南運河滄州段水環(huán)境質(zhì)量分析與研究

程 琳

(河北省南運河河務(wù)中心，河北省滄州市新華西路10號 061000)

按照滄州市大運河文化保護(hù)傳承利用規(guī)劃的總體要求，我市大運河保護(hù)規(guī)劃范圍為滄州市境內(nèi)的南運河河道，起于滄州德州界第三店北，終于冀津界，河道全長215km。

南運河的主要功能包括：(一)防洪功能：南運河承擔(dān)著分泄漳衛(wèi)河部分洪水入海的任務(wù)。(二)輸水功能：南運河是引黃濟津以及位山引黃(向大浪淀供水)、潘莊引黃的輸水通道，也是南水北調(diào)東線二期規(guī)劃的主要輸水干線。(三)生態(tài)功能：南運河沿程穿越多個城鎮(zhèn)，是規(guī)劃津冀魯?shù)木G色生態(tài)走廊。(四)運河文化傳承功能：南運河承載著深厚的文化底蘊，兩岸保留了豐富的歷史遺存，其中河北省南運河的“兩點一段”列為大運河遺產(chǎn)點，即滄州東光縣連鎮(zhèn)謝家壩、衡水景縣華家口夯土險工及南運河德州至滄州段河道。(五)航運功能：古代南運河是以漕運為主的河道，新中國成立初期可從天津乘船直達(dá)新鄉(xiāng)，進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代，航運逐漸萎縮。按照滄州市大運河文化保護(hù)傳承利用實施規(guī)劃，通過專項治理，將逐步恢復(fù)南運河通航功能，實現(xiàn)南運河河道正常來水年份全線有水，河道水生態(tài)環(huán)境明顯改善，適宜河段實現(xiàn)旅游通航。

因此，南運河滄州段水環(huán)境的保護(hù)工作，是推進(jìn)大運河景觀帶建設(shè)、打通京冀魯綠色生態(tài)走廊，恢復(fù)南運河河道通航功能的重要條件。對改善滄州市人居環(huán)境，增強水資源保護(hù)意識，創(chuàng)建生態(tài)文明城市發(fā)揮了重要作用。

文中通過運用單因子分析法和綜合污染指數(shù)評價法，對南運河滄州段近五年的水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢，和影響水環(huán)境質(zhì)量的主要因素，為水環(huán)境治理和保護(hù)提供理論指導(dǎo)和參考。

1 計算方法

當(dāng)前國內(nèi)外的水環(huán)境質(zhì)量評價方法有很多，水環(huán)境質(zhì)量指數(shù)評價法是國內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種評價方法。分為單因子分析和多因子綜合指數(shù)評價兩種。單因子分析法是用監(jiān)測數(shù)據(jù)與評價標(biāo)準(zhǔn)之比作為評價指數(shù)。綜合指數(shù)評價是以單因子評價指數(shù)為基本單元，通過運用數(shù)學(xué)運算方法，如算術(shù)平均法，確定綜合評價指數(shù)，進(jìn)行分析。

按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002)》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)選取南運河滄州境內(nèi)的2個監(jiān)測斷面，一個是位于滄州市的南端吳橋縣桑園橋斷面，一個是位于滄州市的北端青縣橋斷面。監(jiān)測時間選取2016-2020年近五年時間，監(jiān)測頻率為每月一次，監(jiān)測項目中包括總磷(TP)、溶解氧(DO)、氨氮(NH3-N)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、化學(xué)需氧量(COD)、銅(Cu)、氟化物(F-)、砷(As)、總氮(TN)、硒(Se)、鎘(Cd)、六價鉻(Cr6+)、鉛(Pb)、汞(Hg)、鋅(Zn)、氰化物(CN-)、五日生化需氧量(BOD5)、揮發(fā)酚(AR-OH)、硫化物、石油類(OIL)、陰離子表面活性劑(LAS)、糞大腸菌群等。

1.1 指數(shù)評價法

單因子指數(shù)評價法是利用各評價因子的實際檢測數(shù)據(jù)和各類別標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行比對，選擇最差的一項水質(zhì)類別作為評價結(jié)果[2]。公式如下：

Pi=Ci/Si

(1)

1.2 綜合污染指數(shù)法

由于不同類別水體功能對水質(zhì)要求有差異，并且利用單一項目來評價水質(zhì)優(yōu)劣不夠全面，因此可以在單項污染指數(shù)評價的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合污染指數(shù)評價。根據(jù)水質(zhì)綜合污染指數(shù)來判別污染程度是相對的，即相應(yīng)于某個要求標(biāo)準(zhǔn)評判其污染程度。因此，表1綜合污染指數(shù)的污染程度級別的應(yīng)用，基于以下條件：

首先，污染程度是對應(yīng)于相應(yīng)類別的水質(zhì)要求的。其次，根據(jù)水質(zhì)綜合指數(shù)P的大小將水體分為清潔、較清潔、輕污染、中污染和重污染等級(詳見表1)。

表1 綜合污染指數(shù)的污染程度級別Tab.1 Pollution degree level of comprehensive pollution index

公式如下：

(2)

公式(1)、(2)中：

P——監(jiān)測斷面的綜合污染指數(shù)；

Pi——第i項單項評價因子污染指數(shù)；

Ci——第i項單項評價因子實測值；

Si——第i項評價因子選取的標(biāo)準(zhǔn)限值；

n——評價因子總項目數(shù)。

2 計算結(jié)果及水質(zhì)評價

2016年至2020年水質(zhì)監(jiān)測及評價結(jié)果見表2、表3、表4、表5。吳橋桑園橋斷面每年均有3-5個月處于無水或冰封狀態(tài);青縣橋斷面2016-2017年全年斷流無水。

表2 各監(jiān)測點逐年綜合污染指數(shù)Tab.2 Year-by-year comprehensive pollution index of each monitoring point

表3 2020年逐月綜合污染指數(shù)Tab.3 Month-by-month comprehensive pollution index in 2020

表4 2020年單因子污染指數(shù)分析Tab.4 Analysis of single factor pollution index in 2020

表5 南運河滄州段水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計及評價結(jié)果Tab.5 Statistics and evaluation results of water quality monitoring data for the Cangzhou section of the South Canal

選取V類水指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)，對每年各監(jiān)測點的項目指標(biāo)平均值進(jìn)行計算，求得年綜合污染指數(shù)表2。以2020年為例，分析每月各監(jiān)測斷面綜合污染指數(shù)如表3，單項污染指數(shù)表4。

表2為2016-2020年各斷面綜合污染指數(shù)，數(shù)據(jù)顯示，綜合污染指數(shù)逐年減小，至2020年，達(dá)到清潔標(biāo)準(zhǔn)；桑園橋斷面的污染指數(shù)高于青縣橋斷面污染指數(shù)。

表3為2020年各月綜合污染指數(shù)，數(shù)據(jù)顯示，6月份來水初期桑園橋和青縣橋斷面污染指數(shù)均顯示增高，之后趨于平緩，總體能夠達(dá)到清潔標(biāo)準(zhǔn)。

表4顯示為2020年單因子污染指數(shù)，所有監(jiān)測項中高錳酸鹽指數(shù)，化學(xué)需氧量，五日生化需氧量，氨氮，總氮，總磷，氟化物等監(jiān)測指標(biāo)較高。

根據(jù)表5數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確看出，桑園橋斷面超標(biāo)項目達(dá)到8個，TN超標(biāo)倍數(shù)最大達(dá)到10.4，單因子指數(shù)評價水質(zhì)總體為III～劣V類，綜合污染指數(shù)為0.07～1.20；最差年份為2016年劣V類，2018年為III類，總體水質(zhì)情況逐年轉(zhuǎn)優(yōu)。

青縣橋斷面單因子指數(shù)評價水質(zhì)總體為III～V類，水質(zhì)優(yōu)于桑園橋斷面。超標(biāo)項目僅為3個，TN超標(biāo)倍數(shù)最大為2.135。綜合污染指數(shù)為0.04～0.7，最差年份為2019年劣V類，最優(yōu)年份2020年III類。

由此可以判斷：該斷面主要污染指標(biāo)為耗氧物質(zhì)和營養(yǎng)鹽，而重金屬及毒性指標(biāo)基本無污染[4]。在空間上，南運河滄州段上游比下游污染嚴(yán)重，也就是說水流在滄州境內(nèi)通過時，水質(zhì)污染沒有加重。從時間上看，桑園橋和青縣橋的水質(zhì)均逐年改善，但南運河下游青縣橋水質(zhì)明顯優(yōu)于上游桑園橋水質(zhì)。

3 水環(huán)境影響因素分析

根據(jù)水質(zhì)評價結(jié)果，影響南運河水環(huán)境質(zhì)量的因素主要有以下幾個方面：

一是水資源是影響水環(huán)境質(zhì)量的重要因素。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，總體上看南運河水質(zhì)逐年改善。2016年、2017年南運河部分河段處于斷流無水狀態(tài)，水環(huán)境質(zhì)量綜合評價達(dá)到了輕污染；但是2018年開始南運河引黃工程、南水北調(diào)東線一期實施力度逐年增加后，水環(huán)境得到了明顯改善，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檩^清潔并達(dá)到清潔等級。這是因為河道引水解決了多年來南運河水資源短缺的問題，實現(xiàn)了河道水體的周期性更換，滿足了河道生態(tài)水量的需求，補充了地下水，逐步恢復(fù)了水體自潔功能，優(yōu)化了河道沿岸的生態(tài)環(huán)境，使得河道內(nèi)水環(huán)境質(zhì)量不斷改善。由此可見，水資源是影響水環(huán)境質(zhì)量的重要因素。

二是農(nóng)業(yè)是南運河水環(huán)境污染的主要污染源。南運河滄州段全線不設(shè)排污口，評價結(jié)果顯示重金屬毒性指標(biāo)基本無污染。但由于運河沿線村鎮(zhèn)、農(nóng)田數(shù)量眾多，居民生活污水、畜禽養(yǎng)殖廢水、農(nóng)田排水、化肥農(nóng)藥沉降、垃圾沖刷水等，在雨季容易被沖刷或滲入地下，對水質(zhì)造成污染。造成雨季豐水期水中氮磷含量較高，耗氧物質(zhì)和營養(yǎng)鹽污染指標(biāo)較高。

三是上游來水污染也是影響南運河水環(huán)境的原因之一。水質(zhì)評價結(jié)果的空間對比顯示，上游斷面污染明顯高于下游斷面。推斷一是位于南運河上游衛(wèi)運河接納了大量污水經(jīng)由南運河下泄，下泄的污水對南運河水質(zhì)造成了較大的影響；二是南運河山東段也存在污水直排或滲漏入河現(xiàn)象，加之南運河河道水環(huán)境容量較小，對滄州段南運河水環(huán)境造成威脅。

4 建議措施

4.1 充分利用每年南運河輸水工程，通過計算河道生態(tài)需水量，并結(jié)合航運要求，確定總需水量，合理配置水資源。充分利用本地水源、非常規(guī)水源，多方利用外調(diào)水源，優(yōu)先利用上游衛(wèi)運河徑流水量，其次利用引黃工程、南水北調(diào)東線工程，通過多水源聯(lián)合調(diào)度等措施，保證南運河生態(tài)水量，改善水生態(tài)環(huán)境。為大運河景觀帶的建設(shè)提供水資源和水環(huán)境的雙重保障。

4.2 開展河道清淤工程，清除底泥中的污染物，降低河道內(nèi)源污染。

4.3 加強運河沿岸城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村環(huán)境整治和保護(hù)工作，禁止將未經(jīng)處理的生活污水等廢水直接排入南運河河道，杜絕傾倒生活垃圾，建立垃圾長效管控機制。完善“村收集、鄉(xiāng)轉(zhuǎn)運、縣處理”的農(nóng)村生活垃圾收運處理模式，加快鄉(xiāng)鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運設(shè)施建設(shè)，加強河道內(nèi)垃圾監(jiān)管，杜絕清理后反彈。

4.4 加強農(nóng)業(yè)面源污染整治。在灘地范圍內(nèi)積極推廣保護(hù)性耕作、化學(xué)農(nóng)藥替代、化肥機械化深施、精準(zhǔn)化施肥和水肥一體化等減量增效技術(shù)，推進(jìn)農(nóng)家肥、畜禽糞便等有機肥料資源的綜合利用[13]。

4.5 采用生物修復(fù)技術(shù)，通過利用培養(yǎng)、接種微生物或培育水生植物和水生動物，對水中污染物進(jìn)行吸收、降解、轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)移，從而凈化水質(zhì)。

4.6 改善河流沿岸生態(tài)環(huán)境，建設(shè)生態(tài)駁岸，打造沿岸綠色走廊，恢復(fù)水面和水邊動植物生態(tài)系統(tǒng)，逐步恢復(fù)河流水生態(tài)功能，提高河流自凈能力。

4.7 加強水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測，逐步建立水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為水環(huán)境的保護(hù)和治理提供詳實準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。建設(shè)水利信息化體系，在南運河河道水系管護(hù)中應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，為防洪減災(zāi)、水資源管理、水環(huán)境監(jiān)測等提供有力的技術(shù)支撐。

5 小結(jié)

對滄州段南運河水環(huán)境的治理與保護(hù)應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，控制污染源頭，修復(fù)生態(tài)環(huán)境，完善監(jiān)管體系，加強執(zhí)法力度，緊緊抓住我省大運河保護(hù)和滄州市大河景觀帶建設(shè)的有利時機，各部門協(xié)同發(fā)力，多措并舉，真正把大運河建設(shè)成“水清岸綠、有魚有草、人水和諧”的綠色生態(tài)走廊。