淺析利用現代化監測手段調查河流水質pH 超標的經驗和對策

李玉璞

（大連市生態環境事務服務中心，遼寧 大連116023）

1 概述

近年來，大連市境內某河流的部分河段持續出現pH 值超過9.0 的情況，水質按照《地表水環境質量標準》評價為劣V 類[1]。雖然該河流pH 值在歷史上偶爾出現過超標現象，但是枯水期連續超標，甚至在冬季寒冷季節出現，在北方地區極為少見。這對環境監測和環境管理造成了極大困擾。對此情況，大連市環境監測中心通過以下幾方面開展了詳細調查。

2 調查過程

2.1 調查背景。2018 年10 月至2019 年4 月，大連市境內某條河流部分河段連續出現pH 大于9 的現象，根據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）評價為劣Ⅴ類。為查明原因并提出解決對策，大連市環境監測中心根據現場調研和監測結果，制定調查方案，開展調查工作。

2.2 排位口排查。監測人員利用遙感手段，通過高分影像篩選出69 個疑似排污點位，包括排污溝渠、排污管道、排污口、入河支流等；結合歷史監測情況，篩選出12 個河流斷面。現場監測人員對疑似排污點位和河流斷面進行現場核查后，排除掉解譯錯誤、雨水排放口、泄洪排放口及無水斷流等點位，最終確認20 個監測點位。監測人員同時對河段兩岸的排污企業進行調查，發現排污企業沒有產生堿性廢水的工藝流程；對排污企業的排水進行了監測，也未發現排水有pH 超標的情況。

2.3 自然背景調查

2.3.1 水文地質。對河段上游及附近地層水文地質條件開展調研，主要構造為中生代的花崗巖、花崗閃長巖，下游河道底層為細砂、砂礫和二長花崗巖組成，巖層出水pH 值基本呈中性，說明其原生地質構造與pH 值超標相關性不大。

2.3.2 土壤。對河道周邊土壤進行多點采樣分析，土壤浸出液pH 值范圍6.06-8.48，說明該河段pH 值超標與土壤相關性不大。

2.3.3 地下水。該地區地下水為基巖裂隙水，下游河道為松散巖類孔隙水。根據資料顯示，天然狀態下，花崗巖類基巖裂隙水pH 值由中性偏酸至中性偏堿，調查結果顯示，地下水的pH值范圍6.3～7.2，說明pH 值超標與地下水匯入相關性不大。

2.3.4 沉積物。采集該河段上游至下游多個地段的沉積物進行分析，浸出液基本為中性，pH 范圍6.68～7.11，說明水質pH超標與沉積物相關性不大。

2.4 水質調查。在排除了堿性廢水排放和自然背景原因后，監測人員重新對該河流進行了按段布點，并進行了擴項監測，監測項目包括透明度、流速、濁度、水溫、浮游植物、葉綠素、溶解氧、總磷、總氮、化學需氧量和沉積物分析等。通過監測結果發現以下幾點：

（1）pH 超標河段上下多個點位的浮游植物個體總數均較高，浮游植物個體總數約在7×106～1.4×107個/升之間，已超過《水華遙感與地面監測評價技術規范》（征求意見稿）輕度水華標準（超過2.0×106個/升即可判定輕度水華），且優勢種占比均在90%以上，優勢種均為硅藻門小環藻屬(Cyclotella sp.)[2]。

（2）pH 超標河段上下多個點位的葉綠素a 濃度均較高，葉綠素a 濃度在21～46μg/L 之間。

（3）溶解氧數值異常偏高，最高點可達到18.8mg/L。

（4）監測點位總氮濃度較高，總磷超標現象較普遍，化學需氧量（CODcr）也有多個點位超標。

據資料顯示，浮游植物硅藻門適宜在低溫中繁殖生長。當地氣象臺提供氣象數據顯示當進入枯水期，在2018 年11 月～2019 年3 月期間天氣晴好，光照充足，氣溫與往年同期相比稍高，而pH 值超標河段監測數據顯示水溫長期保持在4～10℃。硅藻門小環藻屬能夠耐受較低的溫度，適宜在冬季流速緩慢的水體中生長。當水體中氮磷濃度、水溫、光照條件滿足要求，小環藻便會大量繁殖，造成水華[3]。

根據以上結果，通過查詢相關文獻，確定由于浮游植物大量繁殖，光合作用使水里的CO2迅速減少，打破水中原有碳酸鹽平衡，造成水體pH 升高，同時浮游植物大量繁殖釋放出氧氣，導致水中溶解氧異常偏高[4]。反應方程式如下[5]：

2.5 水質自動監測車連續監測。水華的發生誘因之一是水體中含有大量適合浮游植物迅速繁殖的氮、磷和營養鹽等[6]。水質監測結果顯示，該河段的化學需氧量（CODcr）、總磷、總氮的濃度較高。原因可能由于該河段上游下游均有攔河壩存在，攔河壩閘門封閉，而河道在此處變寬，水流在此處流速變緩，水體交換性變差，上游匯水帶來的污染物在此處沉降。但是污染物濃度過高，則附近極有可能有污染源排放。為確定排放源，大連市環境監測中心在發生水華河段臨近的支流入河處放置水質監測車，對pH、化學需氧量（CODcr）、總磷、氨氮和總氮項目進行連續監測，這些項目在某個區域和某個時間段存在濃度異常變化規律，表明可能有污染源在偷排。結合人工采樣和排查，并用監測車現場分析，逐步縮小了排查范圍，最后確定兩家水產企業存在超標排放現象，采集排污口水樣監測分析結果化學需氧量（CODcr）、總氮和總磷均超標。至此，原因基本查明，兩家超標排放企業的排污口均處于pH 超標河段上游，長期排放的污染物匯入下游，枯水期下游河道水量大幅減少，水流變緩，不利于污染物的稀釋擴散，超標排放的氮磷提供了充足的營養，結合適宜的水溫、光照、流速等條件，為浮游植物的大量繁殖提供了有利條件[7]。大連市環境監測中心即時將監測結果報送相關環境管理部門，待下一步處理。

3 結論

綜上所述，本次調查在排除了排污單位排放堿性廢水和水文地質條件、土壤、地下水、沉積物等相關因素后，使用遙感解譯、現場核查、水質監測、水生生物監測及水質自動監測車連續監測等多種現代化監測手段查明，該河段水體流動性差，自身凈化能力弱；企業排污導致化學需氧量（CODcr）、總氮、總磷等項目濃度較高，營養鹽豐富；攔河壩導致水流緩慢，溫度、光照等因素適宜致使浮游植物大量繁殖，造成水體pH 值超標。在對該問題進行仔細認真研究后，提出以下對策和建議：

（1）繼續加強河段上游的的監控和監測，隨著氣溫的升高和降水的增多，整體河道水量增加，污染物化學需氧量（CODcr）、總氮及總磷的濃度會有所下降；而浮游植物硅藻門小環藻屬大量繁殖后也將進入衰退期，該河段pH 將呈下降趨勢，但需警惕其他種屬的浮游植物在合適的條件下再度爆發從而造成pH 值超標[8]。

（2）加強對河段及上游兩側企業的排污管理，不定期突擊檢查污水處理情況，對超標排放企業進行整治，切斷污染源。

（3）采取有效手段增加該河段生態補水，疏通或拆除攔河壩，定期打開翻板閘放水，恢復水體流動性。

（4）對該河段的水生態修復開展探討和研究，提高水體自凈能力[9]。

本文對調查過程進行經驗總結，并提出對策和建議，期望大連市環境監測中心探究pH 值超標原因的過程會對其他城市類似情況有所借鑒，并對環境綜合整治提供思路。