城鎮(zhèn)運河水質(zhì)污染特征及污染來源分析
——以豐沛運河為例

曹 楊

(江蘇省徐州環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 徐州 221000)

1 引言

隨著社會發(fā)展，水環(huán)境質(zhì)量問題日益凸顯，為此我國實行各形式的環(huán)境質(zhì)量考核制度，并對跨省、市重大河流設(shè)置國家級或省級考核斷面，以保障水質(zhì)良好[1]。而城鎮(zhèn)尺度下的河流，因其流域面積較小、長度短、流動性不穩(wěn)定等特點，水質(zhì)狀況易被忽視。現(xiàn)有文獻中[2～4]，僅有少量是以中小河流為具體對象進行生態(tài)研究，結(jié)果均指出水環(huán)境指標影響最為突出。因此，開展評價城鎮(zhèn)尺度下的中、小河流水質(zhì)污染特征及溯源分析十分有必要。

豐沛運河是貫穿徐州市豐縣與沛縣的中小型河流，沿途流域既有農(nóng)田種植區(qū)也有鎮(zhèn)(村)生活區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)，水質(zhì)較差。2020年10月采用集中加密監(jiān)測的方式研究豐沛運河水質(zhì)污染特征及污染來源，以期為水環(huán)境質(zhì)量管理工作提供參考。

2 研究方法

2.1 監(jiān)測概況

豐沛運河位于江蘇省徐州市，西起豐縣境內(nèi)的復新河，向東經(jīng)沛縣入京杭運河，全長約37 km。沿途流經(jīng)農(nóng)業(yè)種植區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)、城(鎮(zhèn)、村)生活區(qū)。本次監(jiān)測區(qū)域為國考斷面上游33 km、下游1 km范圍內(nèi)的干流及主要入河支流。

2.2 監(jiān)測點位

采用加密監(jiān)測方法布設(shè)點位，在豐沛運河干流及支流沿線75 km 范圍內(nèi)共布設(shè)25個監(jiān)測點位，其中支流點位17 個(編號為Z1～Z17)、干流點位8個(編號為G1～G8)。G5為李集橋國家級地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測控制斷面，每月開展1 次例行監(jiān)測。監(jiān)測點位編號見表1。

表1 采樣點位明細

2.3 監(jiān)測指標

2.4 評價方法

(1)

(2)

式(2)中:Ci為第i個水質(zhì)指標的質(zhì)量濃度，mg/L;Cs(i)為第i個水質(zhì)指標的標準限值，mg/L;WQI(i)為第個水質(zhì)指標的水質(zhì)指數(shù)。

(3)

式(3)中:C(DO)為溶解氧的質(zhì)量濃度，mg/L；Cs(DO)為溶解氧的地表水Ⅲ類標準限值，mg/L；WQI(DO)為溶解氧的水質(zhì)指數(shù)。

(4)

式(4)中:WQI綜合為水質(zhì)綜合指數(shù)；WQIi為第i個水質(zhì)指標的水質(zhì)指數(shù)；n為水質(zhì)指標個數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 豐沛運河逐月水質(zhì)

計算2011～2020年豐沛運河逐月水質(zhì)指數(shù)(數(shù)據(jù)來源為李集橋國控斷面例行監(jiān)測數(shù)據(jù))，結(jié)果見圖1。由圖1可知，豐沛運河歷年水質(zhì)指數(shù)基本從6月份開始逐漸升高，8月份達到最高值，10月份開始下降。汛期水質(zhì)指數(shù)波動較大，除汛期外其他月份水質(zhì)較平穩(wěn)，符合該地區(qū)河流斷面水質(zhì)與水期的相關(guān)性研究結(jié)論[6]。考核斷面水質(zhì)指標濃度隨降雨量增加而升高，呈一定正相關(guān)性，分析原因為降水形成徑流攜帶大量地表污染物入河導致[7]。

圖1 2011～2020年豐沛運河水質(zhì)指數(shù)

3.2 污染指標分析

圖2 主要污染因子質(zhì)量濃度監(jiān)測值

3.3 污染物溯源調(diào)查

根據(jù)3.2節(jié)分析結(jié)果，選取影響較大的2項指標TP和COD為本次河流水質(zhì)污染溯源的指標。

3.3.1 干流調(diào)查監(jiān)測結(jié)果

豐沛運河干流沿線布設(shè)監(jiān)測點位8 個，除G1點位在豐縣外，其余7個點位均位于沛縣境內(nèi)。監(jiān)測點位TP和COD 調(diào)查監(jiān)測結(jié)果見圖3。由圖3可知，G5上游25.6 km處水質(zhì)較差，為Ⅴ類，主要污染物為COD(36 mg/L)、TP(0.33 mg/L)；向東17 km處水質(zhì)無明顯變化，為Ⅴ類，超標污染物仍為COD、TP；G2向東至沛縣城區(qū)下游水質(zhì)有所改善，沛縣城區(qū)向東至G4水質(zhì)類別無變化，但由于支流的匯入加上城鎮(zhèn)區(qū)的生活污染源影響，超標污染物變化為化學COD(30 mg/L)、TP(0.29 mg/L)；G4向東至G5處水質(zhì)改善為Ⅲ類，干流由西向東水質(zhì)整體呈變好趨勢。

圖3 干流TP和COD質(zhì)量濃度監(jiān)測值

3.3.2 支流調(diào)查監(jiān)測結(jié)果

支流沿線布設(shè)監(jiān)測點位17 個，除Z1，Z2點位外，其余15個點位均位于沛縣境內(nèi)。監(jiān)測點位TP和COD 調(diào)查監(jiān)測結(jié)果見圖4。分析圖4可知，ρ(COD)在25～45 mg/L之間，均值為33.8 mg/L，Ⅴ和劣Ⅴ類占比76.5%，濃度呈先降低再升高再降低的趨勢；ρ(TP)在0.24～1.77 mg/L之間，均值為0.523 mg/L，Ⅴ和劣Ⅴ類占比70.6%。濃度呈明顯的先大幅降低再緩慢小幅升高再降低的趨勢，除Z1，Z2，Z9，Z10外，其他點位TP濃度穩(wěn)定較低。

圖4 支流TP和COD質(zhì)量濃度監(jiān)測值

3.4 國控斷面水質(zhì)影響分析

根據(jù)加密監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果，豐沛運河干流總體水質(zhì)在Ⅲ～Ⅴ類之間，從上游至下游水質(zhì)逐漸變好。G5上游25.6 km處水質(zhì)最差(Ⅴ類)，G1～G2為Ⅴ類，G2至豐沛運河城區(qū)下游(G5上游5.8 km)水質(zhì)有所改善，水質(zhì)為Ⅳ類，城區(qū)下游至G5斷面河段水質(zhì)進一步改善為Ⅲ類。G5至下游豐沛運河入京杭運河處(G5下游0.7 km)水質(zhì)有所惡化至Ⅳ類。豐沛運河G5上游各入河支流水質(zhì)較差，在Ⅳ～劣Ⅴ類之間，58%的支流水質(zhì)為劣Ⅴ類，提閘放水或直接入河后對李集橋斷面水質(zhì)影響較大；國控斷面下游各入河支流水質(zhì)也較差，在Ⅴ～劣Ⅴ類之間，影響豐沛運河入京杭運河水質(zhì)。

國控斷面上、下游水質(zhì)類別組成見圖5。由圖5可以看出，G5下游比上游Ⅲ類斷面占比升高16.7%，Ⅳ類比例升高11.1%，Ⅴ類比例降低11.1%，劣Ⅴ類降低38.8%。豐沛運河現(xiàn)場調(diào)查水域由西(上游)向東(下游)水質(zhì)整體變化呈現(xiàn)逐漸變好趨勢。

圖5 國控斷面上、下游水質(zhì)類別組成

3.5 污染來源調(diào)查

調(diào)查點位WQI結(jié)果見圖6，由圖6可以看出：WQI初始值較高，沿豐沛運河由西相東呈先降低后升高再降低趨勢，水質(zhì)污染情況整體逐步減輕。

圖6 各監(jiān)測點位WQI值

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況來看，沛縣城區(qū)(G5上游5.8 km)是城區(qū)生活及工業(yè)重污染區(qū)域，在平、枯水期豐沛運河城區(qū)段及其支流受城鎮(zhèn)生活源和工業(yè)源影響，水質(zhì)較差，對G5國控斷面水質(zhì)影響顯著。沛縣城區(qū)上游至豐縣城東段20 km范圍是農(nóng)村面源重污染區(qū)域，沿線干、支流水質(zhì)基本為Ⅴ～劣Ⅴ類，主要集中在沙支河、義河、鹿棲大溝、高坊集中溝、閆棲公路溝、馬橋大溝、孟樓中溝、黃井中溝、石灰窯大溝、蘇北堤河東(北段)。主要污染支流均流經(jīng)鎮(zhèn)區(qū)，沿途以村鎮(zhèn)生活污水、農(nóng)村面源污染為主，河道周邊有生活污水排口、河道狹窄、水體流動性差、水草覆蓋、周邊環(huán)境惡劣，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)滯后。汛期排澇行洪對G5國控斷面污染影響潛在風險較大。水利工程對河流水質(zhì)也有一定的影響[11～13]，受豐沛運河沿線及各支流閘壩調(diào)蓄利用水資源限制，干、支流常年合理生態(tài)流量不足，水體生態(tài)容量低，自凈能力差，進一步導致水質(zhì)惡化，影響國控斷面水質(zhì)。

4 結(jié)語

本文以例行監(jiān)測及溯源調(diào)查加密監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查和資料分析研究了豐沛運河污染特征及污染物來源。豐沛運河貫穿城鎮(zhèn)與農(nóng)村，沿線支流承接了大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活源污染物，水體流動性普遍較差，污染物降解能力弱，遇降雨形成干、支匯水則會導致干流水質(zhì)變差。針對此類中小型城鎮(zhèn)運河建議嚴格排查，關(guān)閉沿河偷排口，開展沿河及支流河道、水面及堤岸清理，引導規(guī)模化養(yǎng)殖規(guī)范治理，減少污染物排放。同時配合實施水利工程，如關(guān)閉各支流閘壩，采取常態(tài)化調(diào)水引流，對重污染支流水質(zhì)進行預處理等綜合措施，優(yōu)化調(diào)整河流正常生態(tài)流量，增強中小河流水體環(huán)境容量、自凈能力。