贛江飲用水水源地水環(huán)境特征及潛在污染風(fēng)險研究

摘要：為保障居民飲用水安全，掌握飲用水水源地水環(huán)境特征及其潛在污染風(fēng)險尤為重要。以贛江南昌市（西湖區(qū)段）的兩個飲用水水源地斷面（青云水廠、朝陽水廠）及其上下游斷面作為研究主體，通過調(diào)查分析各斷面水環(huán)境現(xiàn)狀、推演水源地上游污染衰減擴(kuò)散過程，根據(jù)GB 3838—2022《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》研判飲用水水源地水質(zhì)安全水平;通過解析水體沉積物磷釋放速率與磷形態(tài)特征，評估磷內(nèi)源釋放對飲用水水源地的污染風(fēng)險。結(jié)果表明：① 贛江（西湖區(qū)段）重點(diǎn)斷面水質(zhì)基本為Ⅱ類水，青云水廠斷面化學(xué)需氧量（COD）在2022年6月超Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。② 飲用水水源地斷面上游存在規(guī)模型排污口——前湖電排站，污染擴(kuò)散模型顯示對其飲用水水源地水質(zhì)存在降類威脅。③ 贛江（西湖區(qū)段）沉積物總磷（TP）含量整體為輕中度污染狀態(tài)，沉積物磷形態(tài)以鐵鋁結(jié)合態(tài)無機(jī)磷（Fe/Al-Pi）為主，其次是中活性有機(jī)磷（MA-Po）和鈣結(jié)合態(tài)無機(jī)磷（Ca-Pi），平均占比分別為32.56%，20.72%，19.40%，平均含量分別為123.17，78.36，73.38 mg/kg。有機(jī)質(zhì)（OM）含量與TP含量（R=0.873，P≤0.05）、Fe/Al-Pi含量（R=0.949，P≤0.05）顯著相關(guān)。④ 青云水廠斷面磷釋放速率（v_P）最大，存在較高磷釋放風(fēng)險。建議持續(xù)監(jiān)測飲用水水源地上下游斷面水質(zhì)，密切關(guān)注青云水廠斷面水質(zhì)TP指標(biāo)變化；對前湖電排站來水進(jìn)行定期檢測與排查溯源，避免雨污混流或廢水直排入河；加強(qiáng)沿岸飲用水水源保護(hù)區(qū)規(guī)范化建設(shè)與管理，減少人為活動對水環(huán)境的影響。研究成果可為科學(xué)保障城市飲用水安全提供一定參考。

關(guān) 鍵 詞：飲用水水源地；污染物擴(kuò)散衰減模型；沉積物磷釋放風(fēng)險；磷形態(tài)；贛江；南昌市西湖區(qū)

中圖法分類號：X52；TU991.15

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.12.010

0 引 言

飲用水水源是人類賴以生存的重要資源，水源地的水質(zhì)對人類的健康影響至關(guān)重要，大量人類疾病與不安全的飲用水有關(guān)^［1-2］。水環(huán)境退化導(dǎo)致多地的飲用水水源水質(zhì)下降，存在不同程度的污染風(fēng)險^［3-4］。2020年全國飲用水水源監(jiān)測點(diǎn)地表水水源地水質(zhì)超標(biāo)率達(dá)2.3%^［5］，確保飲用水安全是保障人類健康和促進(jìn)發(fā)展的前提。磷是湖泊與河流中浮游植物生長的重要元素，過量會造成水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象^［6］。Huang等評價了飲用水中的有機(jī)磷酸酯來源及健康風(fēng)險，認(rèn)為水源污染是有機(jī)磷污染的重要來源^［7］。除外源風(fēng)險外，飲用水水源水體中大量的氮磷元素淤積在河道底泥中，在缺氧、氧化還原交替等條件下可釋放至上覆水體中^［8-9］，造成的水體污染問題將直接影響周邊群眾的用水安全^［10］。底泥中能參與水-土界面交換的磷含量取決于底泥中磷的化學(xué)形態(tài)，按照釋放的難易程度，底泥中的磷形態(tài)可大致分為弱吸附態(tài)磷、潛在活性磷、鐵鋁結(jié)合態(tài)磷、鈣結(jié)合態(tài)磷、中活性磷和非活性有機(jī)磷等^［11］。Lv等對宜興橫山水庫沉積物進(jìn)行了季節(jié)性沉積物磷形態(tài)與磷釋放的關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)高溫厭氧條件有利于沉積物中磷的活化^［12］。通常，利用水質(zhì)模型來模擬污染物擴(kuò)散情況^［13］和評估水功能區(qū)的納污能力^［14］，輔助判斷水體受污染情況。Sang等開發(fā)了一種針對汞預(yù)測的飲用水水源地污染事故預(yù)測模型，考察污染物的時空變化^［15］，為飲用水水源安全管理工作提供了有效技術(shù)支撐。

贛江作為南昌市境內(nèi)的最大河流，其南昌段是城區(qū)最主要的飲用水水源。隨著贛江周邊城市的發(fā)展，研究贛江南昌段水質(zhì)特征及相關(guān)污染物健康風(fēng)險評價逐漸成為重點(diǎn)^［16］。李燕等^［17］研究贛江南昌段水化學(xué)特征時發(fā)現(xiàn)總體水質(zhì)在地表水標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)，但經(jīng)過城區(qū)后總磷（TP）濃度會有所上升。每年的4～6月為贛江的漲水期，劉文強(qiáng)等^［18］發(fā)現(xiàn)贛江南昌段周坊斷面在漲水期發(fā)生強(qiáng)降雨后易出現(xiàn)水質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)實(shí)地調(diào)查研究，贛江沿岸污染主要以點(diǎn)源污染的排污口形式存在^［19］。點(diǎn)源污染物容易被觀測和控制，有一定的排放規(guī)律，具有季節(jié)性和隨機(jī)性的特點(diǎn)。贛江南昌市（西湖區(qū)段）是贛江南昌段的重要組成部分，區(qū)域內(nèi)有兩個市級飲用水水源保護(hù)區(qū)（朝陽水廠飲用水水源保護(hù)區(qū)、青云水廠飲用水水源保護(hù)區(qū)）。目前，贛江南昌段的磷污染研究主要集中在上覆水水質(zhì)，較少分析沉積物和沿岸污染源等多方面的潛在影響，且對飲用水水源保護(hù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)污染風(fēng)險評估存在一定空白。

本次研究以贛江南昌市西湖區(qū)段為研究對象，結(jié)合該段飲用水水源地及上游斷面2022年全年監(jiān)測數(shù)據(jù)對其水質(zhì)進(jìn)行總體評價，分析水環(huán)境特征。于2023年4月同步采集上述斷面的水樣與沉積物，開展水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查，推演水源地上游點(diǎn)源污染擴(kuò)散模型，設(shè)計沉積物磷模擬釋放實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行磷形態(tài)分析，評估底泥磷釋放風(fēng)險，旨在為精細(xì)化管理贛江南昌段水環(huán)境提供西湖區(qū)段數(shù)據(jù)，明晰飲用水水源地污染風(fēng)險因子，為保障城市飲用水安全提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

贛江位于長江中下游南岸，源出贛閩邊界武夷山西麓，是長江主要支流之一，自南向北縱貫江西省。贛江流經(jīng)贛撫平原后貫穿南昌市，把南昌市劃分為“一江兩岸”的格局^［20］。

贛江西湖區(qū)段隸屬贛江南昌段，南起生米大橋斷面（入境斷面），北至紅谷隧道斷面（出境斷面），全長8 km，共包含生米大橋斷面（SM）、朝陽水廠斷面（CY）、紅谷隧道斷面（HG）3個省級監(jiān)控斷面，1個水功能區(qū)斷面，即青云水廠斷面（QY）。沿岸親水建筑基本以綠化風(fēng)光帶公園為主，左岸南端建有前湖電排站（QH）以行使防洪排澇功能^［21］，右岸中段設(shè)有贛江干流上的關(guān)鍵控制站外洲水文監(jiān)測站（WZ）^［22］，無工業(yè)企業(yè)單位及大型港口碼頭。青云水廠（取水規(guī)模60萬t/d）、朝陽水廠（取水規(guī)模30萬t/d）為南昌市城區(qū)給水系統(tǒng)主要供水水廠，共承擔(dān)了南昌市約47%的供水量（取水口均位于贛江右岸）。南昌市生態(tài)環(huán)境局公布的2022年1～12月《南昌市集中式生活飲用水水源水質(zhì)狀況報告》和《南昌市地表水水質(zhì)狀況報告》顯示，贛江西湖區(qū)段水質(zhì)優(yōu)良比例（Ⅰ～Ⅲ類）達(dá)標(biāo)率為100%。本次研究選擇贛江西湖區(qū)段內(nèi)的SM、QH、WZ、QY、CY、HG共計6個斷面作為研究對象，根據(jù)更為嚴(yán)格的GB 3838—2022《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類水質(zhì)要求分析污染風(fēng)險。

1.2 數(shù)據(jù)來源

SM、QY、CY、HG斷面2022年逐月DO、pH、COD、NH₃-N、TP指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于南昌市生態(tài)環(huán)境局、南昌市西湖生態(tài)環(huán)境局。贛江南昌段水文數(shù)據(jù)來源于江西省水文監(jiān)測中心。

1.3 樣品采集與處理

以SM、QH、WZ、QY、CY 5個斷面為參考（由于HG斷面與CY斷面縱向距離僅為600 m，經(jīng)前期摸底采樣，兩處水質(zhì)分析結(jié)果相差不大，故未采集HG斷面樣品），于2023年4月按照HJ/T 91—2002《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》^［23］在各斷面的左岸、江中心、右岸設(shè)置采樣點(diǎn)，利用有機(jī)玻璃采水器在水面下0.5 m處采集水樣，利用抓斗型采泥器同步采集贛江西湖區(qū)段水體表層沉積物（0～10 cm）。采樣點(diǎn)位見圖1。

1.4 樣品分析與模型計算方法

1.4.1 樣品分析測定方法

（1）水樣。使用便攜式水質(zhì)分析儀當(dāng)場測定溶解氧（DO）、酸堿度（pH）、溫度（T）、電導(dǎo)率（EC）、濁度等理化參數(shù)，另一部分水樣帶回實(shí)驗(yàn)室采用國標(biāo)法測定總磷（TP）、氨氮（NH₃-N）、化學(xué)需氧量（COD），溶解態(tài)反應(yīng)性磷（SRP）。

（2）沉積物。采集的沉積物樣品自然風(fēng)干后，去除動植物殘體、石塊等雜質(zhì)，研磨、過100目篩后置于干燥皿中保存測定沉積物TP和有機(jī)質(zhì)（OM）含量。另外，分別稱取過100目篩沉積物0.5 g于50 mL離心管中，開展沉積物磷釋放實(shí)驗(yàn)、磷形態(tài)分析。

沉積物OM測定：樣品經(jīng)馬弗爐550 ℃灼燒5 h后，計算損失量，OM含量用燒失量（LOI）表示。

沉積物TP測定：在450 ℃下灼燒3 h后，用20 mL濃鹽酸溶液（3 mol/L）室溫下連續(xù)攪拌16 h提取，測定提取液磷濃度后換算含量。

沉積物磷釋放實(shí)驗(yàn)：分別稱取過100目篩沉積物0.5 g于50 mL離心管中，準(zhǔn)確加入20 mL超純水，蓋塞混合均勻后，在140 rpm，25 ℃下恒溫振蕩，取樣時間間隔為0，0.5，1，2，4，8，12，24 h和48 h，取上清液過0.45 μm濾膜，測定SRP濃度，計算相應(yīng)釋放量。計算公式如下：

v=C×V_水/M_泥×T

式中：v為釋放速率，mg·kg^-1 ·h^-1；C為營養(yǎng)鹽濃度，mg/L；V_水為加入純水體積，20 mL；M_泥為底泥質(zhì)量，0.5 g；T為培養(yǎng)時間，h。

沉積物磷形態(tài)分析：采用由歐洲標(biāo)準(zhǔn)測試委員會制定的SMT法進(jìn)行分級提取^［24］，將沉積物磷分為弱吸附無機(jī)磷（WA-Pi）、弱吸附有機(jī)磷（WA-Po）、潛在活性無機(jī)磷（PA-Pi）、潛在活性有機(jī)磷（PA-Po）、Ca結(jié)合態(tài)無機(jī)磷（Ca-Pi）、中活性有機(jī)磷（MA-Po）、Fe/Al結(jié)合態(tài)無機(jī)磷（Fe/Al-Pi）和非活性有機(jī)磷（NA-Po）。提取液經(jīng)過0.45 μm水系膜過濾，由于提取液酸堿度不同，在各步提取溶液中調(diào)節(jié)pH至中性后，采用鉬酸銨分光光度法測定提取液磷濃度。

1.4.2 污染物混合擴(kuò)散及衰減模型

因前湖電排站排水流量大，水體中污染物濃度較高，為評估其對贛江西湖區(qū)段下游飲用水水源的影響，混合過程段長度^［25］可按下式估算：

L_m=0.11+0.7×0.5-a/B-1.10.5-a/B^21/2uB²/E_y

式中：L_m為混合段長度，m；B為水面寬度，m；a為排放口到岸邊的距離，m；u為斷面流速，m/s；E_y為污染物橫向擴(kuò)散系數(shù)，m²/s。

橫向擴(kuò)散系數(shù)E_y可采用泰勒法^［26］計算，經(jīng)驗(yàn)公式如下：

E_y=（0.058h-+0.0065B）gh-I

式中：h-為平均水深，m；g為重力加速度，取9.8 m/s²；I為河流比降。

根據(jù)王慶改等的測算經(jīng)驗(yàn)^［25］，COD、NH₃-N、TP均屬于非持久性污染物，在混合過程段采用二維穩(wěn)態(tài)混合衰減模型：

C（x，y）=C_h+m/hπE_yuxexp-kx/u×

∑1/n=0exp-u（y-2nB）²/4E_yx

式中：C（x，y）為預(yù)測點(diǎn)（x，y）處污染物濃度，mg/L；k為河流中污染物降解系數(shù)，1/d；u為x方向河流流速（表示河流中斷面平均流速），m/s；x為預(yù)測點(diǎn)離排污口的縱向距離，m；y為預(yù)測點(diǎn)離排污口的橫向距離，m；m為污染物的排放速率，g/s；h為水深，m;E_y為橫向混合系數(shù)，m²/s；C_h為水環(huán)境質(zhì)量濃度，mg/L；n為岸邊排放污染物邊界反射的次數(shù)，本次案例具有方向性，取值0～1，計算結(jié)果趨于穩(wěn)定，不考慮與方向的反射影響。

1.4.3 沉積物磷污染評價方法

采用單因子指數(shù)法評價河道沉積物TP污染程度，計算方法為

S_TP=C_i/C_s

式中：S_TP為磷污染評價指數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，S_TP＞1表明含量超過評價標(biāo)準(zhǔn)；C_i為評價因子實(shí)測值，mg/kg；C_s為評價因子標(biāo)準(zhǔn)值，mg/kg，參考加拿大安大略省的標(biāo)準(zhǔn)值（600 mg/kg）^［27］，中國東部湖泊的基準(zhǔn)值（457 mg/kg）^［28］，沉積物污染程度分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 沉積物污染程度分級標(biāo)準(zhǔn)

Tab.1 Classification standard of sediment pollution degree污染指數(shù)（S_TP）/污染程度＜0.5/清潔0.5～1.0/輕度污染1.0～1.5/中度污染＞1.5/重度污染

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用ArcGIS 10.8軟件進(jìn)行采樣點(diǎn)位圖的繪制，使用Excel 2013和Origin 2021進(jìn)行統(tǒng)計分析與圖表繪制，使用IBM SPSS Statistics 26.0對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析，顯著水平為P≤0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 飲用水水源地重點(diǎn)斷面水質(zhì)變化

SM、QY、CY、HG斷面水質(zhì)2022年逐月監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖2所示，主要監(jiān)測指標(biāo)為pH、DO、TP、COD、NH₃-N。4個斷面的2022年逐月水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)中，pH為7.0～7.9，DO為6.03～10.80 mg/L、NH₃-N為0.050～0.224 mg/L，COD為8～16 mg/L，TP為0.01～0.09 mg/L。QY斷面6月份的COD為16 mg/L，超Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，5月份的TP為0.09 mg/L，為該指標(biāo)的全年監(jiān)測最高值，說明該斷面水質(zhì)存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。在大部分監(jiān)測時段，4個斷面的COD、TP指標(biāo)均接近Ⅱ類臨界值，表現(xiàn)出一定的潛在超標(biāo)風(fēng)險。

2.2 飲用水水源地水環(huán)境現(xiàn)狀

2.2.1 水體理化指標(biāo)

現(xiàn)場采集的水樣分析結(jié)果如表2所列，pH為7.30～7.83，整體呈中性偏弱堿性；DO為7.49～8.03 mg/L，為弱富氧狀態(tài)；電導(dǎo)率為140.6～166.9 μS/cm；濁度為22.59～47.41 NTU；NH₃-N為0.06～0.16 mg/L；COD為6.3～8.1 mg/L；TP為0.04～0.06 mg/L，SRP為0.01～0.03 mg/L，各斷面SRP占TP的比例為22.0%～74.4%，均值為52.98%，表明水體中TP以SRP（可溶性活性磷）為主。SRP是水體TP形態(tài)的一種，可快速參與水體循環(huán)，對水體富營養(yǎng)化有著關(guān)鍵影響^［29］。進(jìn)一步研判贛江西湖區(qū)段TP水平，發(fā)現(xiàn)SM、WZ、QY斷面的SRP濃度超過了《湖泊營養(yǎng)物基準(zhǔn)—中東部湖區(qū)（總磷、總氮、葉綠素a）》湖泊營養(yǎng)物基準(zhǔn)閾值（濃度為0.029 mg/L）^［30］。水質(zhì)指標(biāo)總體優(yōu)于2022年同期，所有斷面水質(zhì)均屬于Ⅱ類水體。SM斷面水樣的濁度稍高于其余斷面，這可能與此處航道變窄，船只通行數(shù)量有所上升對水體擾動影響較大有關(guān)。

2.2.2 沉積物性狀及理化指標(biāo)

受風(fēng)浪影響，QH斷面僅采集到2個底泥樣品，其他斷面均采集3個底泥樣品。各斷面的沉積物性狀及TP、OM結(jié)果如表3所列，平均含量如圖3所示。TP平均含量排序?yàn)閃Z＞QY＞SM＞CY＞QH，OM平均含量排序?yàn)閃Z＞QY＞SM＞QH＞CY。TP與OM的平均含量變化趨勢近乎一致，對兩者進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)沉積物中的TP與OM具有較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系（R=0.873，P≤0.05）。因?yàn)镺M是沉積物中營養(yǎng)物質(zhì)的重要載體，能提供磷酸鹽吸附點(diǎn)位，進(jìn)一步提高吸附容量^［31］。

WZ斷面沉積物的TP和OM平均含量最高，分別達(dá)829.4 mg/kg和6.5%，WZ1的TP和OM含量最高，明顯高于WZ2、WZ3。根據(jù)WZ斷面河床高程變化研究^［32-34］，右岸河床下切程度低于河道中心與左岸，較利于該斷面上游富含P和OM的淤泥質(zhì)細(xì)顆粒物在此沉降。QH斷面可能受電排站排水沖刷影響，TP和OM含量較上下游均有所降低。QY1的TP和OM含量與WZ1相當(dāng)，可能是兩個斷面均位于贛江西湖區(qū)段右岸建立的朝陽江灘公園核心地帶，該公園起于生米大橋終至紅谷隧道，沿程分布運(yùn)動設(shè)施和餐飲建筑，游客眾多，人為活動較為頻繁^［19］，對取水口水質(zhì)可能會造成一定影響。下游CY斷面的CY1為泥質(zhì)沉積物，CY2和CY3為砂質(zhì)沉積物，TP和OM含量整體低于QY斷面。

以加拿大安大略省環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)^［35］評價，贛江西湖區(qū)段沉積物磷污染指數(shù)為0.35～2.00，總體處于輕中度污染狀態(tài)。14個采樣點(diǎn)位的沉積物中有2個點(diǎn)位為重度污染，2個點(diǎn)位中度污染，8個點(diǎn)位輕度污染，2個點(diǎn)位清潔。而以中國東部湖泊沉積物的標(biāo)準(zhǔn)評價，重度污染點(diǎn)位增加了2個，清潔點(diǎn)位減少了1個。QY和CY斷面的6個采樣點(diǎn)中，磷污染率達(dá)83.3%，伴隨一定的沉積物磷釋放生態(tài)風(fēng)險。

2.3 水源地潛在污染源分析

2.3.1 上游電排站點(diǎn)源污染分析

贛江西湖區(qū)段左岸的前湖電排站肩負(fù)著部分城區(qū)的排澇、景區(qū)換水的重要任務(wù)，位于QY、CY兩個飲用水水源地斷面的上游。其2022年5月至2023年4月的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖4所示。可以看出，前湖電排站排污口水質(zhì)基本屬于Ⅲ～劣Ⅴ類，其中Ⅳ類水質(zhì)占比為75%，水質(zhì)較差。以Ⅱ類水質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，TP、COD和NH₃-N為主要超標(biāo)指標(biāo)，TP濃度Ⅲ類率為100%，2022年7月超標(biāo)為Ⅳ類。COD濃度超15 mg/L（Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值）的占比為91.67%；NH₃-N濃度超1.5 mg/L（Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值）的占比為75%，2023年2月NH₃-N濃度超標(biāo)為劣Ⅴ類。前湖電排站整體水質(zhì)明顯不符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，且直排贛江，存在污染下游飲用水水源地安全風(fēng)險。

根據(jù)水文資料，贛江南昌段平均河寬B=608 m，平均河深h=3.53 m，坡降比例I=0.24%，平均流速為0.16 m/s，計算出該河段的E_y為1.20 m²/s，前湖電排站排水的L_m為21.83 km。污染降解系數(shù)參考計算贛江南昌段污染總量的推薦值^［26］，取k_COD=0.2 d^-1、k_NH3-N=0.2 d^-1，k_TP=0.12 d^-1，計算出COD、NH₃-N、TP的C_h分別為11.36，0.11，0.07 mg/L。根據(jù)前湖電排站排污口流量和水質(zhì)數(shù)據(jù)，計算COD、NH₃-N、TP的入河源強(qiáng)（表4）及其縱向與橫向距離預(yù)測濃度衰減擴(kuò)散情況（圖5）。

假設(shè)前湖電排站每天持續(xù)穩(wěn)定排水，根據(jù)污染物入河源強(qiáng)計算得COD排放量可達(dá)11.17 t/d，NH₃-N排放量達(dá)476.06 kg/d、TP排放量達(dá)70.16 kg/d，進(jìn)入贛江的日均污染量不容樂觀。QY斷面和CY斷面均位于電排站下游的L_m內(nèi)，電排站排水將對兩個飲用水水源地水質(zhì)產(chǎn)生一定降類風(fēng)險。

根據(jù)圖5，COD、NH₃-N、TP濃度從電排站排污口處衰減至Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（15，0.5，0.1 mg/L）以下時所需要的橫向降解距離分別為200，50，200 m。在200 m之后COD、TP降解速度變慢，1 000 m之后NH₃-N降解速度穩(wěn)定。QY、CY斷面處COD、NH₃-N、TP的預(yù)測濃度可達(dá)Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。但預(yù)測的COD和TP濃度仍接近Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)風(fēng)險仍然不容忽視，需引起一定重視，調(diào)查溯源前湖電排站排水上游是否存在雨污混流和廢水直排現(xiàn)象，加密監(jiān)測水體，合理調(diào)控排澇功能，降低電排站排水對下游飲用水水源地的影響。

2.3.2 沉積物內(nèi)源磷釋放風(fēng)險及磷賦存形態(tài)分析

磷釋放試驗(yàn)采用SM、QH、WZ、QY斷面的泥質(zhì)沉積物混合樣品開展；針對CY斷面分別開展泥質(zhì)和砂質(zhì)沉積物磷釋放模擬試驗(yàn)。結(jié)果如圖6所示，培養(yǎng)0.5 h后，各培養(yǎng)組上覆水SRP濃度迅速升高，表明底泥快速釋放磷；各培養(yǎng)組在2～12 h上覆水中SRP濃度在12 h后達(dá)到最高后續(xù)基本保持穩(wěn)定，此時水體中磷達(dá)到吸附-解吸平衡狀態(tài)。

根據(jù)吸附-解吸平衡狀態(tài)計算底泥磷釋放速率v_P，具體數(shù)值如表5所列。v_P大小依次為QY＞W(wǎng)Z＞SM≈QH＞CY（泥質(zhì)沉積物）＞CY（砂質(zhì)沉積物）。CY砂質(zhì)沉積物的v_P均低于所有斷面泥質(zhì)沉積物。v_P越大，表明沉積物磷內(nèi)源釋放風(fēng)險越大^［36］。QY斷面底泥的v_P最高，為14.88 mg·kg^-1·d^-1，該處為飲用水水源地取水口斷面，需警惕沉積物內(nèi)源磷釋放進(jìn)入水體。

沉積物磷形態(tài)按照生物可利用程度，分為活性磷（WA-Pi、WA-Po、PA-Pi、PA-Po）、中活性磷（Fe/Al-Pi、MA-Po）和非活性磷（Ca-Pi、NA-Po）^［37］。其中，活性磷是生物直接可利用磷，可以從沉積物中釋放出來并參與水體再循環(huán)，將影響水體的營養(yǎng)狀態(tài)和初級生產(chǎn)力^［38］，沉積物中的活性磷占比越高，內(nèi)源釋放風(fēng)險越大^［39］。贛江西湖區(qū)段沉積物樣品中磷各形態(tài)含量及占比如圖7所示，磷形態(tài)與沉積物、水體指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系結(jié)果如圖8所示。沉積物磷形態(tài)以Fe/Al-Pi為主，其次是MA-Po和Ca-Pi，平均占比分別為32.56%，20.72%，19.40%，平均含量分別為123.17，78.36，73.38 mg/kg。Fe/Al-Pi是指與Fe/Al氧化物或Fe/Al氫氧化物結(jié)合的磷，一般來源于外部工業(yè)污染與生活污染源輸入，同時雨水徑流也能向湖泊、河流輸入大量的Fe、Al及營養(yǎng)鹽，最后沉積在底泥中^［29］。這說明贛江西湖區(qū)段平時除了承接雨水徑流外，可能仍有生活污水排入水體。

贛江西湖區(qū)段沉積物活性磷與中活性磷的總和占TP的65.36%，F(xiàn)e/Al-Pi為主要活性磷形態(tài)，是磷釋放風(fēng)險的主要來源。當(dāng)沉積物-水界面處在厭氧環(huán)境下時，F(xiàn)e/Al-Pi可轉(zhuǎn)化為可溶性磷而進(jìn)入水體再循環(huán)，形成生物可利用磷的重要組成部分，也是內(nèi)源磷負(fù)荷的重要來源^［40-41］。水體中DO會影響沉積物-水體界面的氧化還原條件，促進(jìn)Fe/Al-Pi釋放，上覆水的SRP濃度與DO顯著正相關(guān)（R=0.616，P≤0.05）。Ca-Pi在沉積環(huán)境處于弱酸狀態(tài)下時，可能產(chǎn)生一定的釋放^［42］，但一般認(rèn)為穩(wěn)定性較好。結(jié)合現(xiàn)場采集的水樣和重點(diǎn)斷面監(jiān)測結(jié)果，贛江西湖區(qū)段上覆水整體呈中性偏弱堿性，DO水平均穩(wěn)定在6 mg/L 以上，F(xiàn)e/Al-Pi、Ca-Pi從沉積物中釋放風(fēng)險相對較小。但在干濕交替條件下，F(xiàn)e/Al-Pi會向MA-Po轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中會向上覆水釋放磷^［43］。MA-Po主要來自植酸鈣、鎂以及部分與富里酸結(jié)合的含磷化合物，是沉積物潛在的生物有效磷形態(tài)，能在磷酸酶、植酸酶等水解酶作用下生成無機(jī)磷或通過微生物礦化成SRP進(jìn)入水體^［44］。受鄱陽湖豐、枯水期和水利工程的影響，贛江水位變化較大^［33］，導(dǎo)致沉積物暴露于干濕交替環(huán)境下，磷釋放風(fēng)險增加。沉積物中的TP與MA-Po相關(guān)性最大（R=0.925），也進(jìn)一步說明該段沉積物TP的積累存在Fe/Al-Pi向MA-Po的轉(zhuǎn)化。

贛江西湖區(qū)段沉積物OM不僅與TP顯著正相關(guān)，還與PA-Pi、Fe/Al-Pi、Ca-Pi、MA-Po顯著正相關(guān)，表明贛江西湖區(qū)段沉積物的OM對磷的總量與形態(tài)影響十分重要，OM為磷提供吸附點(diǎn)位的同時，可礦化有關(guān)的初級和次級氧化還原反應(yīng)，驅(qū)動沉積物磷遷移轉(zhuǎn)化至上覆水體^［29］。QY斷面的OM與TP含量均相對較高，QY1點(diǎn)位Fe/Al-Pi與MA-Po含量最高，進(jìn)一步佐證了該斷面沉積物有著最高的v_P，磷釋放風(fēng)險最大。

3 結(jié)論及建議

（1）贛江西湖區(qū)段水質(zhì)總體達(dá)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，青云水廠斷面COD在2022年6月水質(zhì)超Ⅱ類。建議定期評估該段所有監(jiān)測斷面水質(zhì)風(fēng)險，以便快速掌握飲用水水源地水質(zhì)變化情況。

（2）根據(jù)污染物衰減模型計算結(jié)果，青云水廠、朝陽水廠均位于上游污染電源前湖電排站排水的混合長度內(nèi)，擴(kuò)散至飲用水水源地處的污染物濃度位于Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)紅線附近，存在水質(zhì)降類風(fēng)險，需對前湖電排站來水進(jìn)行定期監(jiān)測、排查溯源，排查是否有雨污混流或廢水直排入河現(xiàn)象。

（3）贛江西湖區(qū)段沉積物整體為磷輕中度污染狀態(tài)，TP含量與OM含量顯著相關(guān)（R=0.873，P≤0.05）。沉積物磷形態(tài)以Fe/Al-Pi為主，平均占比為32.56%，平均含量為123.17 mg/kg，其次是MA-Po和Ca-Pi，平均占比分別為20.72%和19.4%，平均含量分別為78.36 mg/kg和73.38 mg/kg。青云水廠斷面TP和OM含量相對較高，能驅(qū)動Fe/Al-Pi向MA-Po的轉(zhuǎn)化向上覆水釋放磷，其沉積物有著最高的v_P，存在較高的磷釋放風(fēng)險。建議密切關(guān)注青云水廠斷面水質(zhì)TP指標(biāo)變化，加強(qiáng)沿岸飲用水水源保護(hù)區(qū)規(guī)范化建設(shè)與管理，減少人為活動對水環(huán)境的影響。

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（編輯：劉 媛）

Study on water environment characteristics and potential pollution

risk of drinking water sources on Ganjiang River

WU Li^1，2，HAN Pei^1，2，LIU Yong^1，2，NIE Hanbing^1，2，PENG Yanhong³，GUI Shuanglin^1，2

（1.Institute of Energy，Jiangxi Academy of Sciences，Nanchang 330096，China； 2.Jiangxi Carbon Neutralization Research Center，Nanchang 330096，China； 3.Nanchang Xihu Ecological Environment Bureau，Nanchang 330009，China）

Abstract： To ensure the safety of drinking water for residents，it is particularly important to understand the water environment characteristics and potential pollution risks of drinking water sources.Taking two drinking water source sections （Qingyun Water Plant and Chaoyang Water Plant） and their upstream and downstream sections in Nanchang City （West Lake section） of the Ganjiang River as the research subjects，the water environment status of each section was investigated and analyzed，and the pollution attenuation and diffusion process in the upstream of the water source area was deduced.According to GB 3838—2022 Surface Water Environmental Quality Standards，the water quality safety level of the drinking water source was judged.By analyzing the phosphorus release rate and phosphorus form characteristics of sediment in water bodies，we evaluated the pollution risk of endogenous phosphorus release in drinking water sources.The results showed that：① The water quality of the key sections on Ganjiang River （West Lake section） was Class Ⅱ water，and the chemical oxygen demand （COD） of the section of Qingyun Water Plant exceeded the Class Ⅱ water standard in June 2022.② Qianhu Electric Discharge Station，a large-scale sewage outlet upstream of the drinking water source，would downgrade the water quality according to simulation results.③ The total phosphorus （TP） content in sediments of the Ganjiang River （West Lake section） was generally in a state of mild to moderate pollution.The main form of phosphorus in sediments was iron aluminum-bound inorganic phosphorus （Fe/Al-Pi），followed by moderately active organic phosphorus （MA-Po） and calcium-bound inorganic phosphorus （Ca-Pi），with average proportions of 32.56%，20.72%，and 19.4%，and average contents of 123.17，78.36，and 73.38 mg/kg，respectively.The organic matter （OM） content exhibited a significant correlation with the TP content （R=0.873，P≤0.05），and Fe/Al-Pi content （R=0.949，P≤0.05）.④ The section of Qingyun Water Plant had the highest phosphorus release rate （v_P），indicating a high risk of phosphorus release.It is recommended to continuously monitor the water quality at upstream and downstream sections of the drinking water source，and closely monitor the TP index change of the Qingyun Water Plant section；regularly inspect and trace the water drained from the Qianhu Electric Discharge Station to avoid mixing of rainwater and sewage or the direct discharge of wastewater into the river；strengthen the standardized construction and management of riverside drinking water source protection areas，and reduce the impact of human activities on the water environment.The research results can provide certain references for scientifically ensuring the safety of urban drinking water.

Key words： drinking water sources；pollutant diffusion attenuation model；risk of phosphorus release from sediment；phosphorus forms；Ganjiang River；West Lake section of Nanchang City