北京市南沙河流域水環境質量評價研究

劉愛華

（北京市海淀區環境保護局監測站，北京 100089）

北京市南沙河流域水環境質量評價研究

劉愛華

（北京市海淀區環境保護局監測站，北京 100089）

利用2011～2016年的監測數據，對北京市海淀區南沙河流域的水環境質量進行了評價分析，結果表明：該流域水質一直為劣Ⅴ類，其中2011～2014年氨氮濃度呈逐年上升趨勢，其他耗氧有機物、總磷主要污染物指標在2014年達到峰值，到2015年略有好轉，但5年年均值均未達到水質類別要求；針對原因提出了能使南沙河水質得到持續有效改善的建議。

南沙河；水質現狀；評價；分析

前言

北京市海淀區北部地區的發展定位是田園式、生態型、現代化。隨著該地區工農業的迅速發展, 居住人口不斷增加, 產生了大量生活污水和工業廢水。由于市政管網建設和城市發展速度不同步，各種污水不能全部收入管網。并且由于南沙河流域目前尚未實行全面的截污改造，又缺少集中式污水處理設施，地區內的住戶、單位所排污水未經處理就近排入附近排水渠，絕大部分最終進入南沙河流域的匯水范圍內, 造成了南沙河水體嚴重污染。近年來南沙河水質都在劣V類狀態，干流上游河道水體富營養化嚴重。上莊水庫大閘下游至東玉河橡膠壩段, 水體顏色漆黑，水中還經常發出惡臭異味。夏天水中滋生大量蚊蠅, 對沿岸的居民生活造成了極大的危害, 直接影響了周邊居民的身心健康。受上莊閘影響，水庫庫濱帶缺失，生態空間萎縮，生態功能退化。因此，南沙河水環境質量的好壞已不僅僅是景觀問題，還直接影響到首都西北部的發展、人民群眾的生活生產安全和防洪排水安全。

1 南沙河流域概況

南沙河位于北京市海淀區北部，屬北運河水系，溫榆河支流。主河道長22.21公里，流域面積約200平方公里，覆蓋了北部地區總面積的90%以上，承擔海淀北部地區的排洪、灌溉、納污等功能。

南沙河流域海淀段主要有柳林排水溝、后沙澗排水溝、前彰村排水溝、友誼渠、風格渠、五一渠、宏豐渠、團結渠、大寨渠、東埠頭排洪渠、周家巷排水渠等21條主要排水渠（見圖1）。

圖1 南沙河流域范圍圖

2 南沙河流域水環境質量評價

2.1 評價依據和方法

南沙河依據《海河流域水污染防治規劃》執行Ⅳ類水體標準，評價標準執行《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）。趨勢評價采用Daniel趨勢檢驗法（即秩相關系數法）評價污染物變化。

2.2 南沙河主要污染物分析

（1）南沙河年際變化分析

2011～2015年主要污染物監測數據見表1，評價結果見表2，主要污染物年際變化如圖2所示。

表1 南沙河2011～2015年監測數據 （單位：mg/L）

圖2 南沙河主要污染物年際變化圖

表2 南沙河水質評價結果表

由表1和圖2可看出，2011～2015年，南沙河的氨氮濃度呈現出顯著上升趨勢，化學需氧量、高錳酸鹽指數、生化需氧量和總磷的上升趨勢不明顯。其中，2011～2014年間，氨氮濃度逐年增加，總磷除2013年稍有降低外，4年基本呈上升趨勢；其中化學需氧量2011～2013年間逐年下降，到2014年大幅增加。2015年與2014年相比，化學需氧量、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、氨氮、總磷5項污染物濃度分別下降了14.3%、29.1%、47.4%、14.1%和29.0%，水質有所好轉。

由表2可見，2011～2015年南沙河水質均為劣Ⅴ類，未達到其相應的Ⅳ類功能水體水質標準。5項污染物在2014年增長倍數達到最高值，水質2015年相比2014年有所好轉，但比2011年的超標倍數有所增加。

2011～2015年南沙河主要污染物不同月份監測數據如表3所示。可發現豐水期水質略好于枯水期，并且每年的3月至7月水質的污染比較嚴重。

（2）南沙河支流污染物分析

為了更好地掌握南沙河流域支流排水渠對南沙河水質的影響，從2015年4月開始，對南沙河的21條排水渠進行了化學需氧量和氨氮的監測，結果見表4。

表3 南沙河豐水期與枯水期水質對比 （單位：mg/L）

表4 南沙河流域海淀段各排水渠水質監測數據表 （單位：mg/L）

表4數據顯示，21條排水渠水質的化學需氧量年均值為76mg/L，超出IV類水體標準1.5倍，氨氮年均值為15.4mg/L，超出IV水體標準9.3倍。與南沙河玉河橡膠壩2015年監測數據相比，化學需氧量是玉河橡膠壩監測點的1.3倍，氨氮是玉河橡膠壩的1.2倍；其中宏豐渠監測點位的濃度值最高，化學需氧量年均值為184mg/L，氨氮年均值為45.1mg/L；分別是玉河橡膠壩監測點濃度值的3.1倍和3.6倍。

3 南沙河流域的污染與治理

3.1 南沙河流域的水環境污染情況

（1）污染源類型

根據現場調查，匯入南沙河的排水種類為生活、生產、雨污合流水等，污水入河量為2964.32萬m3/a。海淀段共有排水口121個（84個生活直排口、37個污水處理廠（站）退水口）。生活直排口的排放量為1189.54萬m3/a，污水處理廠（站）退水1769.43萬m3/a，生活污水所占比例超過40%。另外，有58個未經污水處理的工業源排入南沙河中，污水入河量為5.35萬m3/a。各類型污染源主要污染物排放量見表5。

表5 南沙河流域（海淀段）點源入河數據表

（2）污水處理設施運轉情況

目前，海淀區南沙河流域共有4座污水處理廠和33座污水處理站，實際處理污水量為4.85萬m3/d，合計1770.25萬m3/a。由于海淀段的污水量為2964.32萬m3/a，污水處理率僅為59.7%（處理情況見表6）。

表6 南沙河流域（海淀段）污水處理廠基本情況

對污水處理廠的退水進行調查 ，具體數據見表7、表8。

表7、表8數據顯示：4座污水處理廠處理的污水都能達標排放；33家污水處理站有22家出水水質不能達標排放，11家達標排放，達標率僅為33.3%，表8為超標前5名的村級污水處理站的主要污染物濃度，其中秀山污水處理站的氨氮濃度值最高，超標13.4倍，總磷超標12.6倍。長期超標超負荷排放，河道承載能力有限，水質較差，嚴重影響了南沙河流域的水環境質量。

（3）南沙河支流污染物調查結果

由表4可知，南沙河支流21條水渠，除羅家墳是IV類水體外，其余均為劣V類水體，水體污染嚴重。以上莊水庫為界，上游水質要好于下游水質。宏豐渠監測數據在21條排水渠中污染物濃度最高；由于上莊鎮市政管網鋪設滯后，污水直排單位較多，因此上莊政府門前的排污溝污染尤為嚴重，影響了南沙河的水質。

表7 4座污水處理廠退水水質水量調查表

表8 部分超標污水處理站退水水質

3.2 南沙河流域水環境治理情況

近年來，北京市海淀區推進了南沙河下游生態修復項目和南沙河下游清瘀兩個項目，從河道的行洪功能和生態功能等多方面綜合治理此段河道。2015年底共清瘀疏挖河道5.52公里，對東埠頭溝、周家巷溝、友誼渠等12條排水渠進行防洪及生態治理，共治理27.0公里；還有9條河道尚未治理。這些河道長期受污水直排影響，河底淤積污染嚴重，水體缺乏流動，水質較差。另外對海淀山后地區分兩期共鋪設污水管網69.6公里，建污水檢查井2092座，提升泵站6座，臨時污水處理站4座，完善了排水設施，提高了污水收集率，經污水處理站處理后，降低了污染物的排放濃度。同時，進行了污水處理廠的升級改造和再建，上莊再生水廠和稻香湖再生水廠也即將投入使用。

由2015年和2014年數據比較可見，上述措施對南沙河流域的水環境改善起到了作用，但南沙河水質仍然沒有達到地表水質量要求的IV類水體標準，與人們對美好生態環境的期望還有很大差距。

4 問題分析

4.1 補水資源嚴重不足

南沙河的補水主要是自然降水和污水處理廠的退水。截至2015年，污水處理廠的退水量為1769.43萬m3/a，天然徑流量為2881.2萬m3/a。水資源短缺致使河流缺少新鮮水補給，造成自凈能力和納污能力非常有限。另外由于水體缺乏有效的流動，造成水體含氧量極低，在氮、磷等營養鹽的作用下，極易出現水華等水體富營養化情況，水環境質量惡化。

4.2 污水收集管網覆蓋不全，污水收集和處理能力總體不足，點源污染嚴重

南沙河流域內的總體污水處理量小于設施設計的污水處理量，污水收集能力明顯不足，收集管網建設也不足。部分污水處理廠（翠湖再生水廠、溫泉再生水廠）的實際污水處理量遠小于設計污水處理能力，污水處理廠服務范圍內的污水收集管網覆蓋不全。已建成的污水處理廠站設計污水處理量小于污水產生量，僅能滿足92.4%（污水處理廠設計處理能力為2960.15萬m3/a，污水產生量為2964.32萬m3/a），說明污水處理能力不能滿足現有需求。加上管網建設不足，導致流域內污水處理率僅為59.7%。大量生活污水直排，使點源污染成為主要污染來源，占污水總量40%的生活直排污水貢獻了78%的化學需氧量、96%的氨氮和82%的總磷。消除點源污染是提高南沙河流域水環境質量的關鍵。

4.3 面源污染有加劇的趨勢

根據《北京市水環境非點源污染調查與評估》，可得出農業非點源污染排放清單數據，如表9所示。污染物種類分為COD、氨氮和總磷，根據表9得出南沙河流域海淀段的COD面源污染負荷量為969.07t/a，氨氮污染負荷量為133.69t/a，總磷污染負荷量為16.49t/a。農業非點源污染來源中，COD、氨氮的主要來源是耕地，總磷則主要來源于所占比重較大的人口。

表9 南沙河流域海淀段農業非點源污染負荷量 （單位：t/a）

當前面源污染占整個流域污染負荷約1/3，考慮到南沙河流域處于城鄉結合部，開發速度較快，導致的面源污染仍有加劇的趨勢。

5 建議

5.1 增加生態補水

增加生態補水，保證河流的生態需水。維持水生生物生存需水、河道的稀釋自凈需水、維持岸邊植物生長需水、河流蒸發及滲漏需水、景觀效應需水。利用南水北調進京初期全市環境用水量充足的契機，協調相關部門增加南沙河生態補水量。

5.2 完善污水收集管網，加快污水處理廠建設及升級改造

將直排入河的點源納入管網收集，提高污水收集處理率，特別是上莊閘以下的直排口優先納入污水收集管網。盡快完善上莊再生水廠和稻香湖再生水廠污水收集管網，以減少或控制污水直接排入河流。

規劃的稻香湖再生水廠和上莊再生水廠尚未投入使用，且管網建設不足。應盡快投入運行以緩解處理能力不足的現狀。處理不達標但具備接入大型污水處理廠處理的小型污水處理站，例如秀山小區污水處理站、西埠頭村污水處理站等，建議接入大型廠站進行處理。處理不達標但不具備接入大型污水處理廠處理的小型處理站進行升級改造，并加強對污水處理廠及其他污染治理設施的檢查管理工作，確保出水水質達標排放，以減少入河污染物的量。

5.3 加強面源污染治理

充分利用海淀地區新建區的市政基礎設施建設的后發優勢，在污水處理能力建設中留足對初期雨水處理的冗余量。充分利用北京市建設海綿城市的發展契機，在雨洪水集蓄設施建設中考慮雨水中污染物的沉淀與處理。

6 結語

南沙河流域海淀段是北京海淀北部地區水生態環境非常重要的組成部分，加強對南沙河水污染現狀的調查研究，找到污染的成因并進行針對性治理，對恢復河水生態環境意義重大。南沙河流域海淀段存在如下問題：1）水資源量不足，補水主要是污水處理廠的退水，缺乏生態補水，水體自凈能力下降；2）服務范圍內污水收集管網覆蓋不全，且污水處理能力和污水收集能力不足，污水處理站不能達標排放，造成點源污染嚴重；3）面源污染有加劇趨勢等因素的影響，使南沙河流域海淀段水質類別5年來一直為劣V類，不能達到其相應的水質標準要求。

針對存在問題，建議采用改進措施：1）進一步加強市政管網建設，加快海淀北部地區污水管網及集中式污水處理廠的建設，實現全面截污改造，提高污水收集處理率； 2）加大污水處理廠再生水回用工程的建設，在治污的同時通過退水緩解水資源緊張的狀況；加快對污水處理廠（站）的建設及升級改造，進一步提高污水處理廠（站）的處理效率，能夠實現達標排放；3）加強面源污染治理，嚴格實施入河污染物總量控制；生態治河，減少面源污染，提高河道自凈能力，在雨洪水集蓄設施建設中考慮雨洪水中污染物的沉淀，并在污水處理能力建設中留足對初期雨洪水處理的冗余量，對雨供水進行處理，以控制面源對南沙河的污染；4）各職能部門協同管理，加大河道的監管監測及治理力度，確保南沙河水質能夠得到持續有效的改善。

對南沙河流域海淀段水生態環境現狀的調研和問題的解決，還需要更多的研究探索，只有針對性地開展深入的理論研究并實踐應用，才能更加有效地恢復水生態環境，更加長久地保證治理效果；能夠使南沙河水質得到持續有效的改善，促進人與自然的和諧發展。

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Study on Water Environmental Quality Evaluation in Beijing Nansha River Valley

LIU Ai-hua

X522

A

1006-5377（2017）06-0063-05