深圳市布吉河枯水期的水質特征

楊 波,汪誠文,陳 雯,鄒 斌

(1.清華大學環境科學與工程系,北京 100084;2.深圳市水污染治理指揮部辦公室,廣東深圳 518036)

深圳河是深圳市重點治理的污染河流之一。深圳河自東向西,先后接納了布吉河、福田河、新洲河等支流的來水。這幾條支流河道水質影響到深圳河的整體水質。其中作為深圳河重要支流的布吉河發源于深圳市北部,流經布吉鎮及羅湖區,再沿鐵路線抵人民橋,最后與深圳河交匯于漁民村,流域面積63.41km2,干流河段9.67km[1]。作為重要支流的布吉河,其水質狀況已經成為影響深圳河水質的重要因素之一。

2005年前,布吉河沿岸有較多排污企業,這些企業不停地向布吉河排放污水,同時,還有多個垃圾中轉站(屋)、公共廁所和養殖場等嚴重污染河流。后經近幾年治理,布吉河流域內有生產性廢水排放的企業逐漸減少,生活污水則成為布吉河水的主要來源。根據《深圳年鑒(2006)》資料,布吉轄區總人口近120萬,其中戶籍人口11.83萬,暫住人口108萬,全鎮共有工業企業1500多家,造成布吉河污染的原因比較復雜,主要原因為污水管網建設極不完善。大多數企業和住宅小區雖已建成了分流制排水系統,但因為市政污水收集、處理系統不完善,故污水最終又排入布吉河。

近年來布吉河水日益發黑發臭,尤其是枯水期河流水質下降明顯,但是有關布吉河水污染狀況的探討和研究很少。為了更好地了解目前布吉河水體進入深圳特區前的水質污染情況,筆者在布吉河的枯水期對布吉河粵寶電子公司斷面進行連續水質監測,并對監測結果進行了分析和評價,為布吉河水體的污染治理提供基礎資料。

1 水質指標監測與分析評價方法

1.1 監測指標和取樣點位置

水質監測項目的分析方法選用的是GB3838—2002《地表水環境質量標準》中規定的基本項目分析方法,于2007年12月～2008年3月枯水期對布吉河進行水質監測,選取5項比較重要的監測指標COD、BOD、NH3-N、TN和TP進行水質評價分析。水樣監測點布設于水流平穩、水質較均勻的粵寶電子公司附近斷面,該斷面距離進入深圳特區的清水河小關僅200m左右。

1.2 評價方法

綜合污染指數評價方法采用單因子評價法結合內梅羅污染指數法[2]。該方法突出污染指數最大的特征污染物對地表水環境質量的影響和作用,是當前國內外進行綜合污染指數計算的最常用方法之一。

參照GB3838—2002《地表水環境質量標準》Ⅴ類水質標準限值(表1),進行內梅羅綜合污染指數計算。內梅羅水質指數污染等級劃分標準見表2。

表1 內梅羅水質指數污染等級劃分標準

單因子污染指數采用如下公式[3]:

綜合污染指數采用內梅羅綜合指數法:

式中:P為綜合評價指數;Pi為第i種污染物的單因子指數;Pimax為最大污染物的單因子指數。ρi為第i種污染物的測定值;ρ為GB3838—2002《地表水環境質量標準》中參照Ⅴ類水質標準限值。

表2 GB3838—2002《地表水環境質量標準》有關指標

2 結果與討論

2.1 布吉河水質主要污染指標監測

關于布吉河水質的資料較少,了解到珠江水利委員會曾于2005年進行了包括布吉河在內的水質現場調查,其中位于羅湖區布吉河的人民橋斷面是匯入深圳河后最近的一個斷面,其各水質指標超標嚴重[3]。人民橋斷面是布吉河匯入深圳河前的水質監測斷面,可以參考此斷面對比布吉河的原有水質指標進行初步對比和評價(表3)。

表3 布吉河水質初步評價 mg/L

對照布吉河人民橋斷面2002年和2003年各水質指標,2007～2008年枯水期布吉河粵寶電子公司斷面的水質監測結果除TP外,其余指標均有不同程度的升高。生活污水中氮的主要存在形態是有機氮和NH3-N,所以有機氮和NH3-N是TN構成中最大的部分,其中NH3-N占70%左右,亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮不作為構成TN的主要成分。雖然沒有2002年和2003年的TN指標,但從NH3-N指標來推斷目前布吉河水TN指標也會高于2002年和2003年。由表3可見,布吉河水體的NH3-N呈不斷增加的趨勢,TP呈不斷下降的趨勢。COD和BOD 2003年比2002年有了下降后,目前又有明顯升高。總體來看,布吉河水體遭受生活污水的污染,并呈逐漸加重的趨勢。

根據布吉河粵寶電子公司斷面的水質監測結果進行內梅羅指數計算,結果見表4。由表4可見,除了TP的內梅羅指數在5以下,尚屬于重污染外,其余水質指標指數均在5以上,屬于嚴重污染。其中TN最大達到18.54,NH3-N達到13.37,氮成為首要污染物。

表4 布吉河水質內梅羅水質指數

2.2 布吉河水質主要污染指標日變化規律

在通過水質監測了解了枯水期布吉河水質的基本特征后,筆者又進行了一天中不同時間段的瞬時水質變化規律分析,以期能夠對水質變化規律有更深入的了解。

全天24 h、間隔為1 h的水樣監測結果表明:COD和BOD的日質量濃度變化趨勢規律具有一定的相似性,沒有明顯的峰谷值(圖1);NH3-N和TN的日濃度變化規律具有很好的相似性,變化趨勢比較一致(圖2);TP也有比較一致的變化趨勢,有比較明顯的峰谷值(圖3)。

圖1 COD和BOD日質量濃度變化趨勢

圖2 TN和NH3-N日質量濃度變化

從圖1可知,COD和BOD的日質量濃度變化趨勢規律具有一定的相似性,一般COD的較高的時刻BOD也比較高,但從整體變化來看,沒有呈現出峰值和谷值時刻。COD日質量濃度變化范圍為144.3～223.1mg/L,BOD日質量濃度變化范圍為62.5～103.5mg/L,ρ(BOD)/ρ(COD)為 0.45,可生化性較好,表明布吉河水已經成為低濃度的城市污水,不具備河流水質的基本特征。

圖3 TP日質量濃度變化

從圖2可知,NH3-N和TN的日質量濃度變化規律具有很好的相似性,NH3-N和TN變化趨勢比較一致。NH3-N和TN濃度從凌晨3:00左右逐漸走低,在早上8:00處于最低谷,然后濃度逐漸上升,至14:00左右達到峰值,略有下降后再繼續升高至24:00。NH3-N日質量濃度變化范圍在18.2～29.1 mg/L之間,TN日質量濃度變化在26.2～40.4mg/L之間。結果表明,已經成為低濃度城市污水的布吉河水氮素的污染非常嚴重,過多的氮素肯定會影響到深圳河和深圳灣的富營養化狀況,治理布吉河的氮素污染非常緊迫。

從圖3可知,TP日質量濃度變化規律與NH3-N和TN質量濃度變化有很好的相似性,趨勢有峰谷值。總體上TP濃度在早上8:00左右處于最低谷,然后質量濃度逐漸上升,至15:00左右達到峰值,在夜晚 1:00也有峰值。TP日質量濃度變化在0.99～1.93mg/L之間。TP的日變化特征與NH3-N和TN的變化規律有較強的同步性,但是峰值大約推遲1h左右。水體磷濃度與排放到水體中的生活污水排放量呈正相關,接納生活污水量大的水體TP濃度較高,反之相對較低。生活污水中,合成洗滌劑、人類的排泄物、食物污物都含有大量的磷,但仍以含磷合成洗滌劑為主要來源。據推測下午和夜晚1:00出現峰值與白天人們的日常生活和布吉夜生活比較豐富有關。布吉河的TP質量濃度與2002年和2003年比較呈現不斷下降的趨勢,估計與深圳市逐步推廣使用無磷合成洗滌劑有關,顯示深圳市在防止水體富營養化化方面做出了相當大的努力。

從以上分析來看,布吉河已經遭受嚴重污染,且水質變化規律已經與人們的生活和生產相關,布吉河道已經成為深圳布吉居民生活污水的“下水道”,水質污染特征與市民的生活習慣密切相關。

3 結 論

a.從2007年布吉河粵寶電子公司斷面的水質監測結果來看,處于枯水期的布吉河水遭受了嚴重污染,對比布吉河人民橋斷面2002年和2003年水樣監測結果,除TP有所降低外,布吉河水質污染呈現加重的趨勢。參照GB3838—2002《地表水環境質量標準》Ⅴ類水質標準限值,進行內梅羅綜合污染指數計算,布吉河水質除了TP內梅羅指數在5以下,屬于重污染外,其余水質指標指數都在5以上,屬于嚴重污染。其中TN最大達到18.54,氮成為重要污染物,是嚴重的劣Ⅴ類水質。

b.探討了布吉河水質指標變化規律,時間間隔為1h,經小時平均后的COD和BOD日濃度變化趨勢無明顯峰谷值,可生化性較好,表明布吉河水主要來源于生活污水,已經成為低濃度城市污水。NH3-N和TN的日濃度變化規律均具有很好的相似性,NH3-N和TN變化趨勢有比較明顯的峰谷值。TP的日濃度變化規律與NH3-N和TN濃度變化有很好的相似性,趨勢也有較明顯的峰谷值,但是與NH3-N和TN的變化規律的峰谷值推遲1h左右。

[1] 宋繼琴,陳海川,翟艷云.布吉河流域污水截流倍數與河流水質關系研究[J].中國農村水利水電,2006(8):27-29.

[2] 張孟威,康德夢.環境問題的數學解法及計算機應用[M].北京:中國環境科學出版社,1989:67.

[3] 劉寧,呂銳鋒.深圳河灣水污染水環境治理[M].北京:中國水利水電出版社,2006:12.