泵站放江行為對城市中小河道水質的影響

孫吉萌，許錫煒，金 星

(上海市楊浦區環境監測站，上海 200093)

1 研究背景

楊浦區污水管系統較為老舊，為雨污合流系統，因此在汛期時，沿河市政泵站在開啟泵站放江時會將大量的生活污水同時排入河道中[1-2]。

本研究在放江前后檢測水體理化性質，闡明放江行為對水體環境的影響，可用于描述放江行為對河道水體環境的影響，有助于為其他相關研究和政府決策提供參考。

2 材料與方法

河道位于上海市區楊浦區北部。沿途有六個泵站，每處泵站都設有涵洞，在汛期時，向河道放江，用于排除道路積水。

2.1 采樣點位

采樣點位布設見圖1和表1所示，自上游至下游分別設四個采樣點。于2021年7月(汛期)和 2021年9月(臺風)采集地表水及沉積物樣品，地表水采樣根據《水質采樣方案設計技術規定》(HJ 495-2009)的規定。

圖1 采樣點位、泵站點位與地表水自動監測站點示意圖

表1 采樣點位信息

2.2 監測指標

選取COD、氨氮作為主要水質監測指標，其中，COD 采用哈希(HACH)法(DR6000，美國哈希公司)測定，氨氮采用納氏試劑分光光度法測定。同時現場用多參數手持式水質檢測儀(PRODSS,美國YSI公司)監測pH、溫度、溶解氧(DO)、氧化還原電位(ORP)等。

2.3 數據處理

數據分析及處理均通過Excel 2016、Origin 2021b及SPSS 26.0完成。地理信息通過ArcGIS 10.6完成。

3 水環境質量狀況

3.1 2021年1-10月自動站水質變化

pH值、濁度、溶解氧、總氮、氨氮、總磷、COD在觀測周期內的值分別為3.94～9.19 NTU、0.6～99.9 NTU、0.00～9.93 mg/L、0.00～9.97 mg/L、0.00～9.61 mg/L、0.00～1.77 mg/L、1.99～99.7 mg/L，在304天的觀測日均值數據中，pH值超標1天，溶解氧超標215天，氨氮超標103天，總磷超標82天。

圖2 2021年1～10月楊浦區降水量及自動站水質變化

由圖2可以看出，降水事件后，往往伴隨著溶解氧、pH的降低和氨氮、總磷、總氮等指標的升高，這可能是由于降水引發的地表徑流和汛期放江共同作用引起的，這一點也在諸多文獻研究中得到證實[3-6]。

為了更好地研究降水事件(放江事件)對受納水體水質的影響，我們自創了事件累積污染指數來進行說明：

(1)根據我們定義的事件，選取出一定日期內足夠數量的樣本，用于獲取數據及后續的統計分析；

(2)定義事件的窗口期，通常為事件日(t0)的前后數天[tn,tk]；

(3)計算事件窗口期中每日的水質參數測量值與標準限值之間的差值(Cti=Ci-Bi)；

(4)在此基礎上計算每日的累積污染指數:

以幾場降水(2月11日、2月26日、3月16日、5月4日、7月3日、7月24日、9月12日、9月29日)進行說明，結果見表2和圖3所示，圖3中大部分曲線顯示出三個有明顯區分的部分：(1)在事件發生前的上升(溶解氧)或者下降(氨氮)部分，這表明事件發生前，水體環境處于良好的狀態；(2)在事件當天(t0)或者事件前一天(t-1)(這可能取決于是當日放江還是提前放江)水質會明顯地惡化，具體表現在，溶解氧的事件累積污染指數曲線出現向下的拐點，氨氮的事件累積污染指數曲線出現向上的拐點，而這種惡化往往會持續大約一周甚至數周時間；(3)當再次出現拐點時，則意味著污染事件對環境影響的結束。

在環境監測領域，事件累積污染指數可以用來衡量某一事件對環境質量的影響。

圖3 幾次典型降水的事件累積污染指數曲線

表2 事件累積污染指數

3.2 研究期間兩次放江后河道水質變化

本研究于2021年7月(汛期)和 2021年9月(臺風)采集了兩輪河道地表水樣品，其中7月2日，9月7日，9月8日，9月9日為放江事件，結果見圖4所示。

圖4 兩次放江后水質變化

由圖4可以看出，放江后，泵站釋放大量的污染物到受納水體中，河道整體ORP急劇下降，由好氧狀態轉化成厭氧狀態，導致水體中溶解氧驟降且數值相近，同時各采樣斷面pH下降，氨氮、COD上升。7月在放江3天至1周后，河道水質各指標總體趨于平緩且恢復至V類水標準，9月在放江1～2周后，河道水質各指標方趨于平緩且恢復至V類水標準，這可能是由于9月放江持續時間長且放江量大導致的。

4 結 論

降水事件后，往往伴隨著溶解氧、pH的降低和氨氮、總磷、總氮等指標的升高，這可能是由于降水引發的地表徑流和汛期放江共同作用引起的。

為了更好地研究降水事件(放江事件)對受納水體水質的影響，我們自創了事件累積污染指數來進行說明，在事件當天(t0)或者事件前一天(t-1)(這可能取決于是當日放江還是提前放江)水質會明顯地惡化，具體表現在，溶解氧的事件累積污染指數曲線出現向下的拐點，氨氮的事件累積污染指數曲線出現向上的拐點，而這種惡化往往會持續大約一周甚至數周時間。在環境監測領域，事件累積污染指數可以用來衡量某一事件對環境質量的影響。

放江后，泵站釋放大量的污染物到受納水體中，河道整體ORP急劇下降，由好氧狀態轉化成厭氧狀態，導致水體中溶解氧驟降且相近，同時各采樣斷面pH下降，氨氮、COD上升。