楊浦區(qū)河道水質(zhì)區(qū)域性特征分析

陸衛(wèi)東

(上海市楊浦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海 200093)

隨著我國(guó)對(duì)于環(huán)境污染問(wèn)題的日益重視，對(duì)大城市中的河流生態(tài)修復(fù)工程也大規(guī)模的展開(kāi)，各地均開(kāi)展了消除黑臭河道的環(huán)境綜合整治行動(dòng)。上海位于長(zhǎng)江流域下游，城市內(nèi)部水系發(fā)達(dá)，溝渠縱橫，然而2015年上海市環(huán)保局發(fā)布的數(shù)據(jù)表明境內(nèi)河流監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)為劣Ⅴ類(lèi)的比例高達(dá)56.4%，黑臭水體整治工作形勢(shì)不容樂(lè)觀(guān)。上海2017年底前基本消除黑臭水體，力爭(zhēng)消除劣Ⅴ類(lèi)水體斷面。而楊浦區(qū)位于上海中心城區(qū)東北部，總面積60.61 km2，常住人口131.27萬(wàn)人(截止2018年)，人口密度較高，餐飲零售業(yè)發(fā)達(dá)，區(qū)域內(nèi)河網(wǎng)密布，在全面消除黑臭河道的工作中面臨極大挑戰(zhàn)。

楊浦區(qū)的河道呈現(xiàn)較為顯著的南北特征，南部河道沿岸以商業(yè)區(qū)域和居民居住地混合區(qū)域?yàn)橹鳎辈亢拥酪跃用窬幼〉貫橹?。河道水質(zhì)呈現(xiàn)了較為明顯的南北區(qū)域差異，南部區(qū)域的河道水質(zhì)超標(biāo)率較高，水體環(huán)境整體較差，北部區(qū)域的河道水質(zhì)超標(biāo)率較低，水體環(huán)境整體較好。為徹底改善河道水質(zhì)，提升居民的生活環(huán)境質(zhì)量，楊浦區(qū)對(duì)區(qū)域內(nèi)的河道進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)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(tài)環(huán)境修復(fù)等措施[1]，已基本消除了黑臭水體。但近期部分河道監(jiān)測(cè)斷面的部分水質(zhì)指標(biāo)出現(xiàn)了反彈的情況，為了更好地改善區(qū)域河道的水質(zhì)狀況，針對(duì)性地消除河道管理工作中可能存在的問(wèn)題，對(duì)近幾年的河道斷面典型水質(zhì)指標(biāo)的綜合分析研究顯得至關(guān)重要。

圖1 河道斷面點(diǎn)位示意圖

本文根據(jù)河道管理工作的需求，采用了單因子評(píng)價(jià)法和綜合污染指數(shù)法的評(píng)價(jià)方法，對(duì)2015-2018年楊浦區(qū)的河道斷面水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體、區(qū)域和出口斷面三個(gè)層次的分析研究，得出了目前河道水質(zhì)存在的問(wèn)題，并提出了可能的原因和合理的建議，為楊浦區(qū)河道環(huán)境持續(xù)改善提供了科學(xué)依據(jù)。

1 水質(zhì)分析方法

1.1 單因子評(píng)價(jià)法

單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)是將某種污染物實(shí)際濃度與該種污染物的標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行比較的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法。本文所采用的數(shù)據(jù)均符合采樣技術(shù)規(guī)范和樣品分析方法的要求[2]。針對(duì)楊浦區(qū)河道污染的特征，選用了溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)和總磷(TP)作為水質(zhì)指標(biāo)，用于全區(qū)和南北區(qū)域河道水質(zhì)的斷面超標(biāo)率、綜合污染指數(shù)和污染特征的具體分析探討，利用5個(gè)典型水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)(DO、NH3-N、總氮(TN)、TP和BOD5)來(lái)分析南北河道出口斷面2018年的水質(zhì)狀況，以期為楊浦區(qū)南北部河道后期治理工作提出科學(xué)合理的措施建議。

1.2 綜合污染指數(shù)法

水質(zhì)綜合污染指數(shù)是將上述各項(xiàng)污染指數(shù)按照具體公式計(jì)算得來(lái)的，用于評(píng)價(jià)水質(zhì)的綜合污染程度，在計(jì)算時(shí)以地表水III類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)。通過(guò)比較不同時(shí)間和區(qū)域內(nèi)水質(zhì)綜合污染指數(shù)的變化，判斷水質(zhì)變化(改善或者惡化)的整體狀況。

2 楊浦區(qū)河道水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

2.1 楊浦區(qū)河道水質(zhì)綜合分析

圖2 河道水質(zhì)綜合污染指數(shù)和斷面超標(biāo)率的年度變化趨勢(shì)

總體上來(lái)看，楊浦區(qū)的河道水質(zhì)在2015-2018年期間有明顯的改善，無(wú)論是綜合污染指數(shù)還是斷面超標(biāo)率都有較為穩(wěn)定的下降，其中2015-2017年期間下降趨勢(shì)最為明顯。這說(shuō)明在這期間對(duì)河道進(jìn)行的諸如河底清淤、設(shè)備曝氣、水生態(tài)修復(fù)工程等規(guī)?；卫砉ぷ魅〉昧朔浅ｏ@著的效果，河道水質(zhì)整體上有了較大的改善[3]。從5個(gè)指標(biāo)的超標(biāo)率來(lái)看，整體上都呈現(xiàn)穩(wěn)定的下降趨勢(shì)，僅BOD5在2018年有一個(gè)微弱的反彈趨勢(shì)，這說(shuō)明5個(gè)水質(zhì)指標(biāo)都有非常顯著的改善。從水質(zhì)超標(biāo)的貢獻(xiàn)率來(lái)講，DO的超標(biāo)率在2018年仍處于較高的水平，為16.07%，明顯高于其他指標(biāo)，其次為NH3-N，為9.52%，這就表明目前河道的水質(zhì)狀況仍存在一定的問(wèn)題。這說(shuō)明，大規(guī)模的河道整治工作對(duì)于改善較為嚴(yán)重的河道有很好的效果，但后續(xù)的河道管理工作應(yīng)針對(duì)不同區(qū)域河道水質(zhì)的具體污染特征制定科學(xué)高效的個(gè)性化方案，才能進(jìn)一步改善河道水質(zhì)狀況。

圖3 河道5個(gè)水質(zhì)指標(biāo)斷面超標(biāo)率的年度變化趨勢(shì)

2.2 楊浦區(qū)河道水質(zhì)南北區(qū)域性分析

圖4 不同區(qū)域河道水質(zhì)綜合污染指數(shù)的年度變化趨勢(shì)

圖5 不同區(qū)域河道斷面超標(biāo)率的年度變化趨勢(shì)

本文對(duì)楊浦區(qū)的河道結(jié)合流域特征進(jìn)行了南北區(qū)域劃分，從南北河道的水質(zhì)情況進(jìn)行分析。從2015-2018年間綜合污染指數(shù)的變化趨勢(shì)可以看處，南部河道的改善幅度更大，為58.77%，遠(yuǎn)高于北部河道的41.97%，對(duì)總的改善率53.74%貢獻(xiàn)率更大，這說(shuō)明污染較為嚴(yán)重的南部河道規(guī)?；卫砉ぷ鲗?duì)楊浦區(qū)整體水質(zhì)改善有很大的貢獻(xiàn)。從水質(zhì)的斷面超標(biāo)率來(lái)看，南部河道的超標(biāo)率在2015-2018年期間有穩(wěn)定下降，而北部河道的超標(biāo)率則在2018年有一定程度的污染反彈趨勢(shì)，黃浦江的超標(biāo)率由于參與評(píng)價(jià)的監(jiān)測(cè)斷面僅有一個(gè)，對(duì)整體河道的水質(zhì)代表性不強(qiáng)，規(guī)律性不太明顯。以上結(jié)果表明，強(qiáng)有力的治理工作可以對(duì)污染情況較為嚴(yán)重的南部河道治理工作達(dá)到立竿見(jiàn)影的效果，而對(duì)污染程度較輕的北部河道管理工作則需要針對(duì)存在的具體問(wèn)題做進(jìn)一步的研究分析[4]，以便實(shí)施精細(xì)化管理工作，防止水質(zhì)出現(xiàn)污染惡化的問(wèn)題。

從5個(gè)指標(biāo)的超標(biāo)率來(lái)看，北部河道和南部河道的超標(biāo)率均呈現(xiàn)較為一致的顯著下降趨勢(shì)，但在水質(zhì)指標(biāo)的超標(biāo)情況上呈現(xiàn)了較為明顯的區(qū)域差異。首先，北部河道的BOD5和DO的超標(biāo)率在呈現(xiàn)下降趨勢(shì)的同時(shí)在2018年有一定的反彈趨勢(shì)，而南部河道僅有BOD5的超標(biāo)率在2018年有較為微弱的反彈。其次，北部河道的水質(zhì)狀況明顯優(yōu)于南部河道，5個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的超標(biāo)率均處于較低水平，而南部河道4個(gè)水質(zhì)指標(biāo)(除CODMn外)超標(biāo)率均處于較高水平。最后，從2018年的數(shù)據(jù)上來(lái)看，CODMn均未出現(xiàn)超標(biāo)情況，北部河道的污染問(wèn)題主要集中在NH3-N、TP和BOD5，超標(biāo)率在10%左右，DO超標(biāo)率為5.95%，而南部河道的污染問(wèn)題突出地表現(xiàn)在DO方面，超標(biāo)率為27.78%，NH3-N、TP和BOD5的超標(biāo)率在5%左右。針對(duì)南北部河道呈現(xiàn)的不同污染特征，應(yīng)對(duì)河道特征污染因子的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)分析，進(jìn)而制定今后河道治理工作的重點(diǎn)方向。

圖6 北部河道5個(gè)水質(zhì)指標(biāo)斷面超標(biāo)率的年度變化趨勢(shì)

圖7 南部河道5個(gè)水質(zhì)指標(biāo)斷面超標(biāo)率的年度變化趨勢(shì)

2.3 出口斷面水質(zhì)分析

根據(jù)楊浦區(qū)河道污染現(xiàn)狀特征，選取南北部河道出口斷面2018年5個(gè)典型水質(zhì)指標(biāo)(DO、NH3-N、TN、TP和BOD5)的具體濃度數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明，北部河道的污染物濃度波動(dòng)較小，僅有DO和TP在不同月份表現(xiàn)出了與溫度相對(duì)應(yīng)的波動(dòng)趨勢(shì)[2]，這就說(shuō)明北部河道的自我凈化能力達(dá)到了一定程度的穩(wěn)定水平，能夠較好地抵消進(jìn)入河道污染物總量，但目前河道的主要問(wèn)題仍然集中在NH3-N、TP和BOD5方面，這與超標(biāo)率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果相一致。具體數(shù)據(jù)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(jī)污染物(特別是難降解有機(jī)物)的比例仍然較高，水體仍處于輕度的富營(yíng)養(yǎng)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(guān)注[5]。各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，DO和NH3-N在P=0.05水平上高度正相關(guān)(R=0.707)，TN與TP在P=0.05水平上高度負(fù)相關(guān)(R=-0.597)，其他指標(biāo)間無(wú)明顯的相關(guān)性。以上結(jié)果表明，可能該區(qū)域的部分生活污水及其他種類(lèi)污水仍會(huì)進(jìn)入河道，特別是含有一些短時(shí)間內(nèi)難以生物降解的有機(jī)污染物的污水，因此北部區(qū)域的河道治理工作可以關(guān)注特征污染物溯源排查、河道復(fù)氧工程、水質(zhì)凈化能力增強(qiáng)、氮磷物質(zhì)去除和水生態(tài)環(huán)境修復(fù)等方面[6]，維護(hù)河道水質(zhì)狀況和水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖8 2018年北部河道出口斷面的5個(gè)水質(zhì)指標(biāo)月度變化趨勢(shì)

南部河道出口斷面的水質(zhì)指標(biāo)月度濃度數(shù)據(jù)在2018年表現(xiàn)出了較為復(fù)雜的波動(dòng)變化，其中，各項(xiàng)指標(biāo)的1月份數(shù)據(jù)均為污染較為嚴(yán)重的水平，而DO和BOD5的全年數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出較為無(wú)規(guī)律的波動(dòng)變化，說(shuō)明該區(qū)域的河道水質(zhì)仍處于較為不穩(wěn)定的狀態(tài)，容易受到隨機(jī)污染事件的影響，這也可能是水質(zhì)斷面超標(biāo)率仍處于較高水平的原因。具體數(shù)據(jù)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(nèi)(0.35～8.21)，說(shuō)明南部河道的水質(zhì)狀況仍有很多的問(wèn)題，如水體復(fù)氧能力和自?xún)艋芰τ写嵘?、生活區(qū)域污水混入雨水、富營(yíng)養(yǎng)化程度較高等。相關(guān)性分析結(jié)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(guān)，其他指標(biāo)間無(wú)明顯的相關(guān)性，表明該區(qū)域仍有生活污水帶入較多的有機(jī)物導(dǎo)致了河道的污染。因此，該區(qū)域的河道治理工作關(guān)注點(diǎn)應(yīng)在道路塵、生活污水等其他源控制工作、河道復(fù)氧能力建設(shè)、水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)建修復(fù)和穩(wěn)定強(qiáng)化工作等方面，增強(qiáng)河道對(duì)短時(shí)大量污染物的抗沖擊能力和水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖9 2018年南部河道出口斷面的5個(gè)水質(zhì)指標(biāo)月度變化趨勢(shì)

3 結(jié) 論

以2015-2018年楊浦區(qū)河道水質(zhì)數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，利用單因子評(píng)價(jià)法和綜合污染指數(shù)法分析研究了南北部河道水質(zhì)變化趨勢(shì)和存在的污染特征。分析結(jié)果說(shuō)明，楊浦區(qū)的河道水質(zhì)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(biāo)超標(biāo)率較高、不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題，推斷可能的原因?yàn)槠渌廴救牒?、?fù)氧能力不足、水生態(tài)系統(tǒng)脆弱等原因，建議后期的河道治理和管理工作應(yīng)結(jié)合不同區(qū)域河道污染特征制定針對(duì)性的措施[7]。