ABSTRACT

With the discharge of a large quantity of industrial waste water and living sewage water, Tianjin Haihe river basin water is seriously polluted, and many waters with high amounts of nitrogen and phosphorus could not reach II drinking water standards. In this paper, the water of the downstream of Haihe river basin in Tianjin is detected in May, July and September. The permanganate index, arsenic, pH, total nitrogen, total phosphorus, petroleum and ammonia nitrogen index are determined with reference to the surface water environmental quality standard of the People’s Republic of China (GB 3838-2002) trend analysis on water environmental quality with rivers, reservoirs and wetlands. The results show that the water oil content of Beidagang wetland can reach first class water quality standards; the total phosphorus content in July of Haihe river city section reached second class water quality standard and the petroleum in May and September can reach first class water quality standard; in Yuqiao water bridge, the oil content reached first class water quality standard, phosphorus content in May achieves second class water quality drinking water standard; pH is within the normal range, alkaline; other indexes could not reach II drinking water standard, the water is polluted seriously. The purpose of this paper is to provide some basic data for water resources protection and sustainable development.

Keywords:Tianjin, Haihe River Basin, The Environment Quality of Fresh Water

海河流域下游天津段淡水环境质量评价研究

姜智飞¹，周文礼^1*，缴建华²，窦勇¹，高金伟¹，贾旭颖¹，张文慧¹

¹天津农学院水产学院，天津市水产生态及养殖重点实验室，天津

²农业部渔业环境及水产品质量监督检验测试中心(天津)，天津

收稿日期：2016年11月26日；录用日期：2016年12月13日；发布日期：2016年12月16日

摘 要

随着工业废水、生活污水大量排放，天津海河流域水体受到严重的污染，氮磷含量严重超标，许多水体达不到II类饮用水标准。本文对海河流域下游天津段的28个位点，5月、7月和9月的水体进行设站调查，测定高锰酸盐指数、砷、pH、总氮、总磷、石油类和氨氮7个对水体环境影响较大的指标，并参照中华人民共和国地表水环境质量标准(GB 3838-2002)分析河流、水库、湿地的水环境质量。结果显示，北大港湿地水体石油类含量可达到I类水体标准；海河干流市区段7月份总磷含量可达到II类标准，石油类在5月和9月达到I类水标准；于桥水库石油类含量达到I类水标准，5月份总磷含量达到II类饮用水标准，pH在正常范围内，偏碱性，其他指标均达不到II饮用水标准，污染严重。该文旨在为该区域的水资源保护和可持续开发利用提供一定的基础数据。

关键词 :天津，海河流域，淡水环境质量

1. 引言

海河是中国七大河流之一，也是华北地区的最大水系，流域总面积31.8万km²。海河水系由上游的北运河、永定河、大清河、子牙河、南运河五大支流与海河干流组成 [1] [2] ，五大支流在天津附近汇合，经由海河干流从大沽口注入渤海湾，构成一个典型的扇状水系。海河流域下游位于渤海与华北平原的交界地带，地域内城市化水平高、人类活动强度大，天津段区域位于环渤海经济圈的中心位置，经济发达、人口稠密，污染物排放通量很高，淡水环境质量逐渐恶化，有研究表明 [3] ，海河污染主要来自农业面源污染与生活污水污染。目前已有许多学者围绕海河流域主要河流以及河口开展了水体与沉积物环境调查 [4] [5] 、浮游植物类群分布 [6] 、生态系统健康评价 [7] [8] 、景观空间梯度格局 [9] [10] [11] 方面的研究工作，积累了一系列成果，但是对于海河流域下游天津段淡水环境质量的综合评价研究却基本处于空白状态。该研究对海河下游天津段典型的淡水环境进行设站调查，测定了对水环境质量影响较大的指标，分地域评价了河流、水库、湿地的水环境质量，以期为该区域的水资源保护和可持续开发利用提供一定的基础数据。

2. 材料与方法

2.1. 采样站位与调查时间

在海河流域下游天津段典型淡水环境设置采样调查站位，站位分布如图1所示，包括北大港湿地(1#

图1. 采样站位图

东卡口、2#A养殖场、3#十道口、4#B养殖基地、5#北港、6#进水口、7#引黄进水口、8#C养殖场、9#D养殖场)，独流减河(10#进洪闸、11#团泊大桥西、12#万家码头桥)，海河干流市区段(13#三岔口、14#刘庄桥、15#东丽外环河、16#二道闸上)，七里海湿地(17#淮淀、18#七里海鸟岛、19#E养殖场)，蓟运河(20#芦台大桥、21#江洼口大桥、22#马营节制闸)，于桥水库(23#上游采样点、24#下游采样点、25#中游采样点)，潮白新河(26#杨码头、27#潮兴大桥、28#引滦潮白河管理处)。

分别于2013年5月、7月、9月进行逐站采样调查，水样的采集测定 [12] 主要包括高锰酸盐指数、总氮、总磷等。

2.2. 采样与分析方法

使用北原式5L采水器在各站位采集深度0.5 m以内的表层水体，水环境指标及分析测试方法执行标准见表1所示。水环境指标分级评价参照中华人民共和国地表水环境质量标准(GB 3838-2002)进行 [13] (表2)。

3. 结果与讨论

各站点5月、7月和9月的pH值如表3所示，三个月份的pH在7~9的范围之间，偏碱性。偏碱性的水环境有利于浮游微藻吸收水中的金属元素和营养盐 [14] [15] [16] 。

表1. 水环境指标及分析测试执行标准

表2. 水环境指标分级评价标准

表3. 各站点的pH

3.1. 北大港湿地水环境质量评价

对北大港湿地环境水质进行监测，监测指标分别为高锰酸盐指数、砷、pH、总氮、总磷、石油类及氨氮的含量进行检测，并对3个月份中采样各指标均值进行分析，结果如图2所示。

参照中华人民共和国地表水环境质量标准(GB 3838-2002)，北大港湿地三个月份的高锰酸盐指数均超过标准值，按照II类标准值4 mg/L来看，都是标准值的4倍以上；砷的含量严重偏高，参照II类水标准值0.05 mg/L，5月份水中的含量超标将近60倍，而7月和9月两个月份，超标已达到190倍，含量非常之高；pH均在8~9之间(表1)，在正常范围内；总氮的含量在5月份为1.8 mg/L，可以达到地表水V类标准，而7月和9月两个月份，按照III类水标准限值1.0 mg/L来计算，均超出限值2~3倍；总磷的含量3个月份均在0.02~0.2之间浮动，基本上在II~III类水之间徘徊；石油类含量5月、7月和9月都在0.03~0.05 mg/L之间，都小于检测限0.1 mg/L，以检测限的1/2记为0.05 mg/L，均可达到I类水的标准；氨氮的含量3个月分都在0.6~0.9 mg/L的范围内，均达到了III类水的标准。

3.2. 独流减河水环境质量评价

从图3独流减河3个月的指标含量可以看出，高锰酸钾指数在7月份可以达到V类水的标准，而5月和7月两个月份的含量分别为19.6 mg/L和17.7 mg/L，按照II类标准值来算，超出标准4~5倍；砷的

图2. 北大港湿地各指标含量

图3. 独流减河各指标含量

含量在5月份为1.00 mg/L，参照II类水的标准，超出标准20倍，而7月和9月份分别超出标准40倍和70倍；pH的范围在7~9之间(表1)，在正常范围之内；总氮的含量按III类水为标准，这3个月份水中总氮含量超出标准3~10倍；总磷的含量在5月、7月和9月分别为0.23 mg/L、0.12 mg/L和0.31 mg/L，分别达到了IV类、III类和V类水的标准；石油类的含量在9月份为0.06 mg/L，达到了IV类水的标准；而在5月和7月，均超标严重；氨氮的含量在9月份达到IV类水的标准，按照II类水标准限值0.5 mg/L来算，5月和7月份均超过限值得7倍和9倍。

3.3. 海河干流市区段水环境质量评价

图4为海河干流市区段5月、7月和9月各项所测指标的含量，由图3可知：高锰酸钾指数3个月分别为8.9 mg/L、9.3 mg/L和14.1 mg/L，在IV~V类水之间波动；砷的含量很高，参照II类水标准，3个月份均超出标准25~60倍；pH (表1)在标准范围之内；总氮的含量在3.5 mg/L~7.1 mg/L之间波动，按III类水的标准1.0 mg/L计算，超出标准3.5~7.1倍；总磷的含量在7月和9月为0.075 mg/L和0.24 mg/L，分别达到了II类水和IV类水的标准；石油类的含量3各月分别为0.046 mg/L、0.170 mg/L和0.058 mg/L，

图4. 海河干流市区段各指标含量

分别达到了I类、IV类和I类水的标准；氨氮含量在9月份达到了V类水的标准，在5月和7月两个月份，分别超出II类水标准限值的5倍和8倍。

3.4. 七里海湿地环境质量评价

如图5所示，七里海湿地5月、7月和9月各项指标的含量，高锰酸钾指数在7月份达到V类水的标准，在5月和9月，分别超出II类水标准6.7倍和5倍；砷含量严重超标，参照II类水标准，5月份超标73倍，7月和9月超标更为严重，甚至达到了150倍和177倍；pH (表1)在8~9的范围内波动，在正常范围内；总氮参照III类水的标准，3个月份超标3~5倍；总磷含量5月份为0.26 mg/L，达到IV类水标准，7月份含量为0.14 mg/L，达到III类水的标准，9月份含量为0.10 mg/L，达到III类水的标准；石油类含量在7月和9月均达到V类水的标准，但5月份的含量比较高；氨氮含量在0.96 mg/L~1.28 mg/L，在III~IV类水之间波动。

3.5. 蓟运河水环境质量评价

蓟运河3个月的各项指标如图6所示，高锰酸盐指数在5月份和9月份分别为14.75 mg/L和14.98 mg/L，均达到了V类水的标准，但在7月份，参照II类水的标准，超出标准4倍；砷的含量在55 mg/L~132 mg/L之间，按II类水的标准来计算，超出标准2.7~6.6倍；pH (表1)值在正常范围内；总氮含量参照III类水标准，超标2.5~6倍；总磷含量在7月份为0.15 mg/L，达到III类水标准，5月和7月按照II类水标准来计算，分别超出7倍和5倍；石油类5月和9月含量分别为0.083 mg/L和0.066 mg/L，均达到V类水的标准，7月份未达到标准；氨氮含量只有9月份达到IV类水标准，5月和7月分别超出II类水标准的4.5倍和8倍。

3.6. 于桥水库水环境质量评价

图7为于桥水库所测指标，高锰酸钾指数在4.8 mg/L~8.8 mg/L，达到III~IV类水的标准，砷的含量严重超标，超出II类水标准的22~36倍；pH (表1)在正常范围内；总氮含量参照III类水标准，超出标准3~6倍；总磷含量3个月份分别为0.023 mg/L、0.028 mg/L和0.036 mg/L，分别达到II类、III类和III类水的标准；石油类含量在0.01~0.05 mg/L之间，检测限为0.1 mg/L，以检测限的1/2记为0.05 mg/L，3个月份的含量均达到I类水的标准；氨氮含量3个月份分别为2.28 mg/L、0.79 mg/L和0.48 mg/L，9月份含量达到III类水的标准，5月份达到II类水的标准，7月份未达标。

图5. 七里海湿地各指标含量

图6. 蓟运河各指标含量

图7. 于桥水库段各指标含量

3.7. 潮白新河水环境质量评价

从图8潮白新河各指标含量可以看出：高锰酸盐指数按照II类水标准来算，超标17~22倍；砷含量在5月份为4.6 mg/L，超出II类水标准92倍，7月份含量为13.7 mg/L，超出II类水标准274倍，9月份超出标准177倍；pH (表1)在正常范围内波动；总氮含量参照III类水标准，超出标准5~8倍；总磷含量在0.66 mg/L~0.98 mg/L之间，参照II类水标准，超出标准6~10倍；石油类含量在0.07~0.10之间，均达到了IV类水的标准；氨氮含量在9月份为1.06 mg/L，达到IV类水标准，5月和7月含量分别为2.35 mg/L和4.24 mg/L，超出II类水标准的2~4倍。

4. 结论

随着经济的发展，环境问题日益显现，尤其是水体污染尤为严重，海河流域的水污染主要是工业废污水和居民生活污水中携带大量的污染物流入河流水体造成的。工业废水中含有大量的重金属离子，生活污水的排放导致氮磷营养盐含量升高，畜禽类养殖导致水体氨氮含量增高。特别是近年来乡镇工业发展迅速，污水排放量急剧增长，主要污染行业有造纸、化工、酿造、电力、钢铁、石油化工等工业，其中造纸、化工、酿造这3个行业排放的污染负荷占全流域总污染负荷的一半以上，近年来带来的影响也及其突出。为了控制水体污染，保护水体，世界各国及其组织均制定了相关的法律法规，GB 3838-2002是我国为保护地表水而制定的相关标准，根据这一标准，对5月、7月和9月3个月份的海河流域下游天津段的水质进行了分析。结果显示，北大港湿地水体石油类含量可达到I类水体标准，总磷和氨氮含量达到II~III水体标准，pH在正常范围内，其他指标均高出标准，尤其是砷含量，甚至超出II类水标准的193倍；独流减河水体高锰酸盐指数出pH在正常范围，其他指标均达不到II类饮水标准；海河干流市区段7月份总磷含量可达到II类标准，石油类在5月和9月达到I类水标准，其他指标均不达标；七里海湿地、蓟运河和潮白新河除pH在正常范围，其他指标均达不到II类饮用水标准；于桥水库石油类含量达到I类水标准，5月份总磷含量达到II类饮用水标准，其他指标均达不到饮用标准。

海河流域下游天津段水域污染严重，与张萍 [17] 等人的研究结果一致。氮磷含量严重超标，水质不断的恶化，很多水域达不到II类饮用水标准。天津作为一个特大城市，工农业不断发展，大量污水排入海河流域，控制工业废水、生活污水的排放势在必行。

图8. 潮白新河各指标含量

基金项目

黄海水华优势种短小矮棘藻(Detonula pumila)爆发的环境机理(SOED1419)；小球藻对原油和消油剂胁迫响应的研究(2014N11)；黄板鳅全产业链技术集成与应用(15ZXBFNC00120)；天津市科技重大专项与工程(15ZXBFNC00120)；天津农学院科研发展基金(2014N11)；农业部水产品加工重点实验室开放基金(NYJG201508)；蛋白核小球藻CGF对环境因子胁迫响应及分子机理研究(NYJG201508)。

文章引用

姜智飞,周文礼,缴建华,窦 勇,高金伟,贾旭颖,张文慧. 海河流域下游天津段淡水环境质量评价研究
The Study on the Fresh Water Environmental Quality of the Downstream Haihe River Basin in Tianjin Section[J]. 环境保护前沿, 2016, 06(06): 137-145. http://dx.doi.org/10.12677/AEP.2016.66018

参考文献 (References)