南充西充河流域水體高錳酸鹽指數(shù)和氨氮時(shí)空分布特征的分析

何虎軍，蔡金王，都 雯，李文明，權(quán)秋梅，錢一凡

(1.南充市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川 南充 637000；2.川北幼兒師范高等?？茖W(xué)校，四川 廣元 628017； 3.南充市防雷中心，四川 南充 637000；4.西華師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，四川 南充 637009)

1 前 言

西充河是嘉陵江中游的一級(jí)支流，位于四川省南充市境內(nèi)，流經(jīng)西充縣、嘉陵區(qū)和順慶區(qū)3個(gè)縣(區(qū))，是四川省32條重點(diǎn)治理的小流域之一。按照省政府部署，省環(huán)保廳要求全省各市(州)開展實(shí)施重點(diǎn)小流域污染防治規(guī)劃，大力推進(jìn)重點(diǎn)小流域的水質(zhì)監(jiān)控與污染整治。南充市政府于2014年在西充河沿岸縣(區(qū))行政區(qū)域交界斷面修建水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站4座，對(duì)西充河流域的水質(zhì)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并按照生態(tài)補(bǔ)償政策對(duì)三個(gè)縣(區(qū))的水質(zhì)狀況進(jìn)行考核，全面推進(jìn)西充河流域污染整治工作。

本文以西充河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)西充河水體中IMn和NH3-N兩項(xiàng)污染物指標(biāo)的時(shí)空分布特征進(jìn)行分析，以期為西充河流域的水質(zhì)污染防治工作提供理論依據(jù)。

2 研究地點(diǎn)與研究方法

2.1 研究地點(diǎn)

西充河發(fā)源于西充縣境內(nèi)，由象溪河匯入虹溪河后再與龍灘河交匯而成，流經(jīng)西充縣、嘉陵區(qū)和順慶區(qū)三縣(區(qū))后在南充市主城區(qū)匯入嘉陵江。西充河全長(zhǎng)121km，流域面積450km2，回水面積658km2，流域內(nèi)有29個(gè)場(chǎng)鎮(zhèn)、205個(gè)行政村和32萬人口。

西充河流域水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分別為位于西充縣晏家鄉(xiāng)(入嘉陵區(qū)斷面)、西充縣蓮池鎮(zhèn)(入嘉陵區(qū)斷面)、嘉陵區(qū)新復(fù)鄉(xiāng)(入順慶區(qū)斷面)和順慶區(qū)華鳳鎮(zhèn)(入市主城區(qū)斷面)。具體監(jiān)測(cè)點(diǎn)位情況見圖1。

圖1 西充河流域及監(jiān)測(cè)斷面分布Fig.1 The monitoring sections of Xichong River basin

2.2 數(shù)據(jù)來源

2015～2017年西充河流域水質(zhì)IMn和NH3-N污染物濃度數(shù)據(jù)及水溫?cái)?shù)據(jù)來源于四川省南充市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站；2015～2017年降雨量數(shù)據(jù)來源于南充市氣象局。

2.3 監(jiān)測(cè)儀器與監(jiān)測(cè)方法

2.3.1 監(jiān)測(cè)儀器

IMn在線監(jiān)測(cè)儀為德國(guó)科澤公司生產(chǎn)的K-301型；NH3-N在線監(jiān)測(cè)儀為德國(guó)WTW公司生產(chǎn)的TresCon UNO型；水溫在線測(cè)定儀為德國(guó)WTW公司生產(chǎn)的MIQ/2020型。

2.3.2 監(jiān)測(cè)方法

2015～2017年西充河流域的4個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面的IMn和NH3-N污染物數(shù)據(jù)及水溫?cái)?shù)據(jù)在每日0:00、4:00、8:00、12:00、16:00和20:00六個(gè)時(shí)次同步自動(dòng)采樣并進(jìn)行分析。IMn和NH3-N分別根據(jù)高錳酸鹽氧化-滴定法[2]和氨氣敏電極法[3]的技術(shù)要求進(jìn)行測(cè)定；水溫根據(jù)溫度傳感器法測(cè)定。

2.3.3 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

西充河流域的水質(zhì)狀況以IMn和NH3-N兩項(xiàng)污染物濃度來判定，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)和《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法(試行)》(環(huán)辦[2011]22號(hào))及其附件相關(guān)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法進(jìn)行判定[4]，即采用單因子評(píng)價(jià)法來判定西充河流域的水質(zhì)狀況，西充河水域執(zhí)行Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS19.0對(duì)2015～2017年西充河流域的IMn和NH3-N兩項(xiàng)污染物進(jìn)行差異顯著性分析，運(yùn)用Spearman相關(guān)性分析對(duì)IMn和NH3-N與降雨量、水溫之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用Origin8.6繪圖。

3 結(jié) 果

3.1 西充河流域水質(zhì)總體情況

2015年和2016年，西充河流域的水質(zhì)整體較好，晏家鄉(xiāng)、蓮池鎮(zhèn)、新復(fù)鎮(zhèn)和華鳳鎮(zhèn)4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)均達(dá)到Ⅲ類及Ⅲ類以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2017年西充河流域的水質(zhì)狀況總較2015年和2016年有所惡化，具體表現(xiàn)為：西充河四個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)出現(xiàn)Ⅲ類及Ⅲ類以下水質(zhì)的月份增多，且上游的水質(zhì)惡化情況較下游嚴(yán)重，上游的兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面出現(xiàn)了Ⅳ類及以下水質(zhì)，尤其是蓮池鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面在2017年2月甚至出現(xiàn)劣Ⅴ類水質(zhì)(見下表)，而西充河下游的兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面(新復(fù)鎮(zhèn)和華鳳鎮(zhèn))水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類及Ⅲ類以上標(biāo)準(zhǔn)。

西充河流域4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的主要污染物以IMn為主，IMn和NH3-N同為主要污染物的頻率次之，以NH3-N為主要污染物的頻率最低。晏家鄉(xiāng)和新復(fù)鎮(zhèn)兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的主要污染物以IMn、IMn和NH3-N兩種類型為主，蓮池鎮(zhèn)和華鳳鎮(zhèn)兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面則出現(xiàn)了IMn、NH3-N、IMn和NH3-N三種類型；IMn為主要污染物的水質(zhì)狀況在一年中任何時(shí)段均可出現(xiàn)，NH3-N為主要污染物的水質(zhì)狀況僅在春、秋和冬季出現(xiàn)，而以IMn和NH3-N同為主要污染物的水質(zhì)狀況雖在一年中任何時(shí)段均可出現(xiàn)，但在夏季出現(xiàn)的頻率較低，且僅存在于蓮池鎮(zhèn)和新復(fù)鎮(zhèn)兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。

表 西充河流域水質(zhì)類別及主要污染物Tab. The water quality classifications and primary pollutants of Xichong river basin

續(xù)表

3.2 IMn分析

3.2.1IMn年度變化特征

2015～2017年，西充河流域的IMn濃度空間差異年度變化趨勢(shì)不一致，但4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的IMn污染呈現(xiàn)逐年惡化的趨勢(shì)。其中，西充河上游的兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面(晏家鄉(xiāng)和蓮池鎮(zhèn))的IMn濃度雖然在2016年有好轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，進(jìn)入2017年后急劇惡化，蓮池鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度惡化程度達(dá)到顯著水平(P<0.05)，而晏家鄉(xiāng)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度則達(dá)到極顯著水平(P<0.01)(見圖2)；西充河下游的兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面(新復(fù)鎮(zhèn)和華鳳鎮(zhèn))的IMn濃度呈逐年惡化趨勢(shì)，但是其變化趨勢(shì)均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)(見圖2)。

圖2 西充河流域水質(zhì)IMn年度變化趨勢(shì)Fig.2 The annual variation of Permanganate index in Xichong river basin

3.2.2IMn季節(jié)變化特征

2015～2017年，西充河流域4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度總體上呈春季最高，夏、秋季次之，冬季最低的變化趨勢(shì)。其中，西充河上游的蓮池鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面三年的IMn濃度季節(jié)間差異均較小，未達(dá)到顯著水平(P>0.05)，而晏家鄉(xiāng)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度季節(jié)間差異僅在2016年達(dá)到顯著水平(P<0.05)(見圖3)，其余年份的IMn濃度季節(jié)間差異均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)(見圖3)；西充河下游的新復(fù)鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面2015年的IMn濃度季節(jié)間差異達(dá)極顯著水平(P<0.01)，此后兩年呈逐年減小趨勢(shì)，2017年的差異不顯著(P>0.05)，而華鳳鎮(zhèn)的IMn濃度季節(jié)間差異三年均達(dá)到顯著水平(P<0.05)(見圖3)。

圖3 西充河流域水質(zhì)IMn季節(jié)變化趨勢(shì)Fig.3 The seasonal variation of Permanganate index in Xichong river basin

3.2.3IMn與水溫和降雨量的相關(guān)性分析

西充河流域的4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度與水溫均呈正相關(guān)的關(guān)系，IMn濃度隨著河水水溫的升高而升高。其中，西充河流域上游的晏家鄉(xiāng)和蓮池鎮(zhèn)兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的IMn與水溫的相關(guān)性不顯著(P>0.05)；西充河流域下游的新復(fù)鎮(zhèn)和華鳳鎮(zhèn)兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的IMn與水溫的極顯著相關(guān)(P<0.05)。

西充河流域的4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度與降雨量均呈正相關(guān)的關(guān)系，河水中的IMn濃度隨降雨量的增多而升高。其中，西充河上游的晏家鄉(xiāng)監(jiān)測(cè)斷面的IMn與降雨量的相關(guān)性達(dá)到顯著水平(P<0.05)，而蓮池鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面的IMn與降雨量的相關(guān)性不顯著(P>0.05)；西充河下游的兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面(新復(fù)鎮(zhèn)和華鳳鎮(zhèn))的IMn與降雨量的相關(guān)性均達(dá)到顯著水平(P<0.05)，而華鳳鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面的IMn與降雨量的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。

3.3 NH3-N分析

3.3.1 NH3-N年度變化特征

2015～2017年，西充河流域四個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N污染總體為蓮池鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面最高，華鳳鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面次之，晏家鄉(xiāng)和新復(fù)鎮(zhèn)最低，4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度年度變化趨勢(shì)則不一致。其中，西充河上游的晏家鄉(xiāng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N污染總體呈現(xiàn)逐年好轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，但是變化趨勢(shì)不顯著(P>0.05)，而蓮池鎮(zhèn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N污染在2016年雖有些許改善，但在2017年卻出現(xiàn)急劇惡化現(xiàn)象，NH3-N年均濃度較2016年增加了2.271倍，變化達(dá)到極顯著水平(P<0.01)(見圖4)；西充河下游的新復(fù)鎮(zhèn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N污染總體呈現(xiàn)逐年好轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，變化趨勢(shì)不顯著(P>0.05)，華鳳鎮(zhèn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N呈現(xiàn)出逐年惡化的趨勢(shì)，變化趨勢(shì)不顯著(P>0.05)(見圖4)。

圖4 西充河流域水質(zhì)NH3-N年度變化趨勢(shì)Fig.4 The annual variation of Ammonia Nitrogen concentrations in Xichong river basin

3.3.2 NH3-N季節(jié)變化特征

2015～2017年，西充河流域4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面NH3-N濃度總體上呈春、秋和冬季較高，夏季低的趨勢(shì)。其中，西充河上游的兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面(晏家鄉(xiāng)和蓮池鎮(zhèn))三年的NH3-N濃度季節(jié)間差異均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)；西充河下游的新復(fù)鎮(zhèn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度季節(jié)間差異僅在2016年達(dá)到極顯著水平(F3,12=8.588，P=0.007)，其余兩年的季節(jié)間差異均為達(dá)到顯著水平，而華鳳鎮(zhèn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面三年的NH3-N濃度均未呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)差異(P>0.05)，見圖5。

圖5 西充河流域水質(zhì)NH3-N季節(jié)變化趨勢(shì)Fig.5 The seasonal variation of Ammonia Nitrogen concentrations in Xichong river basin

3.3.3 NH3-N與水溫、降雨量的相關(guān)性分析

西充河流域4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度與水溫均呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系。其中，西充河上游的晏家鄉(xiāng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度與水溫相關(guān)性達(dá)到顯著水平(P<0.05)，而蓮池鎮(zhèn)的NH3-N濃度與水溫相關(guān)性不顯著(P>0.05)；西充河下游的新復(fù)鎮(zhèn)兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度與水溫相關(guān)性達(dá)到顯著水平(P<0.05)，而華鳳鎮(zhèn)兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度與水溫相關(guān)性則不顯著(P>0.05)。

西充河流域4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度與降雨量均呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系。其中，西充河上游的晏家鄉(xiāng)和蓮池鎮(zhèn)兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度與降雨量的相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)；西充河下游的華鳳鎮(zhèn)的監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度與降雨量的相關(guān)性也未達(dá)到顯著水平(P>0.05)，僅新復(fù)鎮(zhèn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度與水溫相關(guān)性達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

4 討 論

4.1 土地利用形式對(duì)西充河水質(zhì)的影響

土地利用/覆蓋變化(LUCC)與水體的質(zhì)量有著緊密的相互作用關(guān)系，土地利用的方式和土地覆被的類型可以顯著地影響周圍地表水體的水質(zhì)和水量[5-6]。其中，城鎮(zhèn)建設(shè)用地、耕地、草地和農(nóng)村居民點(diǎn)等土地利用類型都會(huì)對(duì)周圍水體IMn和NH3-N等污染物濃度升高產(chǎn)生促進(jìn)作用，而林地對(duì)污染物的的吸附和吸收作用較好，會(huì)降低周圍地表水體中污染物的濃度[7]。

以農(nóng)業(yè)耕作為利用類型的土地，因土地利用面積廣，且耕作方式受到地形和水文條件等的影響，在非降雨時(shí)期，農(nóng)村居民在農(nóng)業(yè)耕作過程中施用的化肥、農(nóng)藥等被農(nóng)作物吸收剩余的部分在地表淺層累積，極易形成面污染源[8-9]，當(dāng)出現(xiàn)降雨現(xiàn)象且降雨達(dá)到一定的強(qiáng)度時(shí)，這些在地表淺層累積的未被農(nóng)作物吸收利用的化肥、農(nóng)藥物質(zhì)會(huì)通過滲透或漫流等作用進(jìn)入周圍水體，造成地表水體污染。楊金玲等[10]和李俊然等[11]對(duì)土地利用類型對(duì)水質(zhì)影響的研究結(jié)果表明：以耕地為主的土地利用類型對(duì)周邊水體易形成非點(diǎn)源污染，且耕地在所有的土地利用中的占比增大時(shí)，周邊河流中的污染物濃度有明顯增加的趨勢(shì)。而農(nóng)村居民在畜牧業(yè)或養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的污染物以及生活過程中產(chǎn)生的污水及其它污染物因處理不當(dāng)，直接被排放到環(huán)境中，會(huì)加重周邊地表水體的污染。

西充縣是南充市的一個(gè)農(nóng)業(yè)大縣，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)多以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)為主，2016的實(shí)有耕地面積僅為49 815公頃，農(nóng)村人口為48.84萬人，人均耕地面積僅為0.099公頃左右，農(nóng)業(yè)耕作密度較大，是典型的人多地少地區(qū)，土地利用類型以耕地為主且拓荒情況嚴(yán)重，農(nóng)作物耕種面積為108 901公頃，糧食作物的耕種面積為72 114公頃(數(shù)據(jù)來源于2017年南充市統(tǒng)計(jì)年鑒)，植被覆蓋率較低，流域內(nèi)居民生產(chǎn)和生活過程中排放的污染物在地表累積，當(dāng)降雨出現(xiàn)時(shí)，面源內(nèi)的污染物會(huì)隨著地表漫流進(jìn)入西充河，造成水體污染，水質(zhì)變差，而流域內(nèi)拓荒耕種，進(jìn)一步加重了地表水體的污染。周理等[12]運(yùn)用內(nèi)梅羅指數(shù)法和污染評(píng)估法兩種方法對(duì)2011年的西充縣境內(nèi)西充河水質(zhì)污染狀況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：流域內(nèi)人口密度過大、農(nóng)業(yè)化肥施用不當(dāng)和畜禽養(yǎng)殖污染是造成西充縣境內(nèi)西充河水質(zhì)發(fā)生嚴(yán)重污染的主要原因。而王小霞等[13]運(yùn)用輸出系數(shù)法對(duì)2012年西充河流域(西充縣境內(nèi))的水質(zhì)污染來源進(jìn)行了研究，進(jìn)一步論證了西充河河流中的污染物主要來源為農(nóng)村面源污染。

西充河流域內(nèi)城鎮(zhèn)化建設(shè)速度加快，土地使用趨于集中，造成小范圍內(nèi)人口密度過大大，污染物排放也較為集中，但污水收集處理設(shè)施等輔助設(shè)施建設(shè)步伐滯后，部分生活污水直接排放進(jìn)入環(huán)境中，而被收集的污水由于處理能力或者處理工藝未達(dá)到要求，在未處理(或未完全處理)的情況下被排入地表水體中，進(jìn)一步加劇了水體污染變差，這就相當(dāng)于形成了許多個(gè)污水排放點(diǎn)源。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)：截止2017年底，西充河流域內(nèi)有28個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地和1個(gè)縣城所在地，70%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地的常住人口超過了2 000人，西充縣城所在地(晉城鎮(zhèn))的人口甚至超過了10萬人，人口居住情況相對(duì)集中，雖然大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)和晉城鎮(zhèn)均建立了污水處理廠(站)，但是污水處理設(shè)施不完善或者處理能力不夠，大部分的污水直接被排入西充河中，王小霞等[13]對(duì)西充河水體污染的研究也表明：城鎮(zhèn)生活污水是西充河水體發(fā)生污染的一個(gè)重要原因。通過比較分析西充河上游兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面(晏家鄉(xiāng)和蓮池鎮(zhèn))2015～2017年的IMn和NH3-N監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，蓮池鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面的污染程度總體高于晏家鄉(xiāng)，其主要原因可能是西充縣城位于蓮池鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面上游，城鎮(zhèn)居民生產(chǎn)和生活過程中排放的污染物加重了水體污染。而張殷俊等人[9]的研究表明：城鎮(zhèn)建設(shè)用地也是造成周邊河流水質(zhì)發(fā)生惡化現(xiàn)象的原因之一，且隨著城鎮(zhèn)建設(shè)用地比例增加，水質(zhì)惡化情況將加重。

4.2 降雨量、水溫對(duì)IMn濃度的影響

IMn主要是衡量地表水中能被KMnO4氧化有機(jī)物和無機(jī)性還原物質(zhì)的量，其主要來源于生活污水和工業(yè)廢水。在西充河流域內(nèi)，居民的生產(chǎn)活動(dòng)以農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)為主，因而IMn主要來源于流域內(nèi)的農(nóng)田廢水、養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的污染物和居民生活污水。2015～2017年，西充河流域的IMn濃度總體維持在Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以下，但是IMn濃度在季節(jié)間存在一定的差異，總體為春季最高，夏、秋季次之，冬季最低。通過分析降雨量和水溫等氣象條件對(duì)西充河的IMn濃度的影響可知：降雨量和水溫均可對(duì)西充河四個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度產(chǎn)生正相關(guān)影響。

相關(guān)的研究表明：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，居民生產(chǎn)和生活過程中會(huì)直接排放出許多污染物，可在地表淺層累積，形成一個(gè)較大的面污染源，在非降雨時(shí)段，河流水量多以地下水補(bǔ)充，污染物不易進(jìn)入周邊水體，當(dāng)出現(xiàn)一定量的降雨時(shí)，污染物會(huì)隨著地表漫流而進(jìn)入河流，造成河流中污染物的量會(huì)增多，當(dāng)增加的污染物超過河流的稀釋和凈化能力時(shí)，河流中污染物濃度上升，水質(zhì)下降[14-15]。通過分析西充河四個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度與降雨量的相關(guān)關(guān)系可知：四個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度與降雨量均呈正相關(guān)關(guān)系，除蓮池鎮(zhèn)的IMn濃度與降雨量的相關(guān)性不顯著外，其余三個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度與降雨量的相關(guān)性均達(dá)到了顯著正相關(guān)水平(P<0.05)。在非降雨時(shí)段，西充河流域內(nèi)的居民生產(chǎn)和生活中排放的污染物的地表淺層高度累積，在降雨出現(xiàn)時(shí)隨地表漫流進(jìn)入河流，造成河流中的污染物總量增加并超過了河水的稀釋和自凈能力，IMn濃度隨之升高。雖然南充地區(qū)的年降雨量充沛，多年平均降雨總量為1 100mm左右，但是在年度內(nèi)分布不均，夏、秋季降雨量最多，春季次之，冬季最少。一年內(nèi)夏、秋季的降雨量最多，地表漫流帶入水體的污染物也較春季多，但是較大的水量對(duì)流入水體的污染物稀釋作用較春季大，因而造成春季的IMn濃度高于夏、秋季；冬季的降雨量最少，河流的水量主要靠地下水補(bǔ)充，在地表累積的大部分污染物未能通過漫流作用進(jìn)入河流，因而冬季的IMn濃度最低。蓮池鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度與降雨量的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平主要是由于西充縣城所在地位于蓮池鎮(zhèn)的上游，縣城常住人口數(shù)量超過10萬人，城鎮(zhèn)居民在生產(chǎn)和生活過程中產(chǎn)生的污水量太大，大量污水在未被處理達(dá)標(biāo)直接排放到河流中，而且全年均可排放，可能對(duì)河流水質(zhì)產(chǎn)生較大的影響，造成蓮池鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度與降雨量的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。

氣溫的變化對(duì)地表水體的溫度產(chǎn)生影響，水溫的變化趨勢(shì)與周圍氣溫基本一致，進(jìn)而對(duì)河流中的污染物濃度產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)氣溫升高時(shí)，水溫會(huì)相應(yīng)升高，河流的蒸發(fā)量增加，污染物濃度升高。相關(guān)數(shù)據(jù)分析表明：西充河四個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度與水溫均呈正相關(guān)關(guān)系，水溫升高，西充河水中的IMn濃度升高，雖然西充河夏、秋季的水量較冬季大得多，但是進(jìn)入河流的污染物也相應(yīng)增加，蒸發(fā)量也較冬季大，河水中的污染物濃度也因蒸發(fā)而相應(yīng)升高。此外，西充河上、下游的IMn濃度對(duì)水溫的響應(yīng)程度不同，下游的兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度與水溫呈極顯著水平(P<0.01)，而上游的晏家鄉(xiāng)和蓮池鎮(zhèn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的IMn濃度與水溫相關(guān)性則未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。造成此差異的主要原因是西充河下游河道上修建的堰塘較多，水流較上游平緩，水深較深，河底沉積的淤泥較多。水溫升高，水中的微生物的活性增強(qiáng)，進(jìn)而促使底泥中的有機(jī)物被釋放出來，也可以促使IMn濃度上升。潘俊等人[16]對(duì)渾河沈陽城區(qū)段河水底泥中污染物釋放研究表明，適宜的溫度將促進(jìn)河水底泥中的污染物釋放，溫度降低，河水底泥中的污染物釋放過程將被抑制。

4.3 降雨量、溫度對(duì)NH3-N濃度的影響

以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的區(qū)域地表水體中NH3-N的主要來源為周邊居民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施用的含氮肥料和生活中排放的生活污水。西充河流域內(nèi)的居民的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)多以農(nóng)業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)為主，河流中NH3-N的主要有兩方面的來源：一是河流周邊的農(nóng)村居民生產(chǎn)和生活過程中施用的含氮肥料和生活污水，受降雨影響較大，排放過程零散且不連續(xù)；二是西充河周邊城鎮(zhèn)居民的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生的污水，排放點(diǎn)較為集中，含氮污水排放量較為固定且排放過程是連續(xù)的。氮肥作為農(nóng)作物的必需元素，農(nóng)村居民生產(chǎn)過程中施用的含氮肥料和生活過程中排放的含氮污染物可被作物直接吸收利用，因而河流周邊的農(nóng)作物對(duì)含氮污染物有吸收、吸附和滯留作用，河流周邊的耕地面積增大有一定程度的消減總氮的作用[17]。降雨雖然可將地表累積的含氮污染物帶入河流，造成河流中的NH3-N總量升高，但是河水也可對(duì)進(jìn)入河流的NH3-N起稀釋作用，隨著降雨量的增大，河流中的NH3-N被稀釋的倍數(shù)越大，濃度也越低。在非降雨時(shí)期，由于河流的流量較小，進(jìn)入河流的NH3-N較為固定，因而濃度較高，特別是冬季，降水最少，河流的流量最小，冬季時(shí)四個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度顯著高于春、夏和秋季。通過分析西充河NH3-N濃度與降水量相關(guān)性可知：晏家鄉(xiāng)、蓮池鎮(zhèn)和華鳳鎮(zhèn)3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度與降水量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。這與張尚清等人[18]對(duì)蘇錫常地區(qū)農(nóng)村地表水水質(zhì)研究結(jié)果一致：降雨可對(duì)地表水體中的NH3-N起稀釋作用。

西充河流域四個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中，新復(fù)鎮(zhèn)的NH3-N濃度和降雨量、水溫的相關(guān)性與其它3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面相反，呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，造成此種差異的主要原因可能為新復(fù)鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面位于虹溪河和龍灘河交匯處的下游，河道中修筑的堤壩較多，上游河流沖刷下來的淤泥大量沉積，造成河底淤泥中沉積的NH3-N較多，當(dāng)降雨量增加造成河流的流量增加，對(duì)河底的淤泥沖刷能力加強(qiáng)，造成河流底泥中的含氮物質(zhì)大量逸出，或水溫升高，加速河流底泥中的含氮物質(zhì)分解，從而造成新復(fù)鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面的NH3-N濃度與其它3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面呈相反的趨勢(shì)。

5 對(duì) 策

5.1 工業(yè)污染治理：關(guān)閉、搬遷沿河兩岸的工業(yè)污染企業(yè)，加強(qiáng)流域沿線工業(yè)企業(yè)日常監(jiān)管，確保企業(yè)污染治理達(dá)標(biāo)。

5.2 畜禽養(yǎng)殖治理：科學(xué)規(guī)劃畜禽養(yǎng)殖區(qū)域，河道500m范圍內(nèi)設(shè)置為禁養(yǎng)區(qū)，1 000m范圍內(nèi)設(shè)置為限養(yǎng)區(qū)，嚴(yán)格控制污染源；建設(shè)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖點(diǎn)，配套建設(shè)畜禽養(yǎng)殖污染治理設(shè)施，加強(qiáng)禁養(yǎng)限養(yǎng)區(qū)畜禽養(yǎng)殖行為監(jiān)管。

5.3 鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污染治理：流域沿線建設(shè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)垃圾收集站和污水處理站，加強(qiáng)對(duì)入河排污口的監(jiān)管工作，大力推廣農(nóng)村戶用沼氣池建設(shè)與使用。

5.4 主城區(qū)河道治理：建設(shè)西充河污水截流工程、西充縣污水處理廠等重點(diǎn)治理項(xiàng)目，加強(qiáng)對(duì)沿線河道的清理和兩岸垃圾清運(yùn)的日常監(jiān)管，確保河道清潔和垃圾日產(chǎn)日清。

5.5 生態(tài)補(bǔ)水：針對(duì)西充河徑流量小、河水自凈能力差等突出問題，實(shí)施“引嘉陵江入西河”工程，即通過提水泵站從南充市城區(qū)荊溪片區(qū)附近引嘉陵江水入西充河，增強(qiáng)西充河水質(zhì)自凈能力，改善水環(huán)境質(zhì)量。

5.6 生態(tài)環(huán)境保護(hù)：加快建設(shè)河流景觀長(zhǎng)廊建設(shè)和生態(tài)護(hù)岸工程，加強(qiáng)流域沿線綠化建設(shè)與維護(hù)。

6 結(jié) 論

6.1 西充河流域內(nèi)的IMn和NH3-N污染的主要來源為流域內(nèi)的農(nóng)村居民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活過程中排放污染物形成的面污染源以及河流沿岸的城鎮(zhèn)居民生活過程中排放的生活污水形成的點(diǎn)污染源。

6.2 西充河流域內(nèi)的IMn污染總體呈現(xiàn)逐年惡化的趨勢(shì)，且上游的兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面(晏家鄉(xiāng)和蓮池鎮(zhèn))的IMn污染惡化趨勢(shì)較下游兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面(新復(fù)鎮(zhèn)和華鳳鎮(zhèn))嚴(yán)重，表明流域內(nèi)上游的IMn類污染物排放量有增加的趨勢(shì)，應(yīng)加大此類污染物的治理與管控措施；西充河流域IMn污染總體呈現(xiàn)春季最高，夏、秋季次之，冬季最低的趨勢(shì)；IMn濃度與水溫、降雨量均呈正相關(guān)關(guān)系，表明水溫的升高和降雨量的增加均西充河水體的IMn濃度升高有促進(jìn)作用。

6.3 西充河流域內(nèi)的晏家鄉(xiāng)和新復(fù)鎮(zhèn)的NH3-N污染總體呈現(xiàn)逐年好轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而蓮池鎮(zhèn)和華鳳鎮(zhèn)的NH3-N污染則呈現(xiàn)逐年惡化的趨勢(shì)，尤其是2017年蓮池鎮(zhèn)的NH3-N濃度較2016年增加了2.271倍，應(yīng)加大蓮池鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)斷面上游的NH3-N污染排放源的排查力度，并進(jìn)行整治；春季、秋季和冬季的NH3-N濃度差異不大，但明顯高于夏季；主要是因?yàn)镹H3-N濃度與水溫、降雨量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明適宜的水溫能增加水體中藻類的繁殖，消耗河水中的NH3-N，此外，降雨量的增加能增加河水流量NH3-N濃度有一定的稀釋作用。