城市生活污染對瀏陽河長沙城區段水質的影響

廖岳華，吳文暉，肖辰暢，邢宏霖，羅岳平

湖南省環境監測中心站，湖南 長沙 410014

城市內河在城市經濟社會發展中發揮著日益重要的功能［1-2］，城市內河的污染與治理亟需得到人們更多的關注［3-5］。作為長沙市內河之一的瀏陽河，因一曲《瀏陽河》而聞名中外。多年的監測結果表明，瀏陽河上、中游水質優良，而下游長沙城區段的水質多為Ⅳ類至劣Ⅴ類，氨氮、總磷、高錳酸鹽指數、鐵和錳等監測指標的超標倍數和超標頻率相對較高［6］，對其下游的飲用水源地和湘江長沙綜合樞紐主庫區的水質安全構成潛在威脅。但到目前為止，尚未有人對該河段水質狀況和污染來源進行過系統調查研究。為掌握瀏陽河長沙城區段的水質現狀，查明污染原因，揭示城市生活污染對城市內河水質的影響規律，于2013年7月對瀏陽河長沙城區段開展了水污染專項調查，在榔梨至三角洲之間布設了10個水質監測斷面，并對15個排污口進行了采樣監測，深入分析了監測斷面/點位的水質狀況，探討了瀏陽河長沙城區段水質污染來源。

1 實驗部分

1.1 調查方法

瀏陽河是湘江下游東側重要的一級支流，為長沙市境內最大的湘江支流，起源于羅霄山脈西麓的瀏陽市境內的大圍山，有大溪河和小溪河2個源流。源頭至大溪河、小溪河交匯處的高坪鄉雙江口河段為上游，雙江口至鎮頭鎮河段為中游，下游從鎮頭鎮起始，最后于長沙城北的開福區三角洲匯入湘江，全長234 km，流域面積4 665 km2。環保部門在瀏陽河上、中游布設了瀏陽市3個水廠和韓家巷2個市控斷面及株樹橋水庫1個省控斷面，下游布設了榔梨、黑石渡和三角洲3個省控斷面。

調查從長沙縣榔梨鎮陶公廟所在的瀏陽河段開始，乘船順河而下，調查沿河廢水排放情況并采集斷面水樣。沿途經芙蓉區、雨花區，至開福區三角洲，調查的河段長度約為35 km。除現有的榔梨、黑石渡和三角洲3個省控斷面外，按照均勻布設斷面的原則，在標志性地理位置以及在有較大溪流匯入處下游約100 m的河段布設7個監測斷面;在沿河岸的廢水排放口布設監測點位，按照《地表水和污水監測技術規范》(HJ/T 91—2002)進行采樣監測，以手持式GPS記錄監測斷面/點位的經緯度。監測斷面/點位布設情況見圖1。

圖1 瀏陽河長沙城區段水質監測斷面/點位示意圖

根據瀏陽河長沙城區段的歷史監測數據［6］，選擇超標頻率較高的指標作為調查監測項目，對地表水斷面，監測指標為氨氮、總磷、鐵、錳、高錳酸鹽指數5項;對入瀏陽河的廢水排放口，監測指標為氨氮、磷酸鹽、鐵、總錳、化學需氧量5項。此外，為了保證監測結果的可靠性，按照技術規范要求采集了平行密碼樣和現場空白樣。采樣時，按照《地表水和污水監測技術規范》(HJ/T 91—2002)，加入相應保存劑;帶回實驗室后，盡快完成水樣分析。樣品的分析測試方法執行《水和廢水監測分析方法》(第四版，增補版)。

1.2 水質評價標準

地表水監測斷面執行《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002);入瀏陽河的廢水排放口(以下簡稱排污口)測點執行《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)一級標準，其中鐵參照《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中表2標準。各因子的相應標準限值見表1。

表1 水質評價標準mg/L

2 結果與討論

2.1 瀏陽河長沙城區段的水質狀況

2.1.1 瀏陽河長沙城區段水質的定性評價

調查所采集的10個地表水斷面的水樣均無色澄清。監測結果表明，鐵路橋下斷面和三角洲斷面的氨氮分別超標0.10、1.00倍，分別屬于Ⅳ類和Ⅴ類水質，其余8個地表水斷面的氨氮濃度均達到Ⅲ類水質標準。

黑石渡、鐵路橋下和三角洲3個斷面的總磷分別超標0.60、0.10、0.75倍，分別屬于Ⅴ類、Ⅳ類和Ⅴ類水質，其余7個斷面的總磷均達到Ⅲ類水質標準。

大學城排污口下游、紅旗路排污口下游、圭塘河入瀏陽河口下游和萬家麗橋下游4個斷面存在鐵超標，超標倍數分別為 0.11、0.56、0.46、0.23倍。

10個地表水斷面的錳和高錳酸鹽指數等指標均未超標。

綜上所述，瀏陽河長沙城區段所設的10個地表水斷面中，Ⅰ ～Ⅲ類水質占70%，且劣Ⅴ類水質比例為0。根據《地表水環境質量評價方法(試行)》(環辦［2011］22號)中的河流水質定性評價分級方法，瀏陽河長沙城區段的水質為輕度污染。

2.1.2 瀏陽河長沙城區段污染物的沿程變化

瀏陽河長沙城區段各監測斷面氨氮、總磷、鐵、錳濃度的沿程變化如圖2所示。

圖2 瀏陽河長沙城區段沿程各監測斷面氨氮、總磷、鐵、錳質量濃度變化

從圖2可看出，從瀏陽河長沙城區段的榔梨斷面至三角洲斷面，沿程氨氮濃度總體上呈逐步上升趨勢，上升幅度較大的區段是大學城排污口下游至紅旗路排污口下游、圭塘河入瀏陽河口下游至南二環橋下、鐵路橋下至三角洲，尤其是鐵路橋下至三角洲斷面區段升幅最大，三角洲斷面的氨氮濃度比鐵路橋下斷面高出約0.9倍。瀏陽河流經長沙城區段后，終點三角洲斷面的氨氮濃度較起點榔梨斷面升高了9.49倍。

總磷濃度的沿程變化趨勢與氨氮基本一致，即從榔梨到南二環橋下，總磷濃度基本上呈緩慢遞增趨勢;從南二環橋下到黑石渡，總磷濃度升高1倍;至洪山橋下斷面，總磷濃度又急降至南二環橋下斷面的水平;從洪山橋到三角洲，總磷濃度又急劇升高，升幅達1.19倍。瀏陽河流經長沙城區段后，終點三角洲斷面的總磷濃度較起點榔梨斷面升高了7.75倍。

鐵、錳濃度的沿程變化趨勢基本一致。上游的榔梨至紅旗路排污口下游區段，鐵和錳濃度逐漸上升，隨后逐漸下降，至南二環橋下斷面降至最低，然后又逐漸上升，到鐵路橋下斷面后，再次降低。沿程各斷面中，只有大學城排污口下游、紅旗路排污口下游、圭塘河入瀏陽河口下游和萬家麗橋下游4個斷面的鐵超標，所有斷面的錳均未超標。沿程各斷面的鐵、錳濃度變化幅度表明，大學城排污口下游至紅旗路排污口下游區段的污水排入，對瀏陽河長沙城區段的鐵超標貢獻最大。

此外，監測發現，所有斷面的高錳酸鹽指數均優于地表水Ⅱ類標準。

與瀏陽河類似，深圳布吉河河水也屬于典型的耗氧性有機污染，但其化學需氧量和氨氮嚴重超標，氮素污染是布吉河水質最突出的問題［3］。然而，福州的內河白馬河、晉安河和光明港河除氨氮污染較重外，還存在Cd、Pb等重金屬污染［4］。

2.2 瀏陽河長沙城區段排污口水質狀況

調查發現，瀏陽河長沙城區段的榔梨至三角洲斷面之間，共有15個較大的污水排放溝渠匯入。該15個排污溝渠匯入瀏陽河處的水量大小不一，但水質普遍較黑臭。監測結果表明，15個排污口的氨氮均達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)的一級標準;有9個排污口的磷酸鹽超標，超標嚴重的是三一大道橋下排污口、金霞污水處理廠排污口、黎托排污口、大學城排污口、紅旗路南排污口和花橋污水處理廠排污口，超標倍數分別為 3.20、2.80、2.40、1.90、1.50、1.24 倍;有10個排污口的鐵超標，超標相對嚴重的是黎托排污口、大學城排污口和東岸鄉排污口，超標倍數分別為1.5、1.5、1.4倍;黎托排污口、大學城排污口和三一大道橋下排污口等3個排污口的化學需氧量超標，最大超標1.36倍;其他監測指標均達標。各排污口的磷酸鹽和鐵的監測濃度詳見圖3。

圖3 瀏陽河長沙城區段各排污口的主要污染物濃度比較

2.3 瀏陽河長沙城區段水體污染原因分析

根據監測結果，結合長沙市工業企業及現場調查情況分析，瀏陽河長沙城區段總磷(磷酸鹽)、氨氮、鐵和化學需氧量超標的主要原因:

1)區域內城鄉生活污水的直接排入。芙蓉區的東岸片區和大學城片區、雨花區的環?？萍紙@和黎托鄉譚陽洲地區等區域面積約300 km2，近百萬人口，但未完全實現截污。尤其是瀏陽河楊家山片區，原屬農村地區，隨著城市進程化的加快，已發展成為城區或近郊，但城市主、次、支干道尚未全面建成，排水管網系統暫未完善，仍保留農村排水體系;楊家山附近1 000 m范圍內從南往北分布著5個農村雨污合流排水系統，分別是東岸鄉砂嘴子泵站排口、羅溪港泵站排口、楊家灣撇洪渠、臨山撇洪渠、朝正垸泵站排口，這5個排口均為芙蓉區和開福區農村雨污合流明渠排水系統，排水總量約20萬t/d。其中，楊家灣撇洪渠雖為農村明渠排水系統，但每天約有12萬t經過經開區污水凈化中心處理的達標尾水排入該明渠，排水量大，約占5個排口日排水總量的60%以上。此外，瀏陽河支流圭塘河沿途有畜禽養殖，且途經紅星蔬菜批發市場，蔬菜批發市場內有屠宰場及生鮮批發市場，這些污水均直接排向圭塘河，再從圭塘河直接匯入瀏陽河?，F場調查發現，瀏陽河沿途除了上述15個較大的集中排污口之外，各監測斷面之間，還有多個分散排放的小污水溝渠向瀏陽河排入污水。

2)污水處理廠尾水集中排放影響。區域內10個較大污水處理廠的尾水均排向該段瀏陽河，如長善垸污水處理廠尾水排放口和三角塘泵站排口分別為長善垸污水處理廠、湘湖污水處理廠達標尾水排放口。長善垸污水處理廠日處理污水約16萬t，納污范圍西至車站路、東北至瀏陽河、東南至圭塘河、南至石壩路，涉及芙蓉區、開福區和雨花區，約37 km2范圍;湘湖污水處理廠日處理污水約14萬 t，納污范圍西至芙蓉路，北至八一路，東至車站北路，南至雨花亭，涉及芙蓉區和雨花區，約10 km2范圍。由于集中排放的污水處理廠排污口數量大、分布集中，即使各個污水處理廠均達標排放，但由于污染物排放總量大，而瀏陽河上游來水流量較小，總磷(磷酸鹽)、氨氮等污染物進入瀏陽河之后的累積濃度依然較高，導致各斷面氨氮和總磷濃度超標。

3)瀏陽河清污比嚴重失調。瀏陽河上游的株樹橋水庫飲水工程投用后，瀏陽河長沙城區段的上游來水水量大幅下降，支流圭塘河已基本無清水補充，河水的稀釋自凈能力大大降低。尤其在枯水期，瀏陽河上游來水較少，平均流量僅7 m3/s，而瀏陽河長沙城區段污水處理廠排放的廢水達14 m3/s，即瀏陽河長沙城區段清污比僅1∶2，遠低于常規清污比(一般不低于3∶1)，嚴重影響河段正常生態功能。

4)湘江長沙綜合樞紐工程庫區回水頂托影響。湘江長沙綜合樞紐工程蓄水后，湘江長沙段水位9—12月比去年同期分別抬高 3.4、1.12、1.5、4.46 m。此頂托影響導致瀏陽河下游(特別是長沙城區段)水位抬升，流速減緩，污染擴散能力減弱。

5)瀏陽河長沙城區段沿途基本無涉鐵工業污染源，瀏陽河長沙城區段鐵超標，主要原因是區域內的土壤含鐵量較高，且土壤呈酸性造成的。

3 結論

調查結果表明，流經長沙城區后，瀏陽河水的氨氮和總磷濃度分別升高了9.49倍和7.75倍，但鐵、錳和高錳酸鹽指數等指標無顯著變化。瀏陽河長沙城區段的污染主要是由于區域內生活污水直接排入和污水處理廠尾水排入導致清污比例失調引起的，城市生活污染是瀏陽河長沙城區段水質下降的最大貢獻者。此外，湘江長沙綜合樞紐工程庫區回水頂托作用對瀏陽河長沙城區段水質下降也有一定影響。要改善瀏陽河長沙城區段水質，需要加大上游下泄清水量，更主要的是截污，正常運行污水處理廠。如果不采取強有力的措施，瀏陽河長沙城區段的水質在短期內難有明顯改善。

［1］胡敏杰，宋立中.國內外城市內河旅游研究評述［J］.地理科學進展，2012，31(10):1 399-1 406.

［2］向力力.發揮水優勢 做好水文章 打造宜居利居樂居的山水名城［J］.湖南水利水電，2013(1):1-6.

［3］焦燕.南方典型重污染城市內河河水聯合生物處理技術研究［D］.哈爾濱:哈爾濱工業大學，2010.

［4］江碩.福建主要河流及福州城市內河水污染特征研究［D］.福州:福建農林大學，2012.

［5］田艷，鄧超冰，廖平德，等.南寧城市內河沉積物中SVOCs的分布與風險評價［J］.中國環境監測，2013，29(4):11-14.

［6］湖南省環境保護廳.2006—2010年湖南省環境質量報告書［R］.長沙:湖南省環境保護廳，2011.