秦淮河南京段水質變化過程及污染控制

毛曉文,常 虹

秦淮河南京段水質變化過程及污染控制

毛曉文1,常 虹2

(1.江蘇省水文水資源勘測局,江蘇南京 210029;2.江蘇省水利工程規劃辦公室,江蘇南京 210029)

從秦淮河南京段的水功能區劃目標著手,運用污染指數法對秦淮河南京段2001—2010年的水質變化過程進行分析評價,指出秦淮河南京段污染源貢獻大小依次為NH3-N、BOD、CODMn和石油類,主要超標污染物為NH3-N;秦淮新河的水質明顯優于其他河段,內秦淮河的水質污染情況依舊嚴重?？偨Y10年治污對秦淮河水質的影響,指出城市污水接管率、污染源、水動力條件等仍是影響秦淮河水環境的主要因素。在污染源綜合整治、河道疏浚、生態修復、政策保障等方面提出了控制污染的措施及建議。

秦淮河南京段;水質評價;綜合污染指數法;污染控制

隨著經濟建設的高速發展和人口的急劇增加,秦淮河南京段污染物排放量大幅增加,為了實現“污水不下河,死水變活水”的目標,南京市政府從1985年起實施內秦淮河整治工程,至2001年三期工程結束,先后經歷了16年,累計投資約10億元,先后完成了內秦淮河清淤、河道整治、污水截流、長江引水、兩岸景觀建設等工程。建成了二級處理能力40萬t/d的江心洲污水處理廠、40多千米的截污輸污管道,大中橋、鳳臺路、江邊等3座污水提升泵站,夾江江底污水輸送隧道,8萬t/d的大橋水廠引水工程和10萬t/d的上元門水廠引水工程等項目,使秦淮河水質有了根本的改善。為全面總結治污成效,并對未來秦淮河南京段水質改善提出更有針對性的措施,筆者對南京地區內秦淮河、外秦淮河、秦淮新河大規模治理后的水質變化進行分析評價,總結問題,進一步探求控污方法。

1 流域概況及功能分區

1.1 流域概況

秦淮河是長江下游南岸的一條重要支流,流經江蘇省溧水、句容、江寧3縣(區)和南京城區,全長約110 km(其中南京段105 km,鎮江段約5 km),流域面積約2631 km2。上游由南源溧水河、北源句容河組成,兩源于江寧區西北村匯合成秦淮河干流,繞江寧區方山西側北流,在江寧東山鎮分為兩支,一支為秦淮新河,從東山鎮河定橋起經鐵心橋、西善橋在雨花區的金勝圩入長江,全長18 km;另一支從東山鎮往北,由七橋甕入南京城區。進入城區的秦淮河干流在東山鎮以下有運糧河、友誼河、響水河、南河等支流匯入,在象房村附近又分為兩支：一支經武定門節制閘環古城墻繞行,稱為外秦淮河;另一支稱為內秦淮河,由東水關穿越古城墻,進入南京老城區,經城南夫子廟出西水關,再次匯入外秦淮河,全長5 km。內、外秦淮合流后,過草場門、定淮門,循石頭城北流,在三汊河口匯入長江。

1.2 功能分區

水功能區劃是根據研究區域的現有水資源狀況,考慮經濟發展需求,在相應水域按各類水功能區的指標,把某一水域劃分為不同類型的水功能區單元的一項水資源開發利用和保護的基礎性工作。在某一水域多種功能并存的情況下,按水資源的自然屬性、開發利用現狀及社會經濟需求,結合各功能對水量要求的大小,兼顧各功能對水質要求的高低,經功能重要性排序而擬定的首位功能即為該區的主導功能。

水功能區劃采用二級體系,即一級區劃和二級區劃。一級區劃主要協調地區間用水關系,從宏觀上解決水資源開發利用與保護的問題,包括保護區、保留區、開發利用區和緩沖區4類。二級區劃主要協調局部區域和相關各用水部門之間的關系,包括飲用水源區、工業用水區、農業用水區、漁業用水區、景觀娛樂用水區、過渡區和排污控制區7類。

內秦淮河段主要是景觀用水,執行GB3838—2002《地表水環境質量標準》中的Ⅳ類標準;秦淮新河是秦淮河的分洪道,集行洪、灌溉和航運功能于一體,執行地表水Ⅳ類標準;外秦淮河經過溧水、江寧和南京市區,在水功能區劃中共分為10段,作為城市河道,除汛期的排澇行洪外,景觀、工業、農業為其主要功能,執行地表水Ⅳ類標準,個別河段如溧水東蘆段、江寧祿口段、江寧殷巷段具有飲用水水源地功能,執行地表水Ⅲ類標準。

2003年3月,江蘇省人民政府批復了《江蘇省地表水(環境)功能區劃》,秦淮河南京段水功能區劃分情況見表1。

表1 秦淮河南京段水功能區劃分情況

2 評價方法

水質變化過程評價采用綜合污染指數法進行。該法是依據環境質量標準將有關的污染物濃度等標化,計算得到簡單的無量綱指數,可以直觀、簡明、定量地描述和比較環境污染的程度。

綜合污染指數法是以監測值除以GB3838—2002《地表水環境質量標準》的標準限值,得出各項污染物的分指數,再計算出污染綜合指數,根據水質污染程度分級標準(表2)判斷水質級別。

綜合污染指數P的計算公式為

式中：P為某河流綜合污染指數;n為參與評價的污染物項目數;pi為第i項污染物的污染指數;ρi為第i項污染物監測值;ρi0為第i項污染物標準限值。

表2 污染物污染程度分類標準

對于秦淮河底質的污染評價采用瑞典科學家Hakanson提出的潛在生態危害指數法進行重金屬污染危害評價。

3 水質變化過程

3.1 水質監測成果

江蘇省水環境監測中心在內外秦淮河共布設了18個監測斷面,本次評價考慮斷面的周邊環境、分布、設站歷時、水量調度等情況,選擇內秦淮河上的文德橋、西水關閘2個斷面,秦淮新河上的曹村河、西善橋2個斷面,秦淮河上的東山大橋、武定門閘和洋橋3個斷面2001—2010年代表斷面的CODMn、BOD、NH3-N、石油類4項指標的歷年年均值(表3)進行污染指數評價。

表3 2001—2010年秦淮河南京段主要污染物污染指數

結果表明,2001—2010年秦淮河南京段按污染源貢獻大小依次為NH3-N、BOD、CODMn和石油類,主要超標污染物為NH3-N,其余指標多是個別年份超標。秦淮新河的水質明顯優于其他河段,內秦淮河的水質污染情況依舊非常嚴重?？梢?控制氮的攝入量是秦淮河水污染控制的關鍵。

3.2 過程分析

2001—2010年間內秦淮河綜合污染指數變化情況見圖1。由圖1可見,內秦淮河10年綜合污染指數平均值為1.47,水質總體處于重度污染水平。10年中,2001、2004年為嚴重污染,2003年、2006年、2007年3個年份為中度污染,其余5個年份為重度污染,2004—2007年水質有顯著改善趨勢, 2007年后水質持續惡化。

圖1 2001—2010年內秦淮河綜合污染指數變化情況

2001—2010年間外秦淮河綜合污染指數變化情況見圖2。由圖2可見,監測年份外秦淮河10年綜合污染指數平均值為1.13,水質總體處于重度污染水平,但污染程度低于內秦淮河。10年中,2003年為輕度污染,2007年、2008年、2010年3個年份為中污染,其余6個年份為重度污染,2005年水質惡化達到最高峰,2006年后水質改善趨于穩定。

圖2 2001—2010年外秦淮河綜合污染指數變化情況

圖3 2001—2010年秦淮新河綜合污染指數變化情況

2001—2010年間秦淮新河綜合污染指數變化情況見圖3。由圖3可見,監測年份秦淮新河10年綜合污染指數平均值為0.78,水質總體處于中度污染水平,水質污染程度明顯低于內秦淮河和外秦淮河。10年中,除2002年、2004年、2005年3個年份為重度污染外,其余7個年份基本為輕-中度污染, 2005年后水質改善趨于穩定。

3.3 底泥沉積物

除上述4類水質常規監測項目外,根據中科院南京土壤研究所發布的相關資料,2008—2010年內秦淮河底泥沉積物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr等5種重金屬質量比檢測結果見表4。

表4 2008—2010年內秦淮河底泥重金屬質量比檢測結果mg_/_k_g

由表4可見,內秦淮河底泥沉積物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr等5種重金屬離子均超出土壤背景值,且不同重金屬元素的質量比差異較大。

采用瑞典科學家Hakanson提出的潛在生態危害指數法對內秦淮河的重金屬污染進行生態危害評價,結果如表5所示。

表5 內秦淮河底泥沉積物重金屬生態危害評價結果

由表5可見,內秦淮河底泥沉積物重金屬歷年均具有很高的潛在生態風險,且主要來自重金屬Cd。從3年的重金屬平均生態危害來看,5種重金屬的生態危害從大到小依次為Cd、Pb、Cu、Zn、Cr。

3.4 分析

a.從監測數據可見,秦淮河南京段水質污染指標CODMn、BOD、NH3-N、石油類4項指標中,主要超標污染物是NH3-N,測次超標率高達86.6%,其中,內、外秦淮河NH3-N超標率都為100%,其余3項指標測次超標率依次為BOD 40%,石油類16.7%, CODMn3%,基本能夠達到相應功能區的水質要求。從污染時段分析,外秦淮河和秦淮新河自2005年后水質都有所改善,內秦淮河在2007年后水質持續惡化。南京地區內秦淮河、外秦淮河和秦淮新河污染程度由輕到重依次為：秦淮新河、外秦淮河和內秦淮河。

b.內秦淮河水質不穩定,持續超標的原因主要有：①內秦淮河地處南京市繁華地段,商業和旅游業較為發達,現有城鎮集中污水接管率約為70%～80%,雖高于全省50%左右的水平,但生活污水的集中接管率尚不充分,仍有余地;②每年3—10月的汛期,為防止外秦淮河水倒灌入城,會關閉內秦淮河通外秦淮河的西水關閘和鐵窗欞閘,使河流流速較小,污水長時間滯留在河道中,不利的水動力條件加劇了水質污染;③沿線仍分布著少量的排污口,包括污水處理廠的尾水口和泵站、涵閘的出水口,尾水的水質和泄洪水質在很大程度上影響了秦淮河水質。

c.外秦淮河水質近年穩定改善,秦淮新河雖為人工開挖河道,沿線也多處于城郊接合部,但秦淮新河除2002年、2004年、2005年呈現重污染外,其余年份均為輕度污染或中度污染。這種水質的改善一方面歸功于2005—2006年的大規模治理已初見成效,內秦淮河的截流減排措施更加嚴厲,使輸入外秦淮河的污染負荷有所降低;另一方面與南京市2007年后實施的一系列河濱水環境改造工程有很大關系,特別是在秦淮新河和外秦淮河上實施的利用長江水源進行的補水工程,即從秦淮新河閘翻水入秦淮新河,流經西善橋、河定橋進入外秦淮河,流經七橋甕、武定門閘、三山橋、草場門橋、三汊河口閘后入長江,形成“長江—秦淮新河—外秦淮河—長江”的引水線路,這在很大程度上增加了整個秦淮河的環境容量,也改善了水動力條件,長江水的稀釋作用也直接地改善了秦淮河水質。

d.秦淮河中沉積著大量的底泥,內秦淮河底泥沉積物中常見重金屬污染物的生態危害由大到小依次為Cd、Pb、Cu、Zn、Cr,且重金屬Cd的生態危害要遠高于其他4種重金屬。據中科院土壤研究所最新監測資料,內外秦淮河和秦淮新河污染底泥總面積約為6.28 km2,其中,內、外秦淮河合計為4.98 km2,占79.3%,COD年釋放量為187.97t,NH3-N年釋放量為18.48t,TP年釋放量為17.31t,TN年釋放量為92.39 t;秦淮新河為1.30 km2,占20.7%,COD年釋放量為51.17t,NH3-N年釋放量為5.03t,TP年釋放量為4.71 t,TN年釋放量為25.15 t;可見,底泥污染物的不斷釋放和消解是秦淮河不可忽視的內源。

4 建 議

秦淮河流域為典型的城市河流生態系統,治理過程中,應將秦淮河作為一個全流域系統進行整體規劃,實現全流域聯動治理。建議控制措施有：

a.明確污染控制重點和難點。根據以上分析,秦淮河南京段的治污重點仍為污染最為嚴重的內秦淮河段,污染控制指標為NH3-N。在污染源控制方面,應強化城市生活污水截流,加大污水處理力度和水平,全面實施城市雨污分流,減少面源污染物入河量;對于沿線分布的污水處理尾水排放口,應嚴格管理,嚴禁超標排放;強化秦淮河水上娛樂設施管理,控制船運交通污染源。在當前秦淮河的污染綜合整治中,應將重點轉為對入秦淮河的支流口和農業灌溉引發的面污染控制,加強納污總量研究,設置支流口入秦淮河排污控制紅線,建議在秦淮河、溧水河、句容南河、湯水河及其支流和前進河、新林河、三干河兩岸建設緩沖帶,工程規模約為80 hm2,實施農業灌溉和面源生態攔截工程。

b.清淤疏浚,減少底質污染。在枯水季節開展清淤疏浚,提高河道蓄水量,防止底泥污染物釋放?？蓪嵤┑氖杩Ｇ逵俟こ逃校呵鼗春痈珊?上坊門橋—西北村段)、句容河河道的拓浚工程,土方量約為1000萬m3;對入秦淮河的22條縣級河道、165條鄉級河道,有計劃地開展清淤修復,清淤土方量預測有1500萬m3,可減少內源污染。

c.規劃促進水體流動的水利工程,改善河道水動力條件,研究調引上游石臼湖水、長江水等較清潔水源入河,加大河道水體流動,增加環境容量,改善水質。

d.推進生態修復,實施生態工程。利用生物的吸收和自凈作用,選擇適宜生物種類進行植草、栽藕或養魚等,吸收水體中的高氮、高有機物;實施濱水環境的生態改造工程,建設秦淮新河全河段16.8km的生態景觀帶工程,提高河道護坡污染物吸收量。

e.加強法律監管和公益宣傳力度,提高公眾的環保意識,營造保護秦淮河人人有責、人人受益的良好社會氛圍。

[1]GB3838—2002 地表水環境質量標準[S].

[2]樊婧妍.河流健康評價研究：以南京市秦淮河為例[D].南京：河海大學,2010.

[3]李東林.秦淮河河岸帶土壤主要生物學與生態學特性研究[D].南京：南京林業大學,2008.

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Water quality variation process in Nanjing reach of Qinhuai River and pollution control measures

MAO Xiaowen1,CHANG Hong2
(1.Jiangsu Province Hydrology and Water Resources Investigation Bureau,Nanjing 210029,China; 2.Jiangsu Water Conservancy Planning Bureau,Nanjing 210029,China)

Based on water function zoning of the Nanjing reach of the Qinhuai River,we used the pollution index method to analyze and evaluate the water quality variation process in the reach from 2001 to 2010.We found that the pollution sources of the Nanjing reach of the Qinhuai River were in the following order of descending significance：NH3-N,BOD,CODMn,and oil,of which the main contaminant was NH3-N.The water quality of the new Qinhuai River was much better than that of other river reaches,and the inner Qinhuai River was still seriously polluted.In this paper,we summarize the influences of ten-year pollution control on the water quality of the Qinhuai River and point out that the urban sewage connection rate,pollution sources,and hydrodynamic conditions are the main factors affecting the water environment of the Qinhuai River.To control the pollution,we propose several measures and engineering solutions,including integrated pollution remediation,river dredging,ecological restoration,policy support.

Nanjing reach of Qinhuai River;water quality evaluation;integrated pollution index method pollution control

X832

A

1004-6933(2014)01-0074-05

201307-25 編輯：徐 娟)

10.3969/j.issn.1004-6933.2014.01.015

毛曉文(1968—),女,高級工程師,碩士,主要從事水質分析和評價、水資源保護與水污染控制技術的研究工作。E-mail：410030279@qq.com