江苏省位于长江、淮河两大流域下游，在水系上属于典型平原河网区，水资源丰富。省域内湖泊众多，水网密布，降雨充沛，水域面积占总面积的17% ^[1]。随着社会经济的快速发展和城镇化带来的人口大量聚集，导致城镇生活污水和工业废水大量排放及农村农药化肥过度施用，在不同程度上给其地表水环境带来污染负担^[2]。古泊善后河是苏北地区行洪排涝的骨干河道，也是江苏省“两纵五横”干线航道网中宿连航道、连申线航道的重要组成部分，具有防洪、排涝、供水、灌溉、航运等综合功能^[3]。河流全长89.9 km，河宽50~160 m，流域面积1 230 km²，西起宿迁市沭阳县，流经连云港海州区、徐圩新区及灌云县后汇入东海^[4]。河流的南北两岸共有支流69条，多为闸坝控制或地涵联通，是农业灌溉引排两用河道。其中宿迁境内支流34条，连云港境内支流35条。

古泊善后河为连云港市徐圩新区唯一的集中式供水水源地及徐圩新区送水工程的送水骨干河道，河道沿岸分布大量农田灌区和多座乡镇水厂取水口，所以其水环境质量与当地居民生产生活用水安全有着密切关系^[5]。近年来，受沿线污染汇入影响，河道水质超标事件时有发生。现以苏北地区古泊善后河为研究对象，采用水质指数法(WQI)评价水质污染特征，确定主要污染指标；通过加密监测，调查分析污染来源，为开展水环境治理提供方向及技术支撑。

1 研究方法 1.1 监测点位

国家和省级地表水环境质量监测网在古泊善后河均设有控制断面，在宿迁和连云港交界处设有李套渡口断面，河道末端连云港境内设有善后河闸断面，每月开展1次例行监测。2020年10月，采用加密监测方法布设点位调查河流污染来源^[6-7]，在古泊善后河沿线75 km范围内共布设监测点位72个，其中干流14个(点位编号为A1—A14)、支流监测点位48个(点位编号为B1—B48)，并对3个养殖区、2个农田沟渠、3个闸口、2个典型企业排污口下游进行抽测(点位编号为C1—C10)。加密监测点位设置见图 1。

1.2 监测指标及方法

例行监测指标为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)^[8] 表1中除水温、粪大肠菌群和总氮以外的21项指标，包括：pH值、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD_Mn)、化学需氧量(COD_Cr)、五日生化需氧量(BOD₅)、氨氮、总磷(TP)、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、铬(六价)、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂和硫化物。加密监测指标选取COD_Mn、TP两项指标。

例行监测和加密监测采样方法均按照《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T 91—2002)^[9]执行。例行监测样品分析方法采用相关指标的国家标准方法，加密监测样品分析方法采用《水质高锰酸盐指数的测定》(GB 11892—89)和《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》(GB 11893—89)。例行监测和加密监测均按照相关标准要求开展质量保证和质量控制措施。

1.3 数据来源

水质污染特征评价采用的监测数据来源于2016—2020年国家和省级地表水监测网组织开展的例行监测，监测时间为每月上旬。污染来源调查数据来源于2020年10月开展的一次加密监测。

1.4 水质污染特征评价方法

采用WQI法评价古泊善后河水质污染状况^[10]，WQI越小说明地表水环境质量越好。水质指标标准限值执行《GB 3838—2002》地表水Ⅲ类标准。先计算单项指标的水质指数，再取其加和值计算河流的水质指数(WQI_河流)。低于检出限的项目，按照1/2检出限值参加计算各单项指标浓度的算术平均值。

1.4.1 单项指标的水质指数

用各单项指标的浓度值除以该指标对应的地表水Ⅲ类标准限值，计算出单项指标的水质指数，计算公式见式(1)，DO的水质指数计算公式见式(2)，pH值的水质指数计算公式见式(3)—(4)。

$ {\rm{WQI}}(i) = \frac{{C(i)}}{{{C_{\rm{s}}}(i)}} $

(1)

式中：C(i)——第i个水质指标的质量浓度，mg/L；C_s(i)——第i个水质指标在《GB 3838—2002》中的地表水Ⅲ类标准限值，mg/L；WQI(i)——第i个水质指标的水质指数。

$ {\rm{WQI(DO)}} = \frac{{{C_{\rm{s}}}({\rm{DO}})}}{{C({\rm{DO}})}} $

(2)

式中：C(DO)——溶解氧的质量浓度，mg/L；C_s(DO)——溶解氧的地表水Ⅲ类标准限值，mg/L；WQI(DO)——溶解氧的水质指数。

如果pH值≤7时，计算公式为：

$ {\rm{WQI(pH)}} = \frac{{7.0 - C({\rm{pH}})}}{{7.0 - C\left( {{\rm{p}}{{\rm{H}}_{{\rm{sd}}}}} \right)}} $

(3)

如果pH值＞7时，计算公式为：

$ {\rm{WQI(pH)}} = \frac{{C({\rm{pH}}) - 7.0}}{{C\left( {{\rm{p}}{{\rm{H}}_{{\rm{su}}}}} \right) - 7.0}} $

(4)

式中：C(pH)——pH值测定值；C(pH_sd)——《GB 3838—2002》中pH值的下限值；C(pH_su)——《GB 3838—2002》中pH值的上限值；WQI(pH)——pH值的水质指数。

1.4.2 河流的水质指数

根据各单项指标的WQI，取其加和值即为河流的WQI，计算公式见式(5)。

$ {\rm{WQ}}{{\rm{I}}_{{\rm{河流}}}} = \sum\limits_{i = 1}^n {{\rm{W}}} {\rm{QI}}(i) $

(5)

式中：WQI_河流——水质指数；WQI(i)——第i个水质指标的水质指数；n——水质指标个数。

2 水质污染特征评价结果分析 2.1 水质指标

根据2016—2020年古泊善后河历史水质监测数据，计算21项水质指标年均值，各单项指标的水质指数及大小排序见图 2。由图 2可见，COD_Mn、TP、COD_Cr、氟化物和BOD₅的水质指数相对偏高，根据WQI的评价方法，这5项水质指标是影响古泊善后河水质的主要污染指标。

2.2 逐年水质变化趋势

2016—2020年古泊善后河逐年水质指数计算结果见图 3。由图 3可见，水质指数波动变化较大，但总体呈不断下降趋势。2016—2017年水质指数略有上升，2018年水质指数大幅下降并达到最低值，2019年水质指数小幅上升后于2020年出现回落。

2.3 逐月水质变化趋势

计算2016—2020年古泊善后河逐月水质指数，结果见图 4。

由图 4可见，7, 8月水质指数显著升高，其余月份水质指数及波动变化相对较小。每年7, 8月该地区进入汛期，地表污染物被冲刷进河流支浜，导致河流水质下降，符合古泊善后河7, 8月水质指数升高的分析结果。

3 污染来源调查结果分析

根据2016—2020年古泊善后河监测数据的水质指数评价分析结果，选取影响最大的2项指标COD_Mn和TP为本次古泊善后河污染来源调查监测指标。

3.1 干流调查结果

古泊善后河干流沿程共布设监测点位14个，其中宿迁段布设点位4个，连云港段布设点位10个，干流监测点位COD_Mn和TP调查监测结果见图 5(a)(b)。

由图 5可见，在调查期间，古泊善后河干流全线水质均达《GB 3838—2002》Ⅲ类标准，各点位平均ρ(COD_Mn)为4.4 mg/L，ρ(TP)为0.145mg/L。其中，干流宿迁段起始点位A1的ρ(COD_Mn)和ρ(TP)分别为3.8，0.107 mg/L，终止点位A4的ρ(COD_Mn)和ρ(TP)分别为4.8，0.144 mg/L，升幅分别为26.3%，34.6%；干流连云港段起始点位A4的ρ(COD_Mn)和ρ(TP)分别为4.8，0.144 mg/L，终止点位A14的ρ(COD_Mn)和ρ(TP)分别为4.9，0.148 mg/L，升幅分别为2.1%，2.8%。分析结果显示，在调查期间，古泊善后河干流沿线各点位水质均处于Ⅲ类，但沿程COD_Mn和TP指标浓度分别升高28.9%，38.3%，其中宿迁段COD_Mn和TP两项指标浓度升幅较连云港段分别高24.2和31.8个百分点。

3.2 支流调查结果

古泊善后河沿线支流共布设监测点位48个，其中宿迁段布设点位20个，覆盖宿迁段所有支流的58.8%；连云港段布设点位28个，覆盖连云港段所有支流的80.0%，支流监测点位COD_Mn和TP调查监测结果见图 6(a)(b)。支流各点位平均ρ(COD_Mn)为5.2 mg/L，ρ(TP)为0.257 mg/L，分别较干流高18.2%和77.2%。由图 6可见，古泊善后河宿迁段ρ(COD_Mn)和ρ(TP)超Ⅲ类的支流监测点位有7个，分别为B9、B10、B11、B15、B18、B19和B20，超Ⅲ类支流点位数占宿迁实测支流点位数的35%，其中B10和B18 ρ(COD_Mn)超Ⅲ类，B9、B15和B20 ρ(TP)超Ⅲ类，B11和B19 ρ(COD_Mn)和ρ(TP)均超Ⅲ类；连云港段超Ⅲ类支流监测点位有4个，分别为B24、B25、B35和B39，超Ⅲ类支流点位数占连云港实测支流点位数的14.3%，其中B24和B35 ρ(COD_Mn)超Ⅲ类，B25和B39 ρ(COD_Mn)和ρ(TP)均超Ⅲ类。分析结果显示，支流水质整体劣于干流水质，水质超Ⅲ类比例为22.9%，其中宿迁段支流水质超Ⅲ类比例较连云港段支流高20.7个百分点；污染严重的支流点位主要有B11、B25和B39，水质劣于Ⅴ类，占支流点位的6.3%。

3.3 主要污染来源调查结果

古泊善后河汇水范围内以农业种植区为主，沿线分布有多个乡镇，无大型工业园区，仅有零散分布的少量小型工业企业，沿河有小规模水产养殖区。本次调查为非农业排水期，对古泊善后河沿线3个养殖区、2个农田沟渠、3个闸口、2个典型企业排污口下游进行抽测，COD_Mn和TP监测结果见图 7(a)(b)。由图 7可见，养殖区C2和C3监测点位的ρ(COD_Mn)和ρ(TP)均超Ⅲ类，养殖区监测点位水质超Ⅲ类比例为66.7%；农田沟渠C4和C5的ρ(COD_Mn)均超Ⅲ类，C5的ρ(TP)略超Ⅲ类，农田沟渠监测点位水质超Ⅲ类比例为100%；除闸口C8的ρ(TP)略超Ⅲ类外，其余闸口监测点位水质指标均达Ⅲ类，闸口监测点位水质超Ⅲ类比例为33.3%；C9、C10代表的典型企业排污口下游点位水质均达Ⅲ类。

结合区域产业分布情况、水质监测结果和现场调查情况分析得出：支流中水质劣于Ⅴ类的B11、B25和B39共3个点位均流经了生活污水直排的乡镇聚集区，乡镇生活源是持续影响古泊善后河水质的主要原因；开展抽测的农田沟渠和养殖区水质较差，每年汛期大量降水将高浓度的农田退水和养殖排水连同平时淤积在沟渠支流的地表污染物迅速冲刷进入干流，是导致古泊善后河汛期水质显著下降的重要原因。

4 结论

(1) 采用水质指数法评价2016—2020年古泊善后河水质污染特征，结果显示水质波动变化较大，汛期降雨对水质下降影响明显，COD_Mn、TP、COD_Cr、氟化物和BOD₅是影响古泊善后河水质的主要污染指标。

(2) 选取COD_Mn、TP两项指标开展加密监测，古泊善后河干流沿线各点位水质均处于Ⅲ类，但污染物浓度有明显升高，其中宿迁段升幅高于连云港段，全河ρ(COD_Mn)升幅为28.9%，宿迁段、连云港段升幅分别为26.3%、2.1%；全河ρ(TP)升幅为38.3%，宿迁段、连云港段升幅分别为34.6%、2.8%；古泊善后河支流水质整体劣于干流水质，水质超Ⅲ类比例为22.9%，其中宿迁段、连云港段支流水质超Ⅲ类比例分别为35%、14.3%，另有6.3%的支流点位污染较重，水质劣于Ⅴ类。

(3) 古泊善后河沿线部分乡镇存在生活污水直排现象，乡镇生活源是持续影响古泊善后河水质的主要原因；同时，每年汛期大量降水将农田退水和养殖排水连同大量平时淤积在沟渠支流的地表污染物迅速冲刷进入干流，是导致古泊善后河汛期水质显著下降的重要原因。