長春市串湖水系沿線污染成因調(diào)查及方法研究

趙梓梁

吉林省德惠市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，吉林 德惠 130300

0 引言

串湖也叫串聯(lián)湖庫，位于吉林省長春市綠園區(qū)西北部，是該區(qū)27條地表徑流之一。原指伊通河支流四間河上的大房身水庫、珍珠溪、楊家水庫和新月水庫，泛指整個四間河干流上包括下游四間水庫和兩甲水庫的所有湖庫及沿線水系。這一水系曾經(jīng)承擔著周邊幾十平方公里范圍內(nèi)城市及村落等居民區(qū)的供水、灌溉、養(yǎng)殖功能[1]。

二十世紀八九十年代開始，串湖水系沿線及周邊環(huán)境遭到嚴重污染和破壞。至2000年起，長春市對串湖水系開展了一系列的治理工程，獲得了顯著成效[2]。但串湖水系各部分河段湖庫及周邊流域的水文條件不盡相同，部分點位仍存在污染超標情況。因此，其沿線的污染源調(diào)查及水質(zhì)現(xiàn)狀分析對該水系水質(zhì)保護和后續(xù)調(diào)查治理工作的深入開展具有重要的指導意義。

1 調(diào)查研究區(qū)概況

串湖水系起點為長春公園南端，目前為區(qū)域收集的雨污混排調(diào)蓄池溢流口出水形成的水系，地表水體自南向北依次流經(jīng)天嘉公園、珍珠溪公園、楊家公園、新月公園以及四間水庫，經(jīng)過北四環(huán)橋至出境斷面河段(圖1)。

圖1 長春市串湖水系示意圖Fig.1 Schematic diagram of Chuanhu Lake drainage system

串湖水系沿線與各公園水體連接，自起點長春公園南端至長農(nóng)公路橋處共有排水口(含出水口)20處，其主河道18處，支流2處。其中，主河道有排污口1處，為天嘉污水處理廠入河排污口，屬于淹沒式排污口；雨污混排溢流口1處，位于起始處；生態(tài)補水口1處，雨水排口15處。

2 調(diào)查分析方法

2.1 調(diào)查分析目標

通過開展串湖水系徑流水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測調(diào)查，部分河段底泥等內(nèi)源污染調(diào)查，排查徑流沿線現(xiàn)存排水口所在位置、排放口類型，監(jiān)測部分排水口水質(zhì)現(xiàn)狀等外源污染調(diào)查，勘察河道沿線兩側(cè)近堤岸處的環(huán)境等內(nèi)容，完成該水系污染成因的初步認定。為后續(xù)的調(diào)查及治理工作提供前期依據(jù)。

2.2 調(diào)查分析時段及方法

本次調(diào)查分析的時段選在枯水期。

串湖水系水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測調(diào)查：選取斷面的pH值、COD、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷等監(jiān)測因子。

內(nèi)源污染調(diào)查：監(jiān)測部分河段底泥現(xiàn)狀，選取有機質(zhì)、氨氮、全氮、亞硝酸鹽氮、有效磷、總磷等監(jiān)測因子。

外源污染調(diào)查：監(jiān)測部分在用排水口的出水水質(zhì)，選取pH值、COD、氨氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)等監(jiān)測因子。

地表水水質(zhì)監(jiān)測因子，內(nèi)源污染監(jiān)測因子，外源污染監(jiān)測因子在環(huán)境分析化學領(lǐng)域的指標體系不同，互相之間不能一一對應(yīng)。如地表水水質(zhì)監(jiān)測因子中的COD、高錳酸鹽指數(shù)，內(nèi)源污染監(jiān)測因子中的有機質(zhì)，外源污染監(jiān)測因子中的COD都是表示相關(guān)介質(zhì)中還原性物質(zhì)的含量，但說法不盡相同。

根據(jù)結(jié)果，分析串湖水系水質(zhì)達標情況。進一步分析河道管理范圍內(nèi)的流域及管理范圍外的鄰近區(qū)域等可能存在的各種污染源[3]。

2.3 調(diào)查分析布點

布設(shè)的13個監(jiān)測斷面以控制斷面、河口處、入境斷面、出境斷面為主，見圖2。有支流匯入時，在干流河流匯入口處上游和下游分別布設(shè)監(jiān)測斷面。有排水口設(shè)置的河段，在排水口上游和下游分別布設(shè)監(jiān)測斷面，并對排水口出水進行取樣，多個排水口連續(xù)排布，不具備逐個對排放口上游和下游同時布設(shè)監(jiān)測斷面時，在第一排放口上游和最后排放口的下游各布設(shè)一個監(jiān)測斷面。盡量選擇順直河段、河床穩(wěn)定、水流平緩、水面寬闊、無急流、無淺灘處。徑流、水庫、塘泡的出口、入口設(shè)置監(jiān)測斷面；流程較長的河流，經(jīng)適當距離后應(yīng)設(shè)置監(jiān)測斷面；有水工建筑物的河段，視情況分別在閘(壩、堰)上、下設(shè)置斷面，如水質(zhì)無明顯差別，可只在閘(壩、堰)上設(shè)置監(jiān)測斷面。現(xiàn)場踏查階段遇河段水質(zhì)較差、有異味、藻類較多、污水排入或周圍有面源污染情況時，在此類河段加設(shè)監(jiān)測斷面[4]。

圖2 串湖地表水監(jiān)測斷面及底泥取樣點位布設(shè)圖Fig.2 Layout of surface water monitoring sections and sediment sampling points in Chuanhu Lake

3 調(diào)查分析結(jié)果

3.1 水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測調(diào)查結(jié)果

各斷面地表水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果見表1。所有監(jiān)測斷面的pH值介于7.6～8.0，不存在酸堿污染情況。氨氮最高監(jiān)測濃度出現(xiàn)在起始斷面，達到了2.90 mg/L，其次是串湖支流四間南路橋斷面和串湖支流河口處斷面，分別達到了1.42 mg/L和1.41 mg/L，兩處斷面均位于串湖水系匯入支流，該支流處于支流匯入口上游100 m處斷面和支流匯入口處下游200 m處斷面之間，其余各斷面氨氮濃度均小于1.0 mg/L。總磷與氨氮趨勢相似，最大濃度斷面位于起始斷面，而且串湖支流四間南路橋斷面和串湖支流河口處斷面處的總磷含量略高于二類水標準(數(shù)值見表1)，相比串湖水系整體五類水(0.4 mg/L)控制標準屬于較低水平。

表1 串湖水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

各斷面COD大多介于12～37 mg /L，只有四間水庫出水口斷面COD值偏高，達到了44 mg /L。高錳酸鹽指數(shù)較高的斷面于下游，最高點達到了8.2 mg/L，也位于四間水庫出水口斷面。

串湖水系起始斷面污染來源主要為同位置調(diào)蓄池排口來水污染造成。來水管網(wǎng)的雨污分離不徹底，收集后進入調(diào)蓄池，經(jīng)調(diào)蓄池排口排出，匯入串湖水系起點處地表水域，引起該斷面處評價因子數(shù)值偏高，屬于典型的外源污染。

為評價各因子的污染狀況，根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導則地表水環(huán)境》(HJ2.3—2018)[5]水環(huán)境質(zhì)量評價方法，采用單項標準指數(shù)法對監(jiān)測結(jié)果進行分析。一般性水質(zhì)因子單項標準指數(shù)法數(shù)學模式如下：

Sij=Cij/C0

(1)

式中：Sij為單項水質(zhì)參數(shù)i在第j點的標準指數(shù)；Cij為第i種污染物監(jiān)測結(jié)果，mg/L；C0為第i種污染物評價標準，mg/L。

pH值的標準指數(shù)計算式：

(2)

(3)

式中：SpH，j為pH在第j點的標準指數(shù)；pHj為j點的pH值；pHsd為地表水水質(zhì)標準中規(guī)定的pH值下限，取值6；pHsu為地表水水質(zhì)標準中規(guī)定的pH值上限，取值9。

水質(zhì)因子的標準指數(shù)>1時，表明該水質(zhì)參數(shù)超過了規(guī)定的水質(zhì)標準，已經(jīng)不能滿足使用要求，標準指數(shù)≤1時滿足。

串湖水系所在水域地表水各監(jiān)測斷面執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)中Ⅴ類標準限值[3]，根據(jù)V類標準限值計算的各水質(zhì)因子單項標準指數(shù)列于表2。所有斷面的pH、高錳酸鹽指數(shù)、總磷的單項標準指數(shù)均小于1，說明所有斷面的pH、高錳酸鹽指數(shù)、總磷不存在超標問題，滿足斷面水域V類功能區(qū)的水質(zhì)要求。而氨氮的單項標準指數(shù)在起始斷面達到了1.45，存在超標現(xiàn)象。COD在四間水庫出水口斷面的單項標準指數(shù)略高于1，達到了1.10，存在輕微超標現(xiàn)象。

起始斷面調(diào)蓄池排水外源污染引起的氨氮超標應(yīng)是非連續(xù)排水造成的，所以對下游的2、3、4、5、7斷面氨氮值影響很小。串湖支流四間南路橋斷面和串湖支流河口處斷面相較于上游斷面偏高的氨氮值(未超標)對下游斷面的氨氮值會有明顯的影響。串湖支流匯水也在一定程度上引起總磷在支流匯入處上游2、3、4、5、7斷面的監(jiān)測值較低，在支流匯入處下游斷面監(jiān)測值略升高的這種變化趨勢。

表2 單項標準指數(shù)法評價結(jié)果

3.2 外源污染現(xiàn)狀調(diào)查監(jiān)測結(jié)果

同時，在踏查串湖水系沿線時，對有排放的排水口(含出水口)進行取樣監(jiān)測。長春公園南4號湖西南方位(皓月大路和正陽街交匯)調(diào)蓄池排口位于起始斷面處，排水量較大。天嘉公園湖邊雨洪排口位于長春公園北端斷面和新竹橋斷面之間，排水量較小。崔家營子東側(cè)1排水口位于串湖支流四間南路橋斷面和串湖支流河口處斷面之間，排水量較小。北四環(huán)路橋北1排水口和北四環(huán)路橋北2排水口位于北四環(huán)橋南側(cè)斷面和北四環(huán)橋下游200 m處斷面之間，排水量適中。排水量越大對下游斷面水質(zhì)潛在的影響程度就越大，但有些排水口對串湖水系的補給量并不大，且各排水口多半是間歇式排水，排水量不大的排水口除非超標嚴重，否則對串湖水系水質(zhì)的影響可能并不十分明顯。各排水口水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果見表3。

上述排水口均未明確出水水質(zhì)標準限值要求，故參照排入水體所在地表水環(huán)境功能區(qū)執(zhí)行相應(yīng)的標準限值，本次涉及地表水體功能區(qū)均為Ⅴ類，因此，上述排水口參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)中Ⅴ類標準限值執(zhí)行[3]。按上述公式1、2、3計算結(jié)果如下，排水口達標情況見表4。

表3 污染源監(jiān)測結(jié)果

表4 排水口達標情況

3.3 內(nèi)源污染現(xiàn)狀調(diào)查監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測調(diào)查和外源污染現(xiàn)狀調(diào)查監(jiān)測結(jié)果，對于COD超標斷面上下游的底泥進行取樣監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果見表5 。

從表4、表5可以看出，串湖水系下游的四間水庫出水口斷面的COD超標與底泥的有機質(zhì)含量較高的內(nèi)源污染有直接的關(guān)系。且從四間水庫出水口斷面開始，下游COD監(jiān)測結(jié)果都略高，也和北四環(huán)路橋北1排水口和北四環(huán)路橋北2排水口的外源污染有一定的關(guān)系。

表5 底泥監(jiān)測結(jié)果

4 結(jié)論

通過水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測調(diào)查，外源污染調(diào)查和內(nèi)源污染調(diào)查等一系列方法相結(jié)合，可以得出，串湖水系大部分監(jiān)測斷面的監(jiān)測結(jié)果可以滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)中Ⅴ類標準限值，但起始斷面氨氮和四間水庫出水口COD超出限值，分別由外源污染和內(nèi)源污染引起。這種體系性調(diào)查方法對城區(qū)河流、湖泊等水體的調(diào)查研究具有重要的價值，也是污染調(diào)查領(lǐng)域的實用工具。