河道水环境污染及重金属与有害藻类特征分析
王禹天 孙映宏 薛庆云 丁新峰 何晓丽 徐正浩
摘要：杭州典型河道备塘河8个水样采集点的重金属监测含量不超标。河道内陆4个水体的藻类检测表明，蓝藻频发的水体微囊藻为优势种，水体藻类种类多。杭州运河段拱宸桥水质检测断面，2008年总磷、氨氮处于Ⅱ～Ⅲ类水水质水平，但溶解氧也为劣V类水水质水平，有机污染物处于Ⅱ～Ⅲ类水水质水平。10年间，运河拱宸桥水质检测断面，总磷、氨氮和溶解氧提升1个水类水质水平，而高锰酸盐指数仍处于同一水质水平，但同比下降了34.2%。
关键词：水环境污染；重金属；水质；藻类
中图分类号：X502 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0172-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.103
Abstract： The concentrations of heavy metals in 8 water samples collected from typical rivers in Hangzhou are not exceeding the standard. Algal detection of 4 water bodies in inland river indicates that the algal bloom frequently occurs in aquatic Microcystis. In the Hangzhou canal section of the canal section of the arch Chen bridge， the total phosphorus and ammonia nitrogen in 2008 are in class II to III water quality， but dissolved oxygen is also the inferior V water quality level， and organic pollutants are in class II to III water quality level. In the past 10 years， the water quality of the canal arch Chen bridge was measured by the total phosphorus， ammonia nitrogen and dissolved oxygen in 1 water quality levels， while the permanganate index was still at the same water quality， but decreased by 34.2%.
Keywords： water ：Pollution； Heavy metals； Water quality； Algae
河道水质污染是复合污染综合作用的结果。提升河道水体水质，恢复河道水体的自净能力，需要有效消除水体营养盐、有机污染物等污染物，才能有效净化水体。本文以杭州市河道水体为研究对象，对水体重金属、有害藻类，以及水体营养盐和有机污染物等展开了研究，解析了10年间河道水体质量的改变趋势。
1 材料与方法
1.1 研究区域
以杭州市上塘河片的备塘河、运河片拱宸桥监测断面等水体为研究对象，测定河道水体的重金属、营养盐和有机污染物等含量；以浙江大学华家池内陆水池等为研究对象，检测水体的有害藻类种类和数量，并明确优势种群。
1.2 研究方法
1.2.1 水样采集及固定
河道水样采集时，pH和DO现场测定；氨氮、总氮、总磷、COD和高锰酸盐指数测定水样用硫酸固定；重金属分析水样用硝酸固定[1]。
1.2.2 水样营养盐含量测定方法
氨氮（NH4-N）用纳氏试剂分光光度法；总氮（TN）用碱性过硫酸钾消解紫外线分光光度法；总磷（TP）用钼锑抗分光光度法[1]。
1.2.3 水样有机污染物含量测定方法
化学需氧量（COD）采用重铬酸钾法；高锰酸盐指数（CODMn）采用酸性法[1]。
1.2.4 水样重金属含量测定方法
汞（Hg）、砷（As）和总铬（Cr）采用冷原子荧光法；铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）和铅（Pb）用原子吸收分光光度法[1]。
1.2.5 藻类种类和数量测定方法
蓝藻等藻类采用细胞计数法 [2-3]。内陆河道水域等水体水样取样后，静置24h，浓缩或稀释到一定体积，用胶头滴管取一滴（约0.05mL）置于载玻片上，在10×40倍显微镜下，观察蓝藻等浮游生物的形态，并计数[4]。
2 结果与分析
2.1 河道水体重金属含量
原子吸收分光光度法及冷原子荧光法等对杭州备塘河不同河段采集的10个水样的重金属含量研究表明，河道水体中的重金属含量，依据《地表水环境质量标准基本项目标准限值》（GB3838-2002），Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb等6个测定元素，含量低或未检出，达到地表水I类水水质水平，而Hg处于III类水水质水平（表1）。
2.2 河道水体藻类種类和数量
蓝藻频发或易发的浙江大学华家池校区的4个内陆水体，检测到的藻类种类和数量存在明显差异（表2和表3）。蓝藻频发的华家池主水体和付池蓝藻密度最大，并随气温变暖，蓝藻密度明显增加（表2）。与华家池主水体有马路、绿化带间隔的泥空塘水体蓝藻密度明显低于华家池主水体，而远离主水体的葫芦池未检测到蓝藻（表2）。
华家池水体主池中检测到的藻类种类最多，包括色球藻科（Chrococcaceae）微囊藻属（Microcystis Kützing）的微囊藻（蓝藻）（Microcystis）、蓝菌科（Cyanobacteriaceae）蓝杆藻属（Cyanothece Komárek）的蓝杆藻（Cyanothece aeruginosa （N?geli） Komárek），念珠藻科（Nostocaceae）念珠藻属（Nostoc Vaucher ex Bornet et Flahault）的喜钙念珠藻（Nostoc calcicola Brébisson ex Bornet et Flahault），聚球藻科（Synechococcaceae）棒胶藻属（Rhabdogloea Schr?der）的史氏棒胶藻（Rhabdogloea smithii （R.Chodat et F.Chodat） Komárek），以及平裂藻科（Merismopediaceae）集胞藻属（Synechocystis sp.）的极小集胞藻（Synechocystis minuscula Woronich）等藻类，并以微囊藻为优势种（表3）。华家池水体付池检测到微囊藻、蓝杆藻、史氏棒胶藻等3种藻类，也以微囊藻为优势种，而泥空塘仅检出微囊藻，葫芦池未检测到藻类（表3）。
2.3 运河拱宸桥水质检测断面10年间的演变趋势
2008年7月，运河拱宸桥水质监测断面的氨氮和总磷处于Ⅲ～V类水水质水平，但DO处于劣V类水水质水平（表4）。2017年7月，运河拱宸桥水质检测断面的水体的各项检测项目，明显优于2008年7月检测的水体水质水平（表4）。10年间，总磷、氨氮和DO水平均上升到Ⅱ～Ⅲ水平，总磷和氨氮分别削减了34.9%和58.5%，同时，DO提升了258.1%（表5）。运河水质检测断面水体营养盐水平10年间优化了1个等级水平。
2.4 水体有机物污染指数
运河拱宸桥水质检测断面高锰酸盐指数2个年度测定的数据均处于I～Ⅱ水平，说明运河段河道水体有机污染物相对较低（表5）。与2008年相比，2017年高锰酸盐指数下降了34.2%，说明有机污染物逐步减少，水体水质进一步趋好。
3 讨论
备塘河河道水体，重金属含量不超标，测定的多数重金属与孙映宏、刘亚修等研究人员的研究结果基本吻合，其中孙映宏的研究结果为Hg超标，而刘亚修的报道为Hg和六价铬超标[5-6]。本研究结果与钱天鸣研究报道的研究结果差异较大，钱塘江干支流存在Zn、Pb和六价铬污染[7]。
蓝藻暴发在很大程度上是由水体富营养化造成的，而水体中藻类的种类和群落结构与水质、水环境、水生植物群落结构等关系密切。杭州西湖检测到了浮游藻类179种，其中蓝藻为优势种，优势种与本研究相仿[8]。西湖不同湖区藻类密度具有差异性，外湖和北里湖藻密度高，为（302～375）×104个/g，其中放射针杆藻（Synedra actinastroides Lemmermann）占总藻量的41.2%～52.8%；西部3个湖区，藻密度低，仅为外湖和北里湖的1/8～1/3；三潭印月内湖仅检测出静水隐杆藻（Aphanothece stagnina （Sprengel） Boye Petersen）[8]。杭州西溪湿地共检出的藻类具8门56属，其中以绿藻门（Cyanophyta）和隐藻门（Cryptophyta）的藻类为优势种，而微囊藻（蓝藻）为非优势种，与本研究检测到的藻类优势种存在差异，说明西溪湿地暴发蓝藻的风险相对较小[9]。漓江桂林市区段藻类的优势种为绿藻（Scenedesmus obliquus （Turpin） Kützing），而微囊藻（蓝藻）为非优势种[10]。重庆长江嘉陵江水体藻类中，优势种为硅藻（Diatom）[11]。可见，不同区域水体藻类的优势种存在差异性，明确水体中的藻类种类和优势种，对解析蓝藻的暴发机制具有重要价值。运河段拱宸桥水质监测断面，10年间溶解氧从劣V类提升到近Ⅱ类水水质水平，水体营养盐水平明显削减，表征了杭州重要河道水系水质不断趋好。上游河道水体质量的不断提升，很大程度上为下游河道净水的配入提供了保障。
河道水体有机污染通常是杭州多数河道的重要污染源，杭州运河拱宸桥水质监测断面高锰酸盐指数10年间下降了34%，断面水质水平达到II类水水平。
4 小结
河道水体重金属含量总体风险不大，但不同区域存在差异性。重点加强Hg等重金属含量较高河道的监测。同时，重视河道底泥重金属清除、无害化处理，可降低河道重金属污染风险。河道水体蓝藻暴发的风险依然存在。杭州运河段拱宸桥水质监测断面10年间水质有所提升，特别是DO改善明显。
参考文献
[1]国家环保总局，水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.
[2]周群英，高延耀.环境工程微生物学[M].北京：高等教育出版社，2000.
[3]胡鸿钧，魏印心.中国淡水藻类——系统、分类及生态[M].北京：科学出版社，2006.
[4]胡权，王志红.实验室常用藻类监测方法的最优化研究[J].广东化工，2015，10：1007-1865.
[5]孙映宏.杭州城区河道水体及底泥污染指标的相关性研究[J].环境科学与管理，2013，38（12）：17-20.
[6]劉亚修，曹睿，许猛杭州市重金属污染现状及防治对策[J].工业安全与环保，2013，39（3）：52-54.
[7]钱天鸣.杭州市钱塘江干支流水质多元统计分析[J].中国环境监测，2015，31（2）：74-77.
[8]张志兵，施心路，刘桂杰，杨仙玉，王娅宁，刘晓江.杭州西湖浮游藻类变化规律与水质的关系[J].生态学报，2009，29（6）：2980-2988.
[9]贺筱蓉，李共国.杭州西溪湿地首期保护工程后浮游动物的生态响应[J].浙江教育学院学报，2010，2：97-103.
[10]梁漪莲.漓江桂林市区段浮游藻类群落调查[J].中国环境检测，2017，33（2）：95-100.
[11]张智，宋丽娟，郭蔚华.重庆长江嘉陵江交汇段浮游藻类组成及变化[J].中国环境科学，2005，25（6）：695-699.
收稿日期：2018-05-03
基金项目：浙江省科技计划项目（2016C32083）；杭州市科技计划项目（20120433B13）
作者简介：王禹天（2001-），男 ，本科，实习生，研究方向为水质监测方法和水体质量界定。
摘要：杭州典型河道备塘河8个水样采集点的重金属监测含量不超标。河道内陆4个水体的藻类检测表明，蓝藻频发的水体微囊藻为优势种，水体藻类种类多。杭州运河段拱宸桥水质检测断面，2008年总磷、氨氮处于Ⅱ～Ⅲ类水水质水平，但溶解氧也为劣V类水水质水平，有机污染物处于Ⅱ～Ⅲ类水水质水平。10年间，运河拱宸桥水质检测断面，总磷、氨氮和溶解氧提升1个水类水质水平，而高锰酸盐指数仍处于同一水质水平，但同比下降了34.2%。
关键词：水环境污染；重金属；水质；藻类
中图分类号：X502 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0172-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.103
Abstract： The concentrations of heavy metals in 8 water samples collected from typical rivers in Hangzhou are not exceeding the standard. Algal detection of 4 water bodies in inland river indicates that the algal bloom frequently occurs in aquatic Microcystis. In the Hangzhou canal section of the canal section of the arch Chen bridge， the total phosphorus and ammonia nitrogen in 2008 are in class II to III water quality， but dissolved oxygen is also the inferior V water quality level， and organic pollutants are in class II to III water quality level. In the past 10 years， the water quality of the canal arch Chen bridge was measured by the total phosphorus， ammonia nitrogen and dissolved oxygen in 1 water quality levels， while the permanganate index was still at the same water quality， but decreased by 34.2%.
Keywords： water ：Pollution； Heavy metals； Water quality； Algae
河道水质污染是复合污染综合作用的结果。提升河道水体水质，恢复河道水体的自净能力，需要有效消除水体营养盐、有机污染物等污染物，才能有效净化水体。本文以杭州市河道水体为研究对象，对水体重金属、有害藻类，以及水体营养盐和有机污染物等展开了研究，解析了10年间河道水体质量的改变趋势。
1 材料与方法
1.1 研究区域
以杭州市上塘河片的备塘河、运河片拱宸桥监测断面等水体为研究对象，测定河道水体的重金属、营养盐和有机污染物等含量；以浙江大学华家池内陆水池等为研究对象，检测水体的有害藻类种类和数量，并明确优势种群。
1.2 研究方法
1.2.1 水样采集及固定
河道水样采集时，pH和DO现场测定；氨氮、总氮、总磷、COD和高锰酸盐指数测定水样用硫酸固定；重金属分析水样用硝酸固定[1]。
1.2.2 水样营养盐含量测定方法
氨氮（NH4-N）用纳氏试剂分光光度法；总氮（TN）用碱性过硫酸钾消解紫外线分光光度法；总磷（TP）用钼锑抗分光光度法[1]。
1.2.3 水样有机污染物含量测定方法
化学需氧量（COD）采用重铬酸钾法；高锰酸盐指数（CODMn）采用酸性法[1]。
1.2.4 水样重金属含量测定方法
汞（Hg）、砷（As）和总铬（Cr）采用冷原子荧光法；铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）和铅（Pb）用原子吸收分光光度法[1]。
1.2.5 藻类种类和数量测定方法
蓝藻等藻类采用细胞计数法 [2-3]。内陆河道水域等水体水样取样后，静置24h，浓缩或稀释到一定体积，用胶头滴管取一滴（约0.05mL）置于载玻片上，在10×40倍显微镜下，观察蓝藻等浮游生物的形态，并计数[4]。
2 结果与分析
2.1 河道水体重金属含量
原子吸收分光光度法及冷原子荧光法等对杭州备塘河不同河段采集的10个水样的重金属含量研究表明，河道水体中的重金属含量，依据《地表水环境质量标准基本项目标准限值》（GB3838-2002），Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb等6个测定元素，含量低或未检出，达到地表水I类水水质水平，而Hg处于III类水水质水平（表1）。
2.2 河道水体藻类種类和数量
蓝藻频发或易发的浙江大学华家池校区的4个内陆水体，检测到的藻类种类和数量存在明显差异（表2和表3）。蓝藻频发的华家池主水体和付池蓝藻密度最大，并随气温变暖，蓝藻密度明显增加（表2）。与华家池主水体有马路、绿化带间隔的泥空塘水体蓝藻密度明显低于华家池主水体，而远离主水体的葫芦池未检测到蓝藻（表2）。
华家池水体主池中检测到的藻类种类最多，包括色球藻科（Chrococcaceae）微囊藻属（Microcystis Kützing）的微囊藻（蓝藻）（Microcystis）、蓝菌科（Cyanobacteriaceae）蓝杆藻属（Cyanothece Komárek）的蓝杆藻（Cyanothece aeruginosa （N?geli） Komárek），念珠藻科（Nostocaceae）念珠藻属（Nostoc Vaucher ex Bornet et Flahault）的喜钙念珠藻（Nostoc calcicola Brébisson ex Bornet et Flahault），聚球藻科（Synechococcaceae）棒胶藻属（Rhabdogloea Schr?der）的史氏棒胶藻（Rhabdogloea smithii （R.Chodat et F.Chodat） Komárek），以及平裂藻科（Merismopediaceae）集胞藻属（Synechocystis sp.）的极小集胞藻（Synechocystis minuscula Woronich）等藻类，并以微囊藻为优势种（表3）。华家池水体付池检测到微囊藻、蓝杆藻、史氏棒胶藻等3种藻类，也以微囊藻为优势种，而泥空塘仅检出微囊藻，葫芦池未检测到藻类（表3）。
2.3 运河拱宸桥水质检测断面10年间的演变趋势
2008年7月，运河拱宸桥水质监测断面的氨氮和总磷处于Ⅲ～V类水水质水平，但DO处于劣V类水水质水平（表4）。2017年7月，运河拱宸桥水质检测断面的水体的各项检测项目，明显优于2008年7月检测的水体水质水平（表4）。10年间，总磷、氨氮和DO水平均上升到Ⅱ～Ⅲ水平，总磷和氨氮分别削减了34.9%和58.5%，同时，DO提升了258.1%（表5）。运河水质检测断面水体营养盐水平10年间优化了1个等级水平。
2.4 水体有机物污染指数
运河拱宸桥水质检测断面高锰酸盐指数2个年度测定的数据均处于I～Ⅱ水平，说明运河段河道水体有机污染物相对较低（表5）。与2008年相比，2017年高锰酸盐指数下降了34.2%，说明有机污染物逐步减少，水体水质进一步趋好。
3 讨论
备塘河河道水体，重金属含量不超标，测定的多数重金属与孙映宏、刘亚修等研究人员的研究结果基本吻合，其中孙映宏的研究结果为Hg超标，而刘亚修的报道为Hg和六价铬超标[5-6]。本研究结果与钱天鸣研究报道的研究结果差异较大，钱塘江干支流存在Zn、Pb和六价铬污染[7]。
蓝藻暴发在很大程度上是由水体富营养化造成的，而水体中藻类的种类和群落结构与水质、水环境、水生植物群落结构等关系密切。杭州西湖检测到了浮游藻类179种，其中蓝藻为优势种，优势种与本研究相仿[8]。西湖不同湖区藻类密度具有差异性，外湖和北里湖藻密度高，为（302～375）×104个/g，其中放射针杆藻（Synedra actinastroides Lemmermann）占总藻量的41.2%～52.8%；西部3个湖区，藻密度低，仅为外湖和北里湖的1/8～1/3；三潭印月内湖仅检测出静水隐杆藻（Aphanothece stagnina （Sprengel） Boye Petersen）[8]。杭州西溪湿地共检出的藻类具8门56属，其中以绿藻门（Cyanophyta）和隐藻门（Cryptophyta）的藻类为优势种，而微囊藻（蓝藻）为非优势种，与本研究检测到的藻类优势种存在差异，说明西溪湿地暴发蓝藻的风险相对较小[9]。漓江桂林市区段藻类的优势种为绿藻（Scenedesmus obliquus （Turpin） Kützing），而微囊藻（蓝藻）为非优势种[10]。重庆长江嘉陵江水体藻类中，优势种为硅藻（Diatom）[11]。可见，不同区域水体藻类的优势种存在差异性，明确水体中的藻类种类和优势种，对解析蓝藻的暴发机制具有重要价值。运河段拱宸桥水质监测断面，10年间溶解氧从劣V类提升到近Ⅱ类水水质水平，水体营养盐水平明显削减，表征了杭州重要河道水系水质不断趋好。上游河道水体质量的不断提升，很大程度上为下游河道净水的配入提供了保障。
河道水体有机污染通常是杭州多数河道的重要污染源，杭州运河拱宸桥水质监测断面高锰酸盐指数10年间下降了34%，断面水质水平达到II类水水平。
4 小结
河道水体重金属含量总体风险不大，但不同区域存在差异性。重点加强Hg等重金属含量较高河道的监测。同时，重视河道底泥重金属清除、无害化处理，可降低河道重金属污染风险。河道水体蓝藻暴发的风险依然存在。杭州运河段拱宸桥水质监测断面10年间水质有所提升，特别是DO改善明显。
参考文献
[1]国家环保总局，水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.
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[8]张志兵，施心路，刘桂杰，杨仙玉，王娅宁，刘晓江.杭州西湖浮游藻类变化规律与水质的关系[J].生态学报，2009，29（6）：2980-2988.
[9]贺筱蓉，李共国.杭州西溪湿地首期保护工程后浮游动物的生态响应[J].浙江教育学院学报，2010，2：97-103.
[10]梁漪莲.漓江桂林市区段浮游藻类群落调查[J].中国环境检测，2017，33（2）：95-100.
[11]张智，宋丽娟，郭蔚华.重庆长江嘉陵江交汇段浮游藻类组成及变化[J].中国环境科学，2005，25（6）：695-699.
收稿日期：2018-05-03
基金项目：浙江省科技计划项目（2016C32083）；杭州市科技计划项目（20120433B13）
作者简介：王禹天（2001-），男 ，本科，实习生，研究方向为水质监测方法和水体质量界定。
