楊浦區河道水質區域性特征分析

陸衛東

(上海市楊浦區環境監測站，上海 200093)

隨著我國對于環境污染問題的日益重視，對大城市中的河流生態修復工程也大規模的展開，各地均開展了消除黑臭河道的環境綜合整治行動。上海位于長江流域下游，城市內部水系發達，溝渠縱橫，然而2015年上海市環保局發布的數據表明境內河流監測斷面的水質為劣Ⅴ類的比例高達56.4%，黑臭水體整治工作形勢不容樂觀。上海2017年底前基本消除黑臭水體，力爭消除劣Ⅴ類水體斷面。而楊浦區位于上海中心城區東北部，總面積60.61 km2，常住人口131.27萬人(截止2018年)，人口密度較高，餐飲零售業發達，區域內河網密布，在全面消除黑臭河道的工作中面臨極大挑戰。

楊浦區的河道呈現較為顯著的南北特征，南部河道沿岸以商業區域和居民居住地混合區域為主，北部河道以居民居住地為主。河道水質呈現了較為明顯的南北區域差異，南部區域的河道水質超標率較高，水體環境整體較差，北部區域的河道水質超標率較低，水體環境整體較好。為徹底改善河道水質，提升居民的生活環境質量，楊浦區對區域內的河道進行了專項的治理工程，諸如河道清淤、雨污分流、入河排污口封堵、水生態環境修復等措施[1]，已基本消除了黑臭水體。但近期部分河道監測斷面的部分水質指標出現了反彈的情況，為了更好地改善區域河道的水質狀況，針對性地消除河道管理工作中可能存在的問題，對近幾年的河道斷面典型水質指標的綜合分析研究顯得至關重要。

圖1 河道斷面點位示意圖

本文根據河道管理工作的需求，采用了單因子評價法和綜合污染指數法的評價方法，對2015-2018年楊浦區的河道斷面水質指標數據進行整體、區域和出口斷面三個層次的分析研究，得出了目前河道水質存在的問題，并提出了可能的原因和合理的建議，為楊浦區河道環境持續改善提供了科學依據。

1 水質分析方法

1.1 單因子評價法

單因子污染指數評價是將某種污染物實際濃度與該種污染物的標準限值進行比較的水質評價方法。本文所采用的數據均符合采樣技術規范和樣品分析方法的要求[2]。針對楊浦區河道污染的特征，選用了溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)和總磷(TP)作為水質指標，用于全區和南北區域河道水質的斷面超標率、綜合污染指數和污染特征的具體分析探討，利用5個典型水質指標數據(DO、NH3-N、總氮(TN)、TP和BOD5)來分析南北河道出口斷面2018年的水質狀況，以期為楊浦區南北部河道后期治理工作提出科學合理的措施建議。

1.2 綜合污染指數法

水質綜合污染指數是將上述各項污染指數按照具體公式計算得來的，用于評價水質的綜合污染程度，在計算時以地表水III類水質標準為基準。通過比較不同時間和區域內水質綜合污染指數的變化，判斷水質變化(改善或者惡化)的整體狀況。

2 楊浦區河道水質數據分析

2.1 楊浦區河道水質綜合分析

圖2 河道水質綜合污染指數和斷面超標率的年度變化趨勢

總體上來看，楊浦區的河道水質在2015-2018年期間有明顯的改善，無論是綜合污染指數還是斷面超標率都有較為穩定的下降，其中2015-2017年期間下降趨勢最為明顯。這說明在這期間對河道進行的諸如河底清淤、設備曝氣、水生態修復工程等規模化治理工作取得了非常顯著的效果，河道水質整體上有了較大的改善[3]。從5個指標的超標率來看，整體上都呈現穩定的下降趨勢，僅BOD5在2018年有一個微弱的反彈趨勢，這說明5個水質指標都有非常顯著的改善。從水質超標的貢獻率來講，DO的超標率在2018年仍處于較高的水平，為16.07%，明顯高于其他指標，其次為NH3-N，為9.52%，這就表明目前河道的水質狀況仍存在一定的問題。這說明，大規模的河道整治工作對于改善較為嚴重的河道有很好的效果，但后續的河道管理工作應針對不同區域河道水質的具體污染特征制定科學高效的個性化方案，才能進一步改善河道水質狀況。

圖3 河道5個水質指標斷面超標率的年度變化趨勢

2.2 楊浦區河道水質南北區域性分析

圖4 不同區域河道水質綜合污染指數的年度變化趨勢

圖5 不同區域河道斷面超標率的年度變化趨勢

本文對楊浦區的河道結合流域特征進行了南北區域劃分，從南北河道的水質情況進行分析。從2015-2018年間綜合污染指數的變化趨勢可以看處，南部河道的改善幅度更大，為58.77%，遠高于北部河道的41.97%，對總的改善率53.74%貢獻率更大，這說明污染較為嚴重的南部河道規模化治理工作對楊浦區整體水質改善有很大的貢獻。從水質的斷面超標率來看，南部河道的超標率在2015-2018年期間有穩定下降，而北部河道的超標率則在2018年有一定程度的污染反彈趨勢，黃浦江的超標率由于參與評價的監測斷面僅有一個，對整體河道的水質代表性不強，規律性不太明顯。以上結果表明，強有力的治理工作可以對污染情況較為嚴重的南部河道治理工作達到立竿見影的效果，而對污染程度較輕的北部河道管理工作則需要針對存在的具體問題做進一步的研究分析[4]，以便實施精細化管理工作，防止水質出現污染惡化的問題。

從5個指標的超標率來看，北部河道和南部河道的超標率均呈現較為一致的顯著下降趨勢，但在水質指標的超標情況上呈現了較為明顯的區域差異。首先，北部河道的BOD5和DO的超標率在呈現下降趨勢的同時在2018年有一定的反彈趨勢，而南部河道僅有BOD5的超標率在2018年有較為微弱的反彈。其次，北部河道的水質狀況明顯優于南部河道，5個水質指標的超標率均處于較低水平，而南部河道4個水質指標(除CODMn外)超標率均處于較高水平。最后，從2018年的數據上來看，CODMn均未出現超標情況，北部河道的污染問題主要集中在NH3-N、TP和BOD5，超標率在10%左右，DO超標率為5.95%，而南部河道的污染問題突出地表現在DO方面，超標率為27.78%，NH3-N、TP和BOD5的超標率在5%左右。針對南北部河道呈現的不同污染特征，應對河道特征污染因子的水質指標進行科學分析，進而制定今后河道治理工作的重點方向。

圖6 北部河道5個水質指標斷面超標率的年度變化趨勢

圖7 南部河道5個水質指標斷面超標率的年度變化趨勢

2.3 出口斷面水質分析

根據楊浦區河道污染現狀特征，選取南北部河道出口斷面2018年5個典型水質指標(DO、NH3-N、TN、TP和BOD5)的具體濃度數據來進行分析研究。結果表明，北部河道的污染物濃度波動較小，僅有DO和TP在不同月份表現出了與溫度相對應的波動趨勢[2]，這就說明北部河道的自我凈化能力達到了一定程度的穩定水平，能夠較好地抵消進入河道污染物總量，但目前河道的主要問題仍然集中在NH3-N、TP和BOD5方面，這與超標率的統計結果相一致。具體數據上看，CODMn/CODCr值、BOD5/CODcr值、NH3-N/TN值和TN/TP值分別為0.183～0.241、0.129～0.304、0.110～0.521和2.188～26.480，表明河道水體中有機污染物(特別是難降解有機物)的比例仍然較高，水體仍處于輕度的富營養化之中，特別是NP比仍處于很高的水平，這需要在后期的河道治理工作中引起關注[5]。各項水質指標間的相關性分析結果顯示，DO和NH3-N在P=0.05水平上高度正相關(R=0.707)，TN與TP在P=0.05水平上高度負相關(R=-0.597)，其他指標間無明顯的相關性。以上結果表明，可能該區域的部分生活污水及其他種類污水仍會進入河道，特別是含有一些短時間內難以生物降解的有機污染物的污水，因此北部區域的河道治理工作可以關注特征污染物溯源排查、河道復氧工程、水質凈化能力增強、氮磷物質去除和水生態環境修復等方面[6]，維護河道水質狀況和水生態系統的穩定性。

圖8 2018年北部河道出口斷面的5個水質指標月度變化趨勢

南部河道出口斷面的水質指標月度濃度數據在2018年表現出了較為復雜的波動變化，其中，各項指標的1月份數據均為污染較為嚴重的水平，而DO和BOD5的全年數據呈現出較為無規律的波動變化，說明該區域的河道水質仍處于較為不穩定的狀態，容易受到隨機污染事件的影響，這也可能是水質斷面超標率仍處于較高水平的原因。具體數據上看，CODMn/CODCr值、BOD5/CODCr值、NH3-N/TN值和TN/TP值分別為0.145～0.362、0.109～0.313、0.156～0.831和6.229～29.103，DO值仍有部分月份處于較低的水平范圍內(0.35～8.21)，說明南部河道的水質狀況仍有很多的問題，如水體復氧能力和自凈化能力有待提升、生活區域污水混入雨水、富營養化程度較高等。相關性分析結果顯示，NH3-N與TN(P=0.01，R=0.916)、BOD5(P=0.05，R=0.587)高度正相關，其他指標間無明顯的相關性，表明該區域仍有生活污水帶入較多的有機物導致了河道的污染。因此，該區域的河道治理工作關注點應在道路塵、生活污水等其他源控制工作、河道復氧能力建設、水生態環境系統構建修復和穩定強化工作等方面，增強河道對短時大量污染物的抗沖擊能力和水生態環境系統的穩定性。

圖9 2018年南部河道出口斷面的5個水質指標月度變化趨勢

3 結 論

以2015-2018年楊浦區河道水質數據為研究對象，利用單因子評價法和綜合污染指數法分析研究了南北部河道水質變化趨勢和存在的污染特征。分析結果說明，楊浦區的河道水質在前期的治理工作中有了極大的改善向好，目前主要存在部分指標超標率較高、不同程度的富營養化等問題，推斷可能的原因為其他污染入河、復氧能力不足、水生態系統脆弱等原因，建議后期的河道治理和管理工作應結合不同區域河道污染特征制定針對性的措施[7]。