黄河干流河南段渔业环境水质及评价

    周晓林+介子林+王兆平+马超+惠筠+贺海战+杨慧

    摘 要：为准确掌握黄河河南段渔业水环境状况，于2013年5月、8月、10月、2014年3月采集水樣进行实验室分析。研究表明：（1）干流综合污染指数I值为1.14，其水质级别为“重污染”，综合污染指数I值大于1.00的断面5个，分别为三门峡中（1.80）、三门峡上（1.51）、三门峡下（1.26）、桃花峪（1.06）、开封柳园口（1.23），小于1.00的断面4个，分别为小浪底上（0.89）、小浪底下（0.88）、小浪底中（0.70）和黄河伊洛河口（0.92），整个干流水质呈现两头差，中间好的形态；（2）干流综合污染指数I值平均从高到低分别为8月（夏）（1.42）、3月（冬）（1.38）、5月（春）（1.00）、10月（冬）（0.74）；（3）干流分类污染物指数Q值大于1.00的参数为总氮（522）、非离子氨（1.94）。结论：（1）干流主要污染物为总氮和非离子氨；（2）小浪底水库三个断面和黄河伊洛河口较干流其他断面水质四季变动范围最小，水质明显高于其他断面，是黄河干流河南段中鱼类最佳栖息地。（3）黄河泥沙对污染物尤其是重金属类吸附沉积作用明显；（3）黄河干流河南段春季及冬季水质级别为中度污染，鱼类生存环境相对较好。

    关键词：黄河；河南段；渔业环境；水质；评价

    河南境内黄河干流全长711 km，自陕西潼关入境，经三门峡、洛阳、济源、郑州、焦作、新乡、开封、濮阳等8 个省辖市28 个县（区），流域面积362万km2，分别占黄河流域总面积的5.1%、河南省总面积的21.7%[1]。其流经区域既有流速极快的峡谷性河道，也有地势平坦、流速缓慢、滩涂众多游荡性河道，还有流速极缓的水库湖泊性水域，蕴藏着丰富的渔业资源。黄河河南段干、支流共有五处国家级水产种质资源保护区，其中干流有三处，分别为：（1）黄河中游禹门口至三门峡段国家级水产种质资源保护区；（2）黄河郑州段黄河鲤国家级水产种质资源保护区；（3）黄河鲁豫交界段国家级水产种质资源保护区[1]。

    黄河是河南主要的地表水资源，同时又是弘农涧、伊洛河、沁河、天然文岩渠、金堤河等支流流域生活和工业废水的主要排污途径，加上上游综合污染指数为“重度污染”[2]的来水，其状况令人堪忧。目前，针对黄河龙门-三门峡[2]，黄河宁夏段[3]等渔业水域环境进行了较为详细的评价；杨雪冰[4]对小浪底大峪沟至开封柳池进行了综合评价，全段主要超标项目为总氮、总磷、非离子氨和重金属铜，对河南各段渔业环境及季节变化等方面没有更为详细的研究。渔业环境的好坏对水生动物的繁殖和保护有直接影响，人口与经济和社会发展、生境破碎化、环境污染对黄河河南段渔业环境的影响逐年增加[1]，加强对黄河河南段渔业环境的保护，准确掌握其渔业水环境状况，开展水质季节变化及空间特征研究，可为黄河渔业资源与生物多样性评价及增殖养护研究提供资料依据。

    1 材料与方法

    1.1 采样点及采样方法

    依据《水和废水监测分析方法》（第四版）[5]布点原则及采样规范，黄河干流河南段共计设置9个断面，分别为三门峡上游（N34°36′16.98″，E110°19′33.12″）、三门峡中游（N34°42′31.03″，E110°54′26.56″）、三门峡下游（N34°48′16.52″，E111°14′14.54″）、小浪底上游（N35°3′59.65″，E111°49′1741″）、小浪底中游（N34°57′29.10″，E112°13′157″）、小浪底下游（N34°55′46.22″，E112°21′1027″）、黄河伊洛河口（N34°50′26.99″，E113°3′17.51″）、桃花峪（N34°57′34.49″，E113°28′5208″）、柳园口（N34°55′18.80″，E114°22′2964″），涵盖了黄河河南段中游、下游的峡谷、宽浅、水库等河道类型，于2013年5月、8月、10月，2014年3月采集水样，分别代表春、夏、秋、冬四个季度。根据断面状况，每个断面设置2～3个采样点，各采样点根据深度分层采样混合，断面数据为断面各采样点监测数据统计所得。

    1.2 水体理化指标测定

    溶解氧（DO）和水温（T）采用哈纳HI9146溶解氧仪现场对表层水测定；pH值采用哈纳HI9125对混合水样现场测定；塞氏盘现场测定透明度；依据《水和废水监测分析方法》（第四版）测定总氮（TN）、氨氮、总磷（TP）、高锰酸盐指数（CODMn）、铜（Cu）、锌（Zn）、铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）；非离子氨（NH3-N）则是以氨氮、水温、pH值为基数，采用文献[6]中模型计算式计算所得。

    1.3 水环境质量评价方法和评价标准

    1.3.1 评价方法 采用简单综合污染指数评价方法[2-7]进行：

    单项污染指数：Pi=CiSi

    pH和DO的单项污染指数分别采用下列计算方法：

    1.3.2 评价标准 按《渔业水质标准》[10]进行，其中该标准未规定的参数按《地表水环境质量标准》[11]中Ⅲ类水质标准限值进行评价。依据简单综合污染指数I，确定所监测水域的污染等级[2，7]（见表1）。

    2 结果与讨论

    检测结果见表2。

    2.1 监测指标状况

    2.1.1 水温、透明度 监测期平均水温为17.7 ℃，变动范围为5.4～29.1 ℃，季度平均值分别为春季20.8 ℃、夏季26.1 ℃、秋季17.3 ℃、冬季6.5 ℃；干流各断面春季平均水温除黄河伊洛河口（15.6 ℃）和桃花峪（16.3 ℃）两断面外，水温均超过20 ℃，适宜鱼类繁殖，两断面水温较低的原因为小浪底水库下泻低温底层水，对两个断面附近直到小浪底坝下的鱼类生长发育和繁殖产生直接影响[1]。各断面、季度温度变动范围及趋势见图1、图 2。

    根据断面河道形态，按影响透明度的因素分为三种状况，一是水库湖泊型的小浪底中和小浪底下，其透明度变动范围在190～370 cm，水体中没有泥沙，主要因素为藻类；二是季节性水库河流，如三门峡下和小浪底上，其透明度变动范围在0～170 cm，季节不同，泥沙和藻类交替影响；三是河流型，其流速较快，如三门峡上、三门峡中、黄河伊洛河、桃花峪和柳园口等，变动范围为0～33 cm，其主要因素为泥沙。各断面、季度透明度变动范围及趋势见图3、图4。

    2.1.2 pH、DO 监测期断面pH值平均为813，变动范围为7.22～8.65，平均值范围在7.9～8.3，变动范围较小，属偏碱性水质。各断面、季度pH变动范围见图5、图6。监测期断面DO平均为8.11 mg/L，变动范围为1.96～12.6 mg/L，除三门峡上、中、下三个断面春季分别为1.96、319、5.43 mg/L外，其余断面及监测期均大于6 mg/L。各断面、季度变动范围见图7、图8。

    2.1.3 总氮、非离子氨、总磷、高锰酸盐指数 监测期断面总氮平均值为5.22 mg/L，平均值最低为小浪底中4.12 mg/L，最高为三门峡中8.80 mg/L；最高值出现在三门峡中冬季达17.2 mg/L，最低值出现在夏季小浪底中为3.82 mg/L；除去冬季三门峡中最高值，断面四个季度变动范围在3.82～7.57 mg/L，变动范围较小。

    监测期断面非离子氨平均值为0.039 mg/L，平均值最低为小浪底中0.015 mg/L，最高为三门峡中0.060 mg/L；平均值高、变动范围大的三门峡中、小浪底下、桃花峪和柳园口，其最高值均出现在夏季，其中最高值出现在夏季小浪底下为0130 mg/L。

    监测期断面总磷平均值为0.193 mg/L，平均值最低为小浪底下0.043 mg/L，最高为三门峡上0.696 mg/L；最高值出现在夏季三门峡上达1565 mg/L；变动范围较大的为三门峡上和三门峡下，分别为0.122～1.565 mg/L、0.020～1.125 mg/L，其余断面变动范围在未检出～0.256 mg/L之间。

    监测期断面高锰酸盐指数平均值为3.28 mg/L，平均值较低变动范围较小的断面为黄河伊洛河口、小浪底下和小浪底中，平均值分别为275、2.95、2.96 mg/L，其变动范围为2.54～327 mg/L；平均值较高变动范围较大的断面为三门峡中和三门峡上，平均值分别为3.95、3.55 mg/L，变动范围在2.53～5.78 mg/L之间，其中最高值出现在春季三门峡中为5.78 mg/L。

    2.1.4 铜、锌、铅、镉、铬 监测期断面铜平均值为0.008 74 mg/L，平均值较低变动范围较小的断面为小浪底下、中、上，平均值分别为0.002 25、0.002 56、0.002 57 mg/L，变动范围为0.000 52～0.004 79 mg/L；平均值较高变动范围较大的为柳园口和三门峡中，平均值为0.022 39、0.015 75 mg/L，变动范围分别为0.006 24～0066 50 mg/L、0.002 06～0.028 67 mg/L，最高值出现在冬季柳园口为0.066 50 mg/L。

    监测期断面锌平均值为0.076 mg/L，平均值较低变动范围较小的断面为小浪底下、中、上、三门峡下和黄河伊洛河口，平均值分别为0.027、0030、0.031、0.035、0.043 mg/L，变动范围为未检出～0.078 mg/L；平均值较高变动范围较大的断面为桃花峪、三门峡上、柳园口，平均值分别为0.161、0.156、0.118 mg/L，变动范围分别为0028～0.497、0.049～0.394、0.003～0.240 mg/L，最高值出现在夏季桃花峪为0.497 mg/L。

    监测期断面铅平均值为0.031 1 mg/L，平均值较低变动范围较小的断面为小浪底中、小浪底下、黄河伊洛河口、桃花峪、小浪底上和柳園口，平均值分别为0.001 36、0.001 95、0.002 54、0.003 22、0.008 13、0.008 44 mg/L，变动范围为未检出～0.026 7 mg/L；平均值较高变动范围较大的断面为三门峡中、三门峡下和三门峡上，平均值分别为0.109 2、0.081 2、0.063 5 mg/L，变动范围为0.000 08～0.387 2 mg/L，最高值出现在夏季三门峡中，为0.387 2 mg/L。

    监测期断面镉平均值为0.000 30 mg/L，平均值较低变动范围较小的断面为桃花峪、柳园口和黄河伊洛河口，平均值分别为0.000 07、0.000 09、0.000 10 mg/L，变动范围为未检出～0.000 20 mg/L；平均值较高变动范围较大的是小浪底下、中、上，平均值分别为0.000 55、0.000 50、0000 49 mg/L，变动范围为未检出～0.001 84 mg/L，最高值均出现在春季的小浪底下、中、上，分别是0.001 84、0.001 79、0.001 68 mg/L。

    监测期断面铬平均值为0.023 3 mg/L，平均值较低变动范围较小的断面为黄河伊洛河口、小浪底中、小浪底上和桃花峪，平均值分别为0.004 2、0.005 7、0.007 2、0.007 7 mg/L，变动范围为未检出～0.019 7 mg/L；平均值较高变动范围较大的断面为三门峡中、三门峡下，平均值分别为0.056 1、0.044 9 mg/L，变动范围为未检出～0160 6 mg/L，最高值出现在夏季三门峡中，为0.160 6 mg/L。

    2.2 水质评价及分析

    选取溶氧、pH、总氮、非离子氨、总磷、高锰酸盐指数、铜、锌、铅、镉、铬等11个指标进行评价，对于低于分析方法检测下限的数据，按检测限二分之一进行评价。结果表明，监测期内黄河干流河南段（风陵渡-柳园口）渔业水域水体综合污染指数I值为1.14，据表1渔业水体环境质量分级标准划分，其水质污染级别为“重度污染”。

    空间上综合污染指数I属重度污染的断面为三门峡中（1.80）、三门峡上（1.51）、三门峡下（126）、开封柳园口（1.23）、桃花峪（1.06），占总断面数55.6%；属中度污染的断面分别为黄河伊洛河口（0.92）、小浪底上（0.89）、小浪底下（088），占总断面数的33.3%，只有小浪底中（070）属轻度污染上限，占11.1%。各断面综合污染指数平均值及变动范围见图9。

    时间上，各季度综合污染指数I值属重度污染的为夏季（1.42）、冬季（1.38），属中度污染的为春季（1.0）、秋季（0.74）。各断面综合污染指数季节变化趋势见图10。

    入境水质三门峡上综合污染指数I值（1.51）为“重度污染”，综合污染贡献率为14.7%，时间上春季、夏季分别为1.88、1.91，接近“重度污染”上限，变化幅度平稳，全年最低为秋季0.85，随着冬季枯水期到来，回升到1.40。

    三门峡中综合污染指数I值（1.80）是全段最高的断面，综合污染贡献率达17.6%。综合污染指数四季变化明显，分别为春季（1.19）、夏（241）、秋（0.82）、冬（2.78），该断面污染指数高的直接原因为断面附近上游弘农涧的污水汇入。

    三门峡下综合污染指数I值（1.26），四季变化与三门峡中基本一致，数值有所降低，污染贡献率为12.3%。

    三门峡三个断面污染贡献率总计达44.6%，季节变化与干流平均值季节变化趋势一致，是干流污染指数的主要贡献者，总体表现为夏季、冬季综合污染指数较高，春季和秋季较低的趋势，分析原因，春季属平水期，小浪底蓄水，三门峡段水位最高，水流速较慢，污染物稀释沉淀，其污染指数较低；夏季小浪底调水调砂，水位最低，三门峡上、中、下及小浪底上河床裸露，仅剩中间较窄河道，断面水体减小，水流速度较快，弘农涧排污加剧，其污染指数最高；秋季小浪底蓄水基本完成，水位较高，三门峡上、中、下流速降低，断面水体增加，污染物稀释沉淀，其污染指数降低；冬季属枯水期，径流较小，引起污染物集聚，其污染指数回升。

    河水流入小浪底水库，流速减缓，泥沙沉积，小浪底上、中、下综合污染指数I值分别为0.89、0.70、0.88，水质明显高于其他断面，四季变动范围最小，污染贡献率小浪底上8.71%、小浪底中6.80%、小浪底下8.62%，较其他断面明显降低。以小浪底中综合污染指数I值0.70与三门峡中1.80相比，降低61.1%，表明泥沙对污染物吸附沉积作用明显[12]，其中对重金属铅、铜、锌分类污染指数Q值分别降低94.0%、85.4%、51.1%。

    随着河水从小浪底流出，流速加快，泥沙量逐渐增加，透明度逐渐降低，其综合污染指数I值和污染贡献率I%也随之加大，分别为黄河伊洛河口0.98和8.97%、桃花峪1.06和10.3%、柳园口1.23和12.0%，但数值明显低于三门峡三个断面。

    单项污染指数Pi变动范围在0～17.2，水质污染变化较大。参评11个项目的单项污染指数与渔业水环境质量分级标准相比，只有重金属镉 （Q值0.06） 属清洁项目，占参评项目9.1%；铬（Q值0.23）属尚清洁项目，占参评项目9.1%；高锰酸盐指数（Q值0.55）、铅（0.62）、pH（0.64）、溶氧（0.65）属轻度污染项目，占参评项目的364%；锌（Q值0.76）、铜（0.87）、总磷（0.97）属中度污染，占参评项目27.3%；非离子氨（Q值194）接近重度污染上限，总氮（Q值5.22）属严重污染，各占参评项目的9.1%。监测期内分类污染物贡献率Q%分别为总氮41.7%、非离子氨15.5%、总磷7.71%、铜6.98%、锌6.09%、溶氧5.23%、pH5.13%、铅4.96%、铬1.86%、镉048%。各断面分类污染指数见图11。

    图11 分类污染指数Q值

    从污染物时空分布看，所有监测断面总氮超标严重，最低为小浪底中，总氮分类污染指数Q平均值为4.22，最高为三门峡中达8.8，时间上，除冬季三门峡中出现最高值17.2外，其余断面四季变动范围相对较小，其各断面平均值、变动范围和季节变化趋势见图12、图13。

    非离子氨分类污染指数Q平均值除小浪底中为0.75外，其余断面均在1.31～2.98之间，时间上，各断面四季变化明显，四季变动范围最大为小浪底下，最高值出现在夏季达6.52，其原因可能是夏季水温高及附近大量的网箱养殖、旅游旺季污染所致，其各断面平均值、变动范围和季节变化趋势见图14、图15。

    总磷分类污染指数Q平均值超过1的断面为三门峡上和三门峡下，分别为3.48、1.64，变动范围最大，时间上两个断面最高值均出现在夏季，其余断面四季变化想对较小，其各断面平均值、变动范围和季节变化趋势见图16、图17。

    铜分类污染指数Q平均值超過1的断面为三门峡上、中、下和柳园口，时间上三门峡上四季变动范围较小，在0.99～1.87之间，三门峡中和下四季分明，其变动范围为0.21～2.87之间，较三门峡上大，均为夏季和冬季较高，春季和秋季较低，柳园口春、夏、秋三个季节在0.62～0.86之间，冬季出现最高值6.55，其原因可能与采样季附近有大量的采砂选铁矿船有关，其各断面平均值、变动范围和季节变化趋势见图18、图19。

    锌分类污染指数Q平均值超过1的断面有三门峡上、桃花峪和柳园口，三门峡上除春季为3.94，其余季节在0.49～1.05之间，变动范围较小，柳园口四季变化分明，在0.03～2.4之间，表现为春、秋季较低，夏、冬季较较高，桃花峪在春、秋、冬变动范围较小为0.28～0.72，夏季出现最高值为4.97，原因可能与采样季

    附近桃花峪大桥施工结束拆除辅助桥梁有关，其各断面平均值、变动范围和季节变化趋势见图20、图21。

    图20 锌分类污染指数Q平均值及变动范围

    铅分类污染指数Q平均值超过1的断面三门峡上、中、下，三个断面最高值均出现在夏季，分别为3.85、7.75、6.26，其余季度在未检出～087之间，其各断面平均值、变动范围和季节变化趋势见图22、图23。

    3 结语

    通过对黄河干流河南段（风陵渡-柳园口）四个季度渔业水体研究结果分析及评价，干流主要污染物为总氮和非离子氨；小浪底水库三个断面及黄河伊洛河口较干流其他断面水质四季变动范围最小，水质明显高于其他断面，是黄河干流河南段中鱼类最佳栖息地；黄河泥沙对污染物包括重金属类吸附沉积作用明显；黄河干流河南段春季及冬季水质级别为中度污染，鱼类生存环境相对较好；黄河河南段的主要污染来源为上游来水和弘农涧（灵宝境内），应加强对上游来水和弘农涧等支流污染进行监测研究及治理。

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    （收稿日期：2017-10-12）