綜合水質(zhì)標識指數(shù)法在溫州山下河的應用

摘 要：采用水質(zhì)標識指數(shù)法對溫州山下河2011年6月至2012年6月的水質(zhì)進行評價，對橫瀆橋、光明小學橋、宏德橋、山下橋4個監(jiān)測斷面的水環(huán)境質(zhì)量進行分析比較，并考察各治理時期山下河的水環(huán)境質(zhì)量變化狀況，結果顯示，綜合水質(zhì)標識指數(shù)法能很好地確定水質(zhì)所屬級別、水質(zhì)現(xiàn)狀及與木環(huán)境功能區(qū)類別的差距。

關鍵詞：綜合水質(zhì)標識指數(shù)；山下河；治理

中圖分類號 X523 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）03-17-04

Comprehensive Water Quality Identification in Evaluation of Wenzhou Shanxia River

Yu Dingkun et al.

（East China Normal University ，Shanghai 200063，China）

Abstract：Comprehensive water quality identification index was employed in evaluating the water quality of Shanxia River in Wenzhou from June， 2011 to June， 2012. Water samples from four monitoring sections （Hengdu Bridge， Guangming Primary School Bridge， Hongde Bridge and Shanxia Bridge） were analyzed， and the water quality of Shanxia River along with the engineering restoration was investigated， providing theoretical basis and suggestions on the treatment and protection of urban river in Wenzhou.

Key words：Comprehensive water quality identification index；Shanxia river；Treatment

山下河地處溫州市區(qū)繁華地帶，毗鄰溫州市政務新區(qū)，屬溫瑞塘河水系，水體流向自西向東，河道西面與橫渡河相接，東段與蒲州橫河交匯，全長2 154m，目前河道寬度12～22m，水域面積2×104m2，水域容積3.175×104m3[1]。

山下河屬平原河網(wǎng)地區(qū)，水體流動緩慢，與外界交換量小，沿岸生活污水直排和漏排嚴重，沿河附近居民區(qū)生活垃圾污染率高，嚴重污染水體，常年黑臭，2010年3月山下河溶解氧0.10～0.30mL/g，氨氮達到31.73～39.90mL/g，COD達到128～304mL/g，多項指標超出了V類水標準，屬劣V類水體[2-3]，嚴重影響附近居民的生產(chǎn)生活，不能滿足溫州市經(jīng)濟發(fā)展的需要和區(qū)域生態(tài)環(huán)境功能定位，解決山下河河流污染問題迫在眉睫。為解決山下河日益嚴重的黑臭現(xiàn)象，由華東師范大學牽頭，依托國家“十一五”科技重大專項課題——《城市黑臭河道外源阻斷、工程修復與原位多級生態(tài)凈化關鍵技術研究與示范》（2009ZX07317-006），對溫州山下河分3個階段進行治理：截污疏浚（2011年6～10月）、增氧強化及生態(tài)浮床（2011年4～6月）、工程整改（2012年6～10月），以期有效抑制山下河的黑臭現(xiàn)象，為溫州城市河道的改善和治理提供借鑒和經(jīng)驗。

目前較常用的水質(zhì)評價方法有模糊指數(shù)法[4-6]、灰色評價法[7-9]、污染指數(shù)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價等方法[10-12]。山下河屬常年黑臭河道，一般的水質(zhì)評價方法雖能對河道總體水質(zhì)級別進行判定，但缺乏對河道黑臭的評斷。綜合污染標識指數(shù)法[13-15]在對水質(zhì)進行所屬級別評價的同時，對黑臭及黑臭嚴重程度的界定也更加準確和直觀。所以筆者選取綜合污染標識指數(shù)法對山下河2011年6月至2012年6月每月的山下河水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行水環(huán)境質(zhì)量綜合評價，通過分析不同治理時期水環(huán)境變化趨勢，以期為溫州市城市河道管理和綜合治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點 基于研究河道面積、形態(tài)、水流特點、閘道設置和水質(zhì)季節(jié)性變化等方面的考慮，在山下河設置4個采樣點進行采樣：S1-橫瀆橋、S2-光明小學橋、S3-宏德橋、S4-山下橋。采樣時間為2011年6月至2012年6月，每月監(jiān)測1次。水樣采自于河水水面下0.5m處，現(xiàn)場快速測出水溫、溶解氧指標，然后帶回實驗室放置冰箱內(nèi)，并在24h內(nèi)完成其他指標的測定。

1.2 綜合水質(zhì)評價方法 綜合水質(zhì)評價指數(shù)由1位整數(shù)和3位或4位小數(shù)組成，清晰地標識了綜合水質(zhì)類別、水質(zhì)情況、與水環(huán)境功能的比較等重要信息。

Iwq=X1· X2X3X4

①

式①中X1代表河流總體所屬類別；X2代表測試水質(zhì)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間中所處位置，可以清晰地比較同類水質(zhì)的優(yōu)劣；X3指在參與評價的水質(zhì)指標中，劣于水環(huán)境功能目標的單項指標個數(shù)；X4為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的差值。

（1）X1· X2的確定。

當水質(zhì)處在Ⅰ和Ⅴ類水之間時，相對一般水質(zhì)指標（溶解氧、pH、水溫除外）：

X1·X2=n+ρi-ρik下ρik上-ρik下×10

②

式②中：ρi為第i 項指標的實測濃度，ρik下≤ρi≤ρik上；ρik下為第i 項水質(zhì)指標第k 類水區(qū)間質(zhì)量濃度的下限值， k=X1 ；ρik上為第i 項水質(zhì)指標第k 類水區(qū)間質(zhì)量濃度的上限值， k = X1。

對于溶解氧：

X1·X2=n+ρDOk上-ρDOρDDk上-ρDO下×10

③

式③中：ρDO為溶解氧的實測質(zhì)量濃度；ρDOk上為第k類水中溶解氧質(zhì)量濃度高的區(qū)間邊界值， k=X1 ；ρDOk下為第k 類水中溶解氧質(zhì)量濃度低的區(qū)間邊界值， k=X1。

當水質(zhì)劣于或等于Ⅴ類水時，對于一般指標（溶解氧、pH、水溫除外）

X1·X2=6+ρi-ρis上ρis上

④

式④中：ρis上為第i 項指標Ⅴ類水質(zhì)量濃度上限值。

對于溶解氧：

X1·X2=6+ρDOs下-ρDOρDOs下m

⑤

式⑤中：ρDO為溶解氧實測質(zhì)量濃度；ρDO5下為溶解氧Ⅴ類水質(zhì)量濃度下限值，ρDO5下= 2.0mgL ； m 為計算公式修正系數(shù)，研究中取m=4。

（2）X3的確定：X3即為實測的所有水質(zhì)指標未達到水環(huán)境功能區(qū)目標的個數(shù)。

（3）X4的確定：X4則說明綜合水質(zhì)所屬的水環(huán)境標準類別與水環(huán)境功能區(qū)類別的差值，溫州市山下河的水環(huán)境功能區(qū)類別為Ⅲ類水。

1.3 綜合水質(zhì)評價指標的選擇 目前常用水質(zhì)評價中使用率較高的指標有DO、氨氮、CODcr，采用的頻率分別為90%、70%、50%[16]，水體中的有機氮通過氨化作用轉(zhuǎn)化成氨氮，在整個過程中會消耗水中大量的氧氣，從而使水質(zhì)變壞。DO是顯示水體好壞的關鍵性指標，在污染的水體中消耗氧氣的速率大于從空氣中吸收氧氣的速率，就會造成DO不斷降低，從而引起厭氧菌的大量繁殖，導致水體發(fā)臭[17]。有機污染物進行生物化學作用也是導致水體發(fā)臭的重要原因[18]。水中S2-與重金屬結合形成的物質(zhì)是水質(zhì)黑臭的主要致黑物質(zhì)，富營養(yǎng)化指標TP也被提出是河道黑臭的影響因素[18]。

2 結果與分析

研究期間河水溫度12.4～30.9℃，S1、S2、S3的最高溫度均在7月份，平均溫度達到30.7℃，S4的最高溫度現(xiàn)在9月份，為30.9℃。4個采樣點的最低溫度均發(fā)生在3月份，平均氣溫為12.5℃。

由圖1可見，山下河各監(jiān)測斷面中，COD污染指數(shù)在截污疏浚末期及增氧強化的初期出現(xiàn)了峰值，S1與S4監(jiān)測點總體波動不大，各監(jiān)測點在1a的監(jiān)測內(nèi)指數(shù)有所波動，但整體變化不大。

圖1 COD標識指數(shù)月變化

圖2 TP標識指數(shù)月變化

如圖2所示，S1、S2與S3監(jiān)測斷面的TP污染指數(shù)值及變化趨勢較相近，總體波動較為平緩。在截污疏浚時污染指數(shù)值總體上揚，當進行到增氧強化階段時，TP污染指數(shù)值呈逐漸降低的趨勢，但到2012年4、5月份的時候，污染指數(shù)又開始回升，說明整治階段對TP的去除不太理想。S4監(jiān)測斷面一整年的波動較大， TP污染指數(shù)大都高于本底值，雖然從2011年11月份開始，TP污染指數(shù)不斷下降，但X1X2一直大于7仍屬于劣V類并且黑臭的水類。經(jīng)過1a的治理，S1和S2指數(shù)降到了7以下，治理取得初步效果，但S3與S4則未達到預計目標，尤其是S4的TP污染指數(shù)從2011年的7.72上升到10.04。

如圖3所示，山下河各斷面全年的硫化物污染指數(shù)波動較大，但其污染指數(shù)不是很高，其中S2與S3在增氧強化及生態(tài)浮床階段降到了相當?shù)偷奈恢貌⑶也▌硬淮蟆Ｕf明這2個斷面的去硫效果有明顯提高，對比各個治理階段平均硫化物污染指數(shù)，隨著工程的逐步實施，硫化物污染指數(shù)不斷減小，尤其是從截污疏浚到增氧強化階段，污染指數(shù)的降低非常明顯，治理效果顯著。

圖3 硫化物標識指數(shù)月變化

圖4 氨氮標識指數(shù)月變化

由圖4可知，S4的氨氮略高于其他3個監(jiān)測點，S1、S2以及S3的氨氮指數(shù)較為穩(wěn)定，各監(jiān)測點的變化規(guī)律較為一致，總體呈波動變化，氨氮指數(shù)的峰值均出現(xiàn)截污疏浚最后階段。氨氮指數(shù)最低值大都出現(xiàn)在10月份，表明增氧強化與生態(tài)浮床階段初期對氨氮的去除達到良好的效果，隨時間推移氨氮指數(shù)有所上升，但通過整改調(diào)控，氨氮指數(shù)又回落達到一個基本穩(wěn)定的狀態(tài)。9月份河水氨氮的升高可能是由于底泥疏浚造成河流沉積物的氮礦化釋放作用增強造成的。

在圖5中，DO指數(shù)最高值出現(xiàn)在2011年6月或7月，為截污疏浚的初期階段，S1、S2、S3的最低DO污染指數(shù)均出現(xiàn)在2011年11月份，而山下橋出現(xiàn)在2011年12月份， S2與S3的變化趨勢較相似，在示范工程進行到增氧強化及生態(tài)浮床階段，DO污染指數(shù)大幅度降低，隨著時間推移，DO污染指數(shù)有所提高，但經(jīng)過工程整改DO的污染指數(shù)保持穩(wěn)定沒有繼續(xù)提高，示范工程治理效果得以保持。因為S1采樣點附近有一座依河而建的菜市場，雖然針對菜市場的漏排做出了整改，并得到很大改善，但是人為的傾倒垃圾仍屢禁不止，所以S1的DO污染指數(shù)在增氧強化及生態(tài)浮床階段得到改善，但仍有較大波動，最終的效果不甚理想。

圖5 DO標識指數(shù)月變化

圖6 綜合水質(zhì)標識指數(shù)月變化

19卷03期余定坤等 綜合水質(zhì)標識指數(shù)法在溫州山下河的應用如圖6所示，S2與S3的綜合污染指數(shù)較為接近，在截污疏浚階段，污染指數(shù)呈波動狀態(tài)，進入增氧強化和生態(tài)浮床階段后，污染指數(shù)平穩(wěn)下降。各監(jiān)測點2012年6月的綜合污染指數(shù)對比2011年6月的指數(shù)發(fā)現(xiàn)，S1、S2，S3水質(zhì)變化明顯，均由黑臭河水變?yōu)楦粻I養(yǎng)化水體，尤其是S2的污染指標超標數(shù)從4個減少到2個。S4采樣點2011年6月和2012年6月所算污染綜合指數(shù)相同，并且在1a期間，污染指數(shù)多次呈上揚趨勢，治理效果不明顯，經(jīng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)可能是S4采樣點對面有一個嚴重黑臭的死水池塘，該死水池塘地勢較高，黑臭河水經(jīng)常滲透到山下橋，污染山下河水體，影響治理效果。經(jīng)過1a的治理，S1、S2、S3監(jiān)測斷面的綜合污染指數(shù)都下降到7以下，河水從劣V類且黑臭降到了劣V類但不黑臭。

3 結論

（1）綜合水質(zhì)標識指數(shù)法很好地確定了水質(zhì)所屬級別、水質(zhì)現(xiàn)狀及與水環(huán)境功能區(qū)類別的差距。

（2）綜合水質(zhì)標識指數(shù)法在對水質(zhì)類別評價的同時也引入了對黑臭現(xiàn)象的評價，更能精確評價溫州市山下河道的現(xiàn)狀。

（3）通過以上分析得知，山下河治理工程對山下河的污染取得了一定的治理效果，基本上去除了黑臭現(xiàn)象，但個別指標在整改階段出現(xiàn)的反復現(xiàn)象說明山下河的整治還需要更長的時間，投入更多的精力。

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（責編：徐世紅）