阿什河哈尔滨段水质评价

摘要 以阿什河哈尔滨段河水为研究对象，2020年10月赴阿什河采集水样并对pH、总氮（TN）、总磷（TP）、电导率（EC）、溶解性固体（TDS）等13项指标进行测试分析。在此基础上，对TN、TP、PO43-、DTP、PP、DOP、CODMn的空间分布特征和来源进行分析，并采用综合污染指数法进行水质评价。结果表明，TP、PO43-、DTP、PP、DOP在空间分布上具有一定的相似性，高值区与附近的农业面源污染和污水排放有关;TN的含量严重超标，是引起水质污染的首要原因。综合污染评价分析表明，研究区域的水质为Ⅳ类、Ⅴ类，水质类别较差。

关键词 水质评价;空间分布特征;来源;综合污染指数法;阿什河哈尔滨段

中图分类号 X 824  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）09-0078-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.09.019

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Water Quality Evaluation of the Ash River in Harbin Section

XU Xin，XIAO Hai-feng

（School of Geographical Sciences， Harbin Normal University， Harbin， Heilongjiang 150025）

Abstract Taking Harbin section of the Ashe River as the research object， water samples were collected in the Ashe River in October 2020 and 13 indexes such as pH， total nitrogen （TN）， total phosphorus （TP）， electrical conductivity （EC） and dissolved solids （TDS） were tested and analyzed.On this basis， the spatial distribution characteristics and sources of TN， TP， PO43-， DTP， PP， DOP and CODMn were analyzed， and the comprehensive pollution index method was used to evaluate the water quality.The results showed that the spatial distribution of TP， PO43-， DTP， PP and DOP was similar to some extent， and the high value area was related to the agricultural non-point source pollution and sewage discharge nearby.The content of TN seriously exceeded the standard， which was the primary cause of water pollution.The comprehensive pollution evaluation analysis showed that the water quality in the study area was classified as Ⅳ class and Ⅴ class， and the water quality category was poor.

Key words Water quality evaluation;Spatial distribution characteristics;Source;Comprehensive pollution index method;Harbin section of Ash River

阿什河位于黑龙江省，是松花江的一级支流，沿岸城镇、乡村众多。阿什河流域是主要的商品粮生产基地，多年来两岸农业农药化肥的施用对阿什河的水环境影响较大，是引起阿什河水质污染的重要因素之一;同时，阿什河流域内存在多处排放废水的排污口，也对阿什河的水质造成重要影响，以上因素的共同作用，导致阿什河的水质长期为劣Ⅴ类[1]。阿什河作为松花江的一级支流，水环境的质量尤为重要。

在已有的研究中发现，河流水体的氮磷污染有50%以上是源于农业面源污染[2];河流中氮、磷的含量过高还会引起水体的富营养化[3]，当今水环境的安全是环境问题中所关注的焦点。

目前，对阿什河水质方面的研究多集中于河流的总氮、总磷方面，缺少对阿什河水体中不同形态磷的研究，而这方面的研究有助于磷污染来源的分析。笔者以阿什河哈尔滨段为研究区域，在对河水总氮（TN）、总磷（TP）、正磷酸盐（PO43-）、溶解性总磷（DTP）、颗粒态磷（PP）、溶解性有机磷（DOP）、高锰酸盐指数（CODMn）、pH、盐度、浊度、电导率（EC）等指标的测试分析的基础上，对比各项指标的空间变化及相关性，从而探讨阿什河哈尔滨段的水质类别及污染因素，进而对阿什河哈尔滨段的水质进行评价，以期为后续的水污染治理提供有效数据和理论依据。

1 资料与方法

1.1 研究区域概况

阿什河位于黑龙江省（126°40′～127°42′E、45°05′～45°49′N），流域面积3 545 km2[4];温带大陆性季风气候，四季分明，夏季暖热多雨，冬季寒冷干燥，年平均降雨量为547.5 mm[5]，上游两岸多为农田、森林，城镇集中在河流下游。阿什河流域是重要的粮食生产基地，随着粮食产量的增长，农业化肥造成的面源污染严重，导致阿什河水质污染严重;而且阿什河沿岸集中排污口有8个，在此次采样区域中包含5个，排污口排出的污染物也会使得阿什河的水质发生污染;目前，阿什河已经被列为是哈尔滨市污染最严重的河流[4]。

1.2 样品采集与测定

该研究选取阿什河哈尔滨段为研究对象，共选取21个采样点，采样点的详细位置如图1所示。于2020年10月赴阿什河采集水样，对水样进行多指标的测试分析。运用pH计测量pH和氧化还原电位（ORP），用电导率测定仪测量EC、溶解性总固体（TDS）和盐度，用浊度测定仪测量浊度。采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测量TN，采用酸性高锰酸钾指数法测量CODMn，采用钼酸铵分光光度法测定PO43-、DTP、TP，PP由TP减去DTP获得，DOP由DTP减去PO43-获得。

1.3 数据分析与评价方法

参照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）[6]，选取评价指标，进行水质等级评价（表1），并采用综合水质标识指数法对阿什河哈尔滨段综合水质状况进行评价，计算方法详见参考文献[7]。

2 结果与分析

2.1 阿什河哈尔滨段水质指标统计

表2为阿什河各项水质指标的统计值，其中，变异系数的大小反映数据的离散程度，当变异系数小于0.1时，差异较小;变异系数在0.1～0.3时，差异较大;变异系数大于0.3时，差异极大[8]。

从表2可以看出，阿什河哈尔滨段的pH平均值为7.32，呈弱碱性水，pH的变异系数为0.01，表明阿什河哈尔滨段pH变化小。电导率（EC）表示水中所含离子的数量;一般天然水体的电导率在50～1 500 μS/cm[9]。阿什河哈尔滨段水质的电导率在176.00～326.00 μS/cm，且变异系数为0.09，说明阿什河哈尔滨段电导率波动不大且符合天然水体的标准。溶解性总固体（TDS）反映水中的溶解性固体[9]，生活饮用水的TDS的含量应低于1 000 mg/L[10]。阿什河哈尔滨段TDS的均值为146.93 mg/L，所以阿什河哈尔滨段TDS含量并没有引起水质变差，而且变异系数为0.04，说明阿什河哈尔滨段TDS的变化比较稳定。氧化还原电位（ORP）可以反映出氧化还原的程度，阿什河哈尔滨段的河水ORP的均值为-16.34 mV，为还原性，变异系数较大，为0.35，说明ORP的波动大。阿什河哈尔滨段的盐度均为0.2‰，变异系数为0，说明阿什河哈尔滨段盐度稳定。浊度是反映溶液中悬浮物质和胶态物质对光线透过时所发生的阻碍程度[11]，当水体浊度大于5 NTU时，说明水体浊度偏高;浊度越高，水体越浑浊[12]。阿什河哈尔滨段的水体浊度远大于5 NTU，说明阿什河哈尔滨段的水体很浑浊;而且浊度的变异系数为0.32，波动较大。

TN、TP是反映河流水质的重要指标，当氮、磷的含量过多时就会引起水体的富营养化，阿什河哈尔滨段的TN平均值为6.02 mg/L（表2），参照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）[6]，阿什河哈尔滨段的TN含量为劣Ⅴ类水，TN的变异系数小（0.07），表明阿什河哈尔滨段整体TN含量过高，氮污染严重。天然水体中TP含量超过0.02 mg/L时，就会明显增加水体富营养化的程度[13];阿什河哈尔滨段水中TP的平均值为0.17 mg/L，远高于0.02 mg/L，所以TN、TP的含量对阿什河哈尔滨段的水质影响很大，参照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）[6]，TP的水质类别集中在Ⅲ、Ⅳ类水质;PO43-、DTP、PP、DOP、TP的变异系数均大，说明阿什河哈尔滨段水体中各形态磷含量波动程度大，其中DTP、TP的变异系数较大，PO43-、PP、DOP的变异程度极强，说明这5种形态磷的空间变化差异性大。

CODMn反映水中有机物的污染程度，阿什河哈尔滨段CODMn浓度最高的点位达10.75 mg/L，最低时为0.65 mg/L，变异系数大（0.44），表明阿什河哈尔滨段中存在个别点位CODMn污染严重，导致空间变化大;污染严重的点位水质类别达到了Ⅴ类水质的标准。

2.2 阿什河哈尔滨段水质指标的空间变化

2.2.1 TN的空间变化特征。

该研究采用ArcGIS对采样点进行克里金空间插值分析，生成空间分布图，以便直观显示各指标的空间变化。由图1～2可知，TN含量变化有一定的空间差异性，采样点TN的含量在5.24～6.82 mg/L，在进入哈尔滨城区之前的河段1～4号点位处，TN含量较高，此段区域存在大面积的农田，由于农业化肥的大量使用，未被充分利用的化肥随径流进入阿什河，导致此段水体的TN含量较高，进入哈尔滨城区之后，农田的面积相对减少，使得TN含量有不同程度的下降趋势，但整体的TN含量仍旧较高，且具有一定的波动，升高的区域靠近排污口13号点位处和居民生活区18～21号点位处;生活垃圾的堆积或是附近排污口的存在都会造成一定程度的氮污染，使得上述几处TN含量明显高于附近区域，出现明显的空间差异性。所以农业面源污染、生活污水和生活垃圾是导致阿什河哈尔滨段水体的氮含量不同程度升高的因素。

2.2.2 CODMn的空间变化特征。

从图1～2可以看出，CODMn含量在空间上具有明显的差异，进入哈尔滨市之前有一处排污口在2号点位处，此处的CODMn含量为9.13 mg/L，存在CODMn含量超标的风险，属于Ⅳ类水质;进入哈尔滨市区之后，CODMn含量最高值为10.75 mg/L，出现在第13号点位，属于Ⅴ类水质，11号点位CODMn含量达到8.32 mg/L，明显高于附近的位置，除13号点位外，其余位置的CODMn含量有一定波动，但含量均小于10.00 mg/L，符合Ⅲ类水质的标准。在整段区域中CODMn含量有明显升高的位置附近均有排污口以及大量的生活垃圾囤积，导致个别位置的CODMn含量高;所以排污口的污水排放以及生活垃圾的囤积是导致阿什河哈尔滨段的CODMn含量出现空间差异的因素。

2.2.3 PO43-、DTP、PP、DOP、TP的空间变化特征。