贛江上游河道氮污染分析評(píng)價(jià)

陳明 ， 劉正芳 ， 劉友存 ， 許燕穎 ， 鄒杰平

（江西理工大學(xué)，a.離子型稀土資源開發(fā)及應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.江西省礦冶環(huán)境污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 贛州 341000）

水環(huán)境是人類賴以生存的重要環(huán)境組成，水環(huán)境的改善逐漸成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)[1-2]。 贛江上游的流域水生態(tài)安全，不僅事關(guān)贛江流域尤其是贛南地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，也是構(gòu)筑我國南方地區(qū)生態(tài)屏障的重要組成部分，是保障粵東地區(qū)4000 多萬居民及香港東深供水安全的有力舉措，是全力推動(dòng)“河長制”實(shí)施，打造生態(tài)文明江西樣版的現(xiàn)實(shí)過程。

贛江上游是我國重要的稀土礦和鎢礦產(chǎn)區(qū)，素有“稀土王國”“世界鎢都”之稱[3-5]，也是我國離子吸附型稀土礦開發(fā)最早、 開采最多和出口量最大的地區(qū)，長期以來當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源的開采、冶煉，以及選礦、洗礦之后大量含氮廢水廢渣的排放，導(dǎo)致氮污染是桃江流域最主要的污染問題；氮元素是水體中重要的營養(yǎng)元素之一，但氨氮超標(biāo)導(dǎo)致的水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，使本已脆弱的水資源系統(tǒng)遭受了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[6]。 桃江位于贛江上游，作為贛江的二級(jí)支流，流域生態(tài)環(huán)境狀況不僅事關(guān)當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全， 也事關(guān)贛江流域的水污染防控和水環(huán)境改善。桃江水質(zhì)安全對(duì)贛南地區(qū)人民的重要意義和流域內(nèi)水環(huán)境污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，使得很多學(xué)者對(duì)桃江流域進(jìn)行了大量的研究，但基本都是圍繞典型礦區(qū)和金屬礦山的修復(fù)研究，且研究區(qū)域范圍較小沒有延伸到整個(gè)桃江流域。 如涂婷等闡述贛南稀土礦區(qū)地下水污染現(xiàn)狀，分析其危害，總結(jié)目前已有的修復(fù)方法并作出分析[7]；羅才貴等分析了廢棄稀土礦區(qū)生態(tài)失衡狀況的成因，提出了改善廢棄稀土礦區(qū)生態(tài)失衡狀況的建議[8]；吳建富等分析礦物土壤修復(fù)的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展，提出對(duì)礦區(qū)的修復(fù)[9]。 何敏分析與探討龍南縣斷面氨氮超標(biāo)及其治理措施[10]；本研究以整個(gè)桃江流域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過對(duì)流域內(nèi)pH 值、硝氮、亞硝氮和氨氮在空間上的含量變化進(jìn)行分析，運(yùn)用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)和單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)法分析水污染空間分布特征，并對(duì)桃江流域水質(zhì)污染現(xiàn)狀做出評(píng)價(jià)；分析其超標(biāo)原因并提出相應(yīng)的可行性治理措施，對(duì)桃江流域以及贛南地區(qū)水環(huán)境的改善和水資源的持續(xù)性利用目標(biāo)提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

桃江流域位于江西省南端，介于24°36’42.74"N～25°30’54.72"N 和 114°21’39.15"E ～115°08’06.89"E之間，流域面積約8 440 km2。桃江干流全長約289 km，是贛江的二級(jí)支流，流域內(nèi)以低山丘陵為主，平均海拔614 m， 發(fā)源于全南縣境內(nèi)最高峰—飯池嶂主峰，流經(jīng)贛州南部全南縣、龍南縣、定南縣、信豐縣、贛縣，在贛縣王母渡流入贛江一級(jí)支流貢水。流域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫19.4 ℃，熱量充足，年平均降水量為1 400～1 600 mm， 受海陸熱力性質(zhì)差異的影響，降水多集中在春季和夏季[11]。流域由桃江、濂江、太平江、渥江、黃田江以及龍逕河六大水系構(gòu)成，整個(gè)桃江流域水系呈樹枝狀分布，由于贛南地區(qū)地勢多變，桃江在整體上有河流狀況復(fù)雜、支流眾多、源短急流等特點(diǎn)[12-14]。

1.2 樣品采集及測試項(xiàng)目與評(píng)價(jià)方法

1.2.1 樣品采集及測試項(xiàng)目

結(jié)合流域內(nèi)居民分布和實(shí)際情況，在桃江干流和主要支流濂江、太平江、渥江、黃田江、龍逕河的主要斷面和典型地區(qū)共采集水樣167 個(gè)， 具體采樣點(diǎn)的地理位置如圖1 所示。為方便對(duì)各個(gè)支流水環(huán)境進(jìn)行質(zhì)量分析，在桃江干流、濂江、太平江、渥江、黃田江、龍逕河分別采集水樣 64（T1～T64），17（L1～L17），16（P1～P16），43（W1～W43），12（H1～H12）和 15 個(gè)（J1～J15）。 利用便攜式GPS 記錄每個(gè)采樣點(diǎn)經(jīng)緯度位置及高程，用手機(jī)拍照記錄每個(gè)采樣點(diǎn)周圍環(huán)境以及所處位置特點(diǎn)； 采樣點(diǎn)在河流中的分布及河流基本情況見表1。 水樣采集方式為用聚乙烯桶從河流中間采集表層水樣并立即用0.22 μm 的針式濾頭進(jìn)行過濾，用250 mL 聚乙烯瓶進(jìn)行密封保存、記錄編號(hào)，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室檢測。

圖1 研究區(qū)域概況Fig. 1 Research area overview

表1 采樣點(diǎn)在河流中的分布及河流基本情況Table 1 Sample point latitude and longitude position and basic situation

本研究測定水體中pH、 亞硝氮、 硝氮和氨氮含量。pH 用高精度手持式pH 計(jì)（衡欣AZ8601）當(dāng)場測定，亞硝氮、硝氮、氨氮濃度利用實(shí)驗(yàn)室紫外—可見分光光度計(jì)（T6 新世紀(jì)）測定；實(shí)驗(yàn)過程中所用藥品均為優(yōu)級(jí)純，所需用水為去離子水，樣品測定過程中每一步都嚴(yán)格控制， 標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均達(dá)到99.99%。

1.2.2 水污染評(píng)價(jià)方法

1）單因子污染指數(shù)法。單因子污染指數(shù)法是最為直接、簡單明了的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法，是國內(nèi)外普遍采用的環(huán)境污染評(píng)價(jià)方法之一，其表達(dá)式為：

2）內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。 全面反映水體中污染物對(duì)水質(zhì)的影響，突出反映水質(zhì)指標(biāo)中的高濃度指標(biāo)對(duì)水質(zhì)的影響，其表達(dá)式為：

式中：Ci為污染物i 的實(shí)測濃度，Si為污染物i 對(duì)應(yīng)的地表水限制標(biāo)準(zhǔn) （III 類），PiMax為各單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)評(píng)分值Pi的最大值，PiAve為各單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)評(píng)分Pi的平均值為污染物的污染指數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用ArcGis10.2 繪制采樣點(diǎn)位置分布的研究區(qū)概況圖、計(jì)算河流長度、河流高度差和流域內(nèi)平均高度，為方便研究流域內(nèi)污染狀況分布，繪制pH、亞硝氮、硝氮、氨氮分布的沿程變化圖和氨氮、硝氮的污染程度分布和綜合污染指數(shù)分布圖。 用Excel 2016 軟件整理采樣點(diǎn)pH 值和亞硝氮、硝氮、氨氮含量數(shù)據(jù)和計(jì)算平均值、超標(biāo)率、變異系數(shù)，畫出亞硝氮、硝氮、氨氮在其總和中所占百分比堆積圖。

2 分析與討論

2.1 水體中pH、亞硝氮、硝氮和氨氮的分布及范圍

表2 所列為桃江流域干流和主要支流采樣點(diǎn)的pH 和三氮的含量范圍、均值、變異系數(shù)及硝氮和氨氮的污染指數(shù)Pi值，Pi值越大，表明其污染越嚴(yán)重[15-17]。由表 2 可知，濂江 pH 范圍為 5.59～7.302，均值 6.441，pH≤6 的比例為23.5%，占總體采樣點(diǎn)的2.4%；桃江及其他支流pH 值都在地表水標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)。干流pH 值范圍為6.012～7.852，均值為7.027，變異系數(shù)為0.041。渥江和龍逕河pH 范圍和均值分別為6.068～7.816，6.04～7.328 和 7.127，6.597，變異系數(shù)較高。 太平江和黃田江pH 值差異較小，太平江所有采樣點(diǎn)pH 值均高于7，平均值為7.218，pH 呈中性水質(zhì)較好。

亞硝氮濃度最高值在渥江為0.185～8.693 mg/L，均值為1.92 mg/L，變異系數(shù)為1.208，表明其濃度分布有較大差異； 龍逕河平均濃度最低為0.079 mg/L；濂江亞硝氮濃度范圍為0.008～6.632 mg/L，是平均濃度最高的河流，均值為2.959 mg/L；太平江和黃田江、干流的亞硝氮濃度和均值分別為0.123～1.112，0～0.701，0～3.91 mg/L 和 0.688，0.15，0.687 mg/L。

龍逕河硝氮濃度最高且變化最大，其范圍為n.a.～88.338mg/L，平均值為21.547 mg/L，超過地表Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)限值（10 mg/L）2 倍多，最高值超過地表Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)限值8.8 倍，變異系數(shù)0.975，表明龍逕河硝氮在空間上污染最嚴(yán)重且分布差異大[18-19]；渥江濃度范圍為 1.281～47.838 mg/L，平均值 10.561 mg/L，最高值超過地表Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)限值4.8 倍， 變異系數(shù)為0.892，河流污染較低，局部采樣點(diǎn)周圍地區(qū)污染嚴(yán)重；濂江硝氮濃度范圍為 2.514～35.324 mg/L， 平均值20.173 mg/L 超出地表水標(biāo)準(zhǔn)限值2 倍，污染嚴(yán)重。 干流硝氮濃度范圍為n.a.～15.734 mg/L，均值為6.729 mg/L，低于地表水標(biāo)準(zhǔn)限值。黃田江和太平江濃度較低，其均值分別為5.683，3.885 mg/L， 都在地表Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)限值范圍內(nèi)，其硝氮含量對(duì)該河流水質(zhì)不產(chǎn)生污染。

氨氮污染是桃江流域主要的污染問題[20]；受氨氮污染最嚴(yán)重的是龍逕河，所有采樣點(diǎn)均超地表水Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（2 mg/L），平均值為2.925 mg/L，最大值超出地表水Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)5 倍以上。 黃田江氨氮濃度范圍為 2.051～2.227 mg/L，其平均值為 2.135 mg/L， 所有采樣點(diǎn)均超出地表水Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，氨氮超標(biāo)是導(dǎo)致黃田江水質(zhì)污染的主要原因；渥江氨氮變異系數(shù)大，其濃度范圍為1.202～7.409 mg/L， 平均值1.967 mg/L，最低值介于Ⅲ（1 mg/L）～Ⅳ（1.5 mg/L）類水之間，最高值超出Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)3.7 倍； 太平江氨氮濃度范圍為1.259～1.468 mg/L，平均值為 1.386 mg/L，是流域內(nèi)受氨氮污染最低的河流；根據(jù)《江西省地表水（環(huán)境）功能區(qū)劃登記表》對(duì)江西省內(nèi)河流水質(zhì)的劃分，桃江流域的目標(biāo)水質(zhì)范圍為Ⅱ-Ⅲ類水， 太平江氨氮濃度比其他支流低，但同樣受到污染，氨氮濃度全部超出桃江目標(biāo)水質(zhì)范圍。 桃江和濂江氨氮濃度范圍和均值分別為1.326～2.278，1.123～2.251 mg/L 和 1.777，1.577 mg/L，兩條河流受污染程度相似，所有采樣點(diǎn)均超出Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)限值，最高值略高于Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。

表2 pH、亞硝氮、硝氮、氨氮及其污染指數(shù)在各河流中含量范圍及均值、變異系數(shù)Table 2 Content range, mean value, and coefficient of variation of pH, nitros nitrogen, nitrate, ammonia nitrogen and their pollution indexes in various river

2.2 河流中pH、亞硝氮、硝氮和氨氮沿程變化分析

圖2 所示為桃江及其支流的pH 和三氮沿程變化；pH 值大小不能直接反映水質(zhì)的好壞，但一些過高或過低于平均值的采樣點(diǎn)一定是受到空氣中CO2，SO2的含量、水生生物的活動(dòng)和水溫等周圍環(huán)境的突出影響。 本文將 pH 值分為 4 個(gè)階段：①pH≤6，低于地表水限值；②6＜pH≤6.5，偏酸性；③6.5＜pH≤7.5 中性水；④7.5＜pH≤7.8 弱堿性；由圖 2（a）可知，pH≤6 的4 個(gè)采樣點(diǎn)位于濂江中部和下游地區(qū)，根據(jù)實(shí)地考察得知，濂江中部地區(qū)建有小型水電站，其廢水的排放致使水電站周圍水質(zhì)酸化；濂江下游地區(qū)由于周邊有釀酒工業(yè)，酒廠未經(jīng)處理的廢水排入河流，酒水類工廠廢水都呈酸性直接影響該酒廠周邊水質(zhì)； 龍逕河8 個(gè)采樣點(diǎn)pH 偏酸是受到稀土礦區(qū)酸性浸礦液的影響；流域內(nèi)pH 值大于7.5 的采樣點(diǎn)15 個(gè)， 其中渥江流域內(nèi)12 個(gè)且集中在渥江上游，根據(jù)我國制定的生活飲用水國家標(biāo)準(zhǔn)，飲用水的最佳pH 值為7.5 左右，呈弱堿性；渥江上游為小武當(dāng)自然風(fēng)景區(qū)，是下游居民的飲用水來源， 污染較少且對(duì)水源地水質(zhì)保護(hù)較好，水質(zhì)較好；76.6%采樣點(diǎn)的 pH 值介于 6.5～7.5， 平均值為6.96， 表明流域內(nèi)河流普遍呈中性水； 流域內(nèi)pH 的分布具有明顯的區(qū)域特征，pH 值偏酸地區(qū)集中分布在龍逕河和濂江流域，pH 值偏堿地區(qū)集中分布在渥江上游地區(qū)。

在我國各水體標(biāo)準(zhǔn)中， 亞硝氮沒有被規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)限值，一般來說，正常水體很少存在亞硝氮的，因?yàn)槠浜芸鞎?huì)被氧化成硝氮，所以存在也是少量，如果存在，說明水中無機(jī)化過程強(qiáng)烈，那水體一定是缺氧或者厭氧狀態(tài)，水質(zhì)是極差的；從圖2（b）看，流域內(nèi)整體亞硝氮含量低，渥江下游和濂江、干流上游部分地區(qū)濃度稍高。

圖2 桃江流域pH、亞硝氮、硝氮、氨氮沿程變化Fig. 2 Changes of pH, nitrous oxide, nitrate nitrogen and ammonia nitrogen along the Taojiang River Basin

由圖 2（c）和圖 2（d）可知，硝氮和氨氮的分布大致是相似的；龍逕河、濂江、渥江中部和桃江下游地區(qū)硝氮和氨氮濃度都較高， 該部分地區(qū)都是桃江流域離子型稀土礦區(qū)顯著聚集分布地區(qū)， 離子型稀土礦的開采，需大量使用硫酸銨、碳酸氫銨等浸礦化學(xué)藥劑， 化學(xué)藥劑的大量使用產(chǎn)生的廢水未經(jīng)處理排入河流，使周邊水體中硝氮和氨氮嚴(yán)重超標(biāo)。 黃田江地勢平坦， 是人口相對(duì)集中的建成區(qū)， 農(nóng)田面積大， 生活污水和養(yǎng)殖廢水的輸入是氨氮污染嚴(yán)重超標(biāo)的主要原因； 桃江上游部分地區(qū)是由于大吉山鎢礦的分布，導(dǎo)致該地區(qū)水體中氨氮濃度高。 從桃江流域整體來看，硝氮和氨氮污染下游比上游嚴(yán)重。 下游比上游嚴(yán)重還可能是上游地勢高，水流急，水量小，含沙量較低，河水自凈能力強(qiáng)，更新?lián)Q代快，下游地勢平緩，河流水量大，水體流動(dòng)、交換速度緩慢，污染物易沉積。

流域內(nèi)所有采樣點(diǎn)的氨氮含量均超出地表水Ⅲ類水（1 mg/L）標(biāo)準(zhǔn)，具體表現(xiàn)為介于Ⅲ～Ⅳ類水占比51.2%，Ⅳ～Ⅴ類水占比8.4%，劣Ⅴ類水占比39.9%。從圖2（d）來看，太平江和渥江在流域內(nèi)氨氮含量是整個(gè)流域內(nèi)最低的，原因是太平江和渥江上游是居民用水的源地，地勢較高，沒有工廠及礦區(qū)的分布，受人類影響少，水質(zhì)保護(hù)的較好，對(duì)水質(zhì)的整體把控比其他地區(qū)嚴(yán)格。

為更清晰的了解桃江整體從上游到下游pH 和三氮的變化，從南到北將干流64 個(gè)采樣點(diǎn)重新整理出54 個(gè)采樣點(diǎn)重新編號(hào)為1～54 號(hào)，由圖3 可知：pH前面較為穩(wěn)定，從32 號(hào)開始pH 變化幅度增大，該采樣點(diǎn)位于龍南縣城區(qū)，是濂江和渥江匯入桃江的入口，濂江水的匯入是導(dǎo)致桃江pH 開始變化的最主要因素，濂江下游有釀酒廠的分布，釀酒廠排出的酸性污水導(dǎo)致該點(diǎn)pH 值由7.3 降低到到6.7， 且沿岸居民點(diǎn)較多，生活污水和工廠的點(diǎn)源分布是導(dǎo)致pH 變化幅度大的主要原因。 硝氮濃度在33 號(hào)采樣點(diǎn)和47號(hào)采樣點(diǎn)發(fā)生了較大的變化，濂江硝氮濃度較大，在33 號(hào)采樣點(diǎn)匯入桃江后，桃江濃度增加；47 和54號(hào)采樣點(diǎn)由于小支流匯入使得硝氮濃度降低。 亞硝氮濃度低且較平穩(wěn)， 沿岸居民生活產(chǎn)生的污染物是亞硝氮濃度變化的主要原因；流域內(nèi)氨氮濃度下游比上游高，下游受污染物沉積、礦區(qū)、養(yǎng)殖的影響比上游大，人口多，受污染程度高，且地勢平坦，水體自凈能力比上游低。

2.3 亞硝氮、 硝氮和氨氮在三氮中所占百分比及與pH 的相關(guān)系數(shù)

本文主要通過三氮對(duì)桃江流域進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，圖4所示為亞硝氮、硝氮和氨氮在三氮中所占的百分比值，由圖4 可知：硝氮在三氮中所占比重最大，亞硝氮最小，氨氮居中；氨氮由于硝化細(xì)菌的作用容易被氧化成硝氮，故3 種污染物在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的標(biāo)準(zhǔn)限值差異較大，其所占比重大小并不代表此污染物嚴(yán)重與否，且三氮與微生物關(guān)系密切，硝化和反硝化作用都會(huì)影響三氮的相互轉(zhuǎn)化。

圖3 桃江干流pH、硝氮、亞硝氮、氨氮沿程變化Fig. 3 Changes in pH, ammonia nitrogen and nitrate nitrogen in the main stream of Taojiang River

圖4 采樣點(diǎn)亞硝氮、硝氮、氨氮在三氮中所占百分比Fig. 4 Nitrous, nitrate, and ammonia nitrogen percentages

采用pearson 相關(guān)分析對(duì)流域內(nèi)采樣點(diǎn)pH、亞硝氮、硝氮和氨氮進(jìn)行相關(guān)分析得到表3，由表3 可知：pH 與三氮呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，桃江流域水質(zhì)主要受到礦區(qū)的影響，采礦、選礦過程中使用母液的主要成分是硫酸氨，硫酸氨水溶液呈酸性，因此三氮含量越高，pH 值越低；亞硝氮、硝氮與氨氮呈正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不高，屬于中等相關(guān)，硝氮和亞硝氮的來源除了礦山廢水，很大程度是流域內(nèi)蓄禽場糞污中含氮有機(jī)物被分解為胺、氨和硝酸鹽，胺和氨可被硝化細(xì)菌氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。

表3 桃江流域采樣點(diǎn)pH、亞硝氮、硝氮和氨氮相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients of pH, nitrite, nitrate,and ammonia nitrogen at sampling points in the Taojiang River Basin

2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)氨氮和硝氮濃度的劃分，用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)桃江流域水質(zhì)進(jìn)行污染評(píng)價(jià)，氨氮、硝氮濃度具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表4，單因子污染指數(shù)與內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表5。

表4 氨氮、硝氮地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Surface water environmental quality standards

表5 單因子污染指數(shù)與內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 5 Single-factor pollution index and Nemero comprehensive pollution index evaluation criteria

表6 所列為桃江、濂江、太平江、渥江、黃田江和龍逕河硝氮及氨氮的單因子污染水平和內(nèi)梅羅綜合污染水平所占比重， 各河流單因子污染水平由表6可知： 太平江所有采樣點(diǎn)硝氮含量都處于清潔水平， 黃田江清潔和尚清潔所占比重分別為91.7%和8.3%，桃江清潔和尚清潔的比重為73.4%、26.6%。 濂江受重污染和受污染的比重為35.3%、23.5%，龍逕河受重污染和受污染的比重為20%、13.3%； 渥江受重污染和受污染的比重為7%、2.3%。 龍逕河氨氮受重污染和受污染比重為13.3%，86.7%；渥江氨氮受重污染、 受污染和尚清潔的比重分別為14%，4.7%，81.3%。 流域內(nèi)其他河流氨氮受污染嚴(yán)重程度由重到輕依次為濂江、桃江、渥江、太平江，具體表現(xiàn)在： 濂江氨氮受污染和尚清潔的比重為23.5%，76.5%，桃江氨氮受污染和尚清潔的比重分別為43.7%，56.3%；太平江采樣點(diǎn)氨氮污染水平均為尚清潔。

內(nèi)梅羅綜合污染水平是氨氮和硝氮污染綜合計(jì)算的結(jié)果，由表6 可知，綜合污染水平與單因子污染水平結(jié)果大致相同， 河流污染程度由重到輕依次排列為龍逕河＞渥江＞濂江＞黃田江＞桃江＞太平江。具體污染程度在流域中沿程分布見圖5。

表6 河流水質(zhì)污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及各程度所占比重Table 6 Classification standards of river water pollution levels and their proportions

贛南地區(qū)稀土礦資源占我國已探明儲(chǔ)量的2/3，豐富的礦產(chǎn)資源造成當(dāng)?shù)責(zé)o序開采、破壞環(huán)境的局面。桃江流域內(nèi)稀土礦區(qū)開發(fā)過程中大量使用硫酸銨、碳酸氫銨等浸礦化學(xué)藥劑，致使氨氮污染成為該地區(qū)的主要污染問題[21-22]。 氨氮也是水體中重要的營養(yǎng)物質(zhì)，可為藻類生長提供營養(yǎng)源， 但容易被微生物氧化成硝氮，不僅會(huì)消耗水中的溶解氧，影響水體中的溶氧平衡，過量的氮會(huì)引起藻類大量繁殖，造成水體富營養(yǎng)化而且對(duì)水生生物和人體也有毒害作用。

氨氮超標(biāo)對(duì)人體產(chǎn)生毒害作用， 康俊鋒等的研究表明， 贛南稀土礦區(qū)白血病發(fā)病率與飲用水中含有的關(guān)系密切，人體若長期飲用氮超標(biāo)的污染水，將嚴(yán)重?fù)p壞身體健康[23]。 同時(shí)，氨氮廢水很容易入滲到地下水、地表水和土壤中，導(dǎo)致山地土壤退化、水源和農(nóng)田受到污染，致使作物減產(chǎn)、植被受損、水中生物絕跡，嚴(yán)重影響生態(tài)安全[24-27]。

圖5 桃江流域氨氮、硝氮單因子污染水平和內(nèi)梅羅綜合污染水平的沿程變化Fig. 5 Changes in the single factor and comprehensive pollution index of ammonia nitrogen and nitrate nitrogen in the Taojiang River Basin

2.5 討論與不足

流域內(nèi)氮污染分布是人為干預(yù)和自然原因綜合作用的結(jié)果，人為干預(yù)是主要原因：桃江流域氨氮污染嚴(yán)重主要是各種人為作用綜合的結(jié)果，分析其主要原因是由于礦山大規(guī)模的開發(fā)， 流域內(nèi)植被破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致稀土礦區(qū)及周邊地區(qū)的景觀和生態(tài)平衡遭到破壞，加重河流氮污染且影響河流自凈能力。 礦區(qū)開采也會(huì)出現(xiàn)大面積的水土流失現(xiàn)象， 表層土的破壞，大量尾砂在重力和地表徑流的作用下使得污染區(qū)域擴(kuò)大，加重河流氮污染。 除了礦區(qū)開采使用的化學(xué)藥劑，流域內(nèi)工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生的化學(xué)廢料、大量蓄禽場產(chǎn)生的排泄物、 生活污水和生活垃圾污染排放入河流產(chǎn)生的大量污染物也是造成桃江流域氮污染嚴(yán)重的重要原因[28-29]。

近年來，國家對(duì)落后地區(qū)產(chǎn)業(yè)的扶持，大量小型工業(yè)如鋼鐵廠、 服裝廠等在桃江流域內(nèi)快速發(fā)展，養(yǎng)殖業(yè)如養(yǎng)豬場、漁業(yè)等規(guī)模的擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了一定的破壞， 雖然目前對(duì)礦區(qū)的開采有了嚴(yán)格的控制， 但歷史過度開發(fā)對(duì)目前當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境修復(fù)有一定的壓力， 且目前除了礦區(qū)， 其他污染污染源像養(yǎng)豬場等沒有得到有效控制或者控制力度還不足以修復(fù)氮濃度過高帶來的環(huán)境污染。

桃江流域河流氮污染現(xiàn)狀仍然嚴(yán)重的同時(shí)，流域內(nèi)投入大量的人力物力對(duì)氮污染進(jìn)行修復(fù)，通過減少污染源、廢水排出處理等對(duì)污染源頭的污水處理，目前在進(jìn)行礦山修復(fù)上有了一定的成效，但河流氮污染修復(fù)成效進(jìn)展慢， 原因是土壤中有大量的污染物， 降水將土壤中的污染物滲入進(jìn)河流在底泥中沉積，底泥對(duì)河水有反作用，使得桃江流域氮污染修復(fù)是一個(gè)長時(shí)間的過程， 因此還應(yīng)該進(jìn)行一系列生態(tài)修復(fù)，土壤改良、植被修復(fù)、微生物修復(fù)技術(shù)[30]。

評(píng)價(jià)結(jié)果整體上與實(shí)地考察近似， 龍逕河、渥江、濂江流域范圍內(nèi)分布了多個(gè)小型浸礦點(diǎn)，且有釀酒廠的分布，水體黑臭，透明度低，水質(zhì)差；上游相比地勢高，落差大，人口稀疏，受生活污染和礦區(qū)影響小， 主要是大吉山鎢礦對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生小范圍污染，但中下游受稀土礦區(qū)、生活垃圾、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)藥等的影響，且河流流速低、污染物易沉積，污染比上游嚴(yán)重。

本文用平水期的水質(zhì)數(shù)據(jù)做水質(zhì)評(píng)價(jià)，沒有對(duì)比豐水期的數(shù)據(jù)， 對(duì)桃江流域河流水質(zhì)評(píng)價(jià)不夠全面，故查找了做桃江流域水質(zhì)的相關(guān)文獻(xiàn)；陳明、李鳳果等對(duì)桃江各河段河流沉積物重金屬進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，結(jié)果是桃江上游大吉山鎢礦對(duì)河流的影響較大，黃田江、 龍逕河等下游河段受到礦區(qū)、 河段漁產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)藥、居民生活等的影響，污染比上游嚴(yán)重，與本文水質(zhì)分布結(jié)果大致相似[31-33]。

不足點(diǎn)：因采樣范圍較大，不能同一時(shí)間對(duì)水樣進(jìn)行提取， 不同的時(shí)間段水體中元素濃度會(huì)有差別；秋季日溫差較大，水溫對(duì)水體中元素濃度有一定的影響；采樣時(shí)間較長，對(duì)水樣沒有及時(shí)檢測；對(duì)河流上下游底泥沒有采樣檢測對(duì)比等。

只有平水期的水質(zhì)數(shù)據(jù)，沒有豐水期的水質(zhì)數(shù)據(jù)做對(duì)比，反映河流污染狀況不夠全面。

3 結(jié) 論

1） 桃江流域pH 值基本都在地表水標(biāo)準(zhǔn)范圍限值（6～9）內(nèi)，僅濂江4 個(gè)采樣點(diǎn)受周邊小型電站和釀酒廠排放未經(jīng)處理廢水的影響，水體中pH 值低于6，流域內(nèi)采樣點(diǎn)pH 值低于地表水標(biāo)準(zhǔn)范圍比例為2.4%；渥江和濂江pH 變化差異較大，變異系數(shù)高，太平江和黃田江pH 變異系數(shù)小， 黃田江水質(zhì)整體較好。 桃江流域76.6%的采樣點(diǎn)pH 值介于6.5～7.5 之間為中性。

2） 流域內(nèi)采樣點(diǎn)硝氮超出地表水標(biāo)準(zhǔn)范圍的比例為31.7%；其中，龍逕河硝氮污染超標(biāo)最嚴(yán)重且變異系數(shù)最大，超標(biāo)率為73.3%；其次超標(biāo)嚴(yán)重的是濂江，其超標(biāo)率為70.6%，略低于龍逕河；渥江硝氮含量平均值為10.561 mg/L，略高于地表水標(biāo)準(zhǔn)限值，超標(biāo)率為27.9%；桃江硝氮含量均值為6.729 mg/L，低于地表水標(biāo)準(zhǔn)限值，超標(biāo)率為26.6%，水質(zhì)污染狀況較好；黃田江只有一個(gè)采樣點(diǎn)受硝氮污染，超標(biāo)率僅為8.3%；太平江采樣點(diǎn)硝氮含量均未超標(biāo)，沒有受到硝氮污染。

3）根據(jù)《江西省地表水（環(huán)境）功能區(qū)劃登記表》對(duì)江西省內(nèi)河流水質(zhì)的劃分（Ⅱ～Ⅲ類），氨氮超標(biāo)率為100%； 具體劃分為氨氮含量處于Ⅲ～Ⅳ類水占比51.2%，Ⅳ～Ⅴ類水占比8.4%，劣Ⅴ類水占比39.9%。其中氨氮污染最嚴(yán)重的是龍逕河，所有采樣點(diǎn)氨氮含量均為劣Ⅴ類水；黃田江氨氮污染略低于龍逕河但依然嚴(yán)重，所有采樣點(diǎn)氨氮含量也為劣Ⅴ類水；桃江、濂江和渥江氨氮平均值均在Ⅳ～Ⅴ類水之間；太平江是受氨氮污染最輕的河流，處于Ⅲ～Ⅳ類水之間，水質(zhì)狀況較其他河流好。

4）根據(jù)單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)，桃江流域氮污染上游比下游嚴(yán)重；各河流污染程度大小順序?yàn)辇堔熀樱惧ソ军S田江＞干流＞渥江＞太平江。龍逕河和濂江流域范圍內(nèi)分布多個(gè)稀土礦區(qū)，受礦區(qū)的影響大，污染嚴(yán)重；黃田江受養(yǎng)殖和臍橙種大量植的影響，農(nóng)藥和化肥的大量施用對(duì)河流產(chǎn)生較大污染。