～10%的點(diǎn)位有3個(gè);數(shù)值不變的斷面2個(gè);升高O%～10%的點(diǎn)位有6個(gè)，升高120%的點(diǎn)位有1個(gè)。

總磷：不通航13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，離心比沉降數(shù)據(jù)降低30%～40%的點(diǎn)位有1個(gè)，降低20%～30%的點(diǎn)位有4個(gè)，降低10%～20%的點(diǎn)位有3個(gè)，降低O%～10%的點(diǎn)位有3個(gè)，數(shù)值不變的斷面2個(gè)。

結(jié)果表明，不通航斷面采用離心采樣比沉降采樣總磷數(shù)值明顯降低，高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量數(shù)值略有降低，氨氮數(shù)值略有升高，四參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)值變化斷面占不通航斷面比例見圖3。

3.2監(jiān)測(cè)斷面四參數(shù)水質(zhì)類別變化

3.2.1通航斷面

通航25個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，高錳酸鹽指數(shù)離心比沉降水質(zhì)類別低1個(gè)類別的斷面有11個(gè)，類別不變的斷面有14個(gè);化學(xué)需氧量離心比沉降水質(zhì)類別低3個(gè)類別的斷面有1個(gè)，低2個(gè)類別的斷面有6個(gè)，低1個(gè)類別的斷面有3個(gè)，類別不變的斷面有14個(gè)，高2個(gè)類別的斷面有1個(gè);氨氮離心比沉降水質(zhì)類別低1個(gè)類別的斷面有1個(gè)，類別不變的斷面有21個(gè)，高1個(gè)類別的斷面有3個(gè);總磷離心比沉降水質(zhì)類別低2個(gè)類別的斷面有4個(gè)，低1個(gè)類別的斷面有9個(gè);水質(zhì)類別不變的斷面有12個(gè)。

結(jié)果表明，通航斷面采用離心采樣比沉降采樣高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、總磷類別均明顯降低，氨氮略有升高，類別變化斷面占通航斷面比例見表2。

3.2.2不通航斷面

不通航13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，高錳酸鹽指數(shù)離心比沉降水質(zhì)類別低1個(gè)類別的斷面有2個(gè)，類別不變的斷面有10個(gè)，高1個(gè)類別的斷面有1個(gè);化學(xué)需氧量離心比沉降水質(zhì)類別低2個(gè)類別的斷面有3個(gè)，類別不變的斷面有8個(gè)，高2個(gè)類別的斷面有2個(gè);氨氮離心比沉降水質(zhì)類別低1個(gè)類別的斷面有2個(gè)，類別不變的斷面有10個(gè)，高1個(gè)類別的斷面有1個(gè);總磷離心比沉降水質(zhì)類別低1個(gè)類別的斷面有3個(gè)，類別不變的斷面有10個(gè)。

結(jié)果表明，不通航斷面采用離心采樣比沉降采樣總磷類別明顯降低，而高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮略有降低，類別變化斷面占不通航斷面比例見表3。

3.3監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)總類別變化

以四參數(shù)綜合判斷水質(zhì)類別，25個(gè)通航監(jiān)測(cè)斷面，采用離心采樣比沉降采樣水質(zhì)類別低2個(gè)類別的斷面有2個(gè)，低1個(gè)類別的斷面有8個(gè)，類別不變的斷面有14個(gè)，高1個(gè)類別的斷面有1個(gè);13個(gè)不通航監(jiān)測(cè)斷面，采用離心采樣比沉降采樣類別不變的斷面有12個(gè)，高1個(gè)類別的斷面有1個(gè)。

結(jié)果表明，通航斷面差異明顯，不通航斷面基本無差異，通航和不通航水質(zhì)總類別變化斷面占比見表4。

4結(jié)論

（1）兩種采樣方式，通航斷面水質(zhì)總類別差異明顯。25個(gè)通航監(jiān)測(cè)斷面，采用離心采樣比沉降采樣水質(zhì)類別低2個(gè)類別的斷面有2個(gè)，占通航斷面的8%;低1個(gè)類別的斷面有8個(gè)，占通航斷面的32%;類別不變的斷面有14個(gè)，占通航斷面的56%;高1個(gè)類別的斷面有1個(gè)，占通航斷面的4%。

（2）兩種采樣方式，不通航斷面水質(zhì)總類別基本無差異。13個(gè)不通航監(jiān)測(cè)斷面，采用離心采樣比沉降采樣高1個(gè)類別的斷面有1個(gè)，占不通航斷面的7.7%，類別不變的斷面有12個(gè)，占不通航斷面的92.3%。

（3）通航和不通航斷面，總磷監(jiān)測(cè)數(shù)值和水質(zhì)類別均有明顯降低;通航斷面高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量監(jiān)測(cè)數(shù)值和水質(zhì)類別均明顯降低，不通航斷面高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量監(jiān)測(cè)數(shù)值和水質(zhì)類別均略有降低。主要原因是離心水樣比沉降水樣懸浮物下降明顯，通航斷面濁度數(shù)值離心比沉降低70%以上，不通航斷面濁度數(shù)值離心比沉降低60%以上，而高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、總磷的分析采用消解方式進(jìn)行前處理，懸浮物的量對(duì)三參數(shù)的分析結(jié)果影響較大。

（4）通航和不通航斷面氨氮監(jiān)測(cè)數(shù)值和水質(zhì)類別均略有升高，主要原因是氨氮分析采用絮凝沉淀方式進(jìn)行前處理，大部分顆粒物顯色前被絮凝沉淀過濾，懸浮物的量對(duì)氨氮的分析結(jié)果影響較小。