溫州市溫瑞塘河水體黑臭評價

楊 陽，馬小雪，商 栩

(溫州醫(yī)學(xué)院，浙江 溫州 325035)

溫瑞塘河是溫州人民的母親河，溫瑞塘河流域是溫州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展最迅速、人口最密集的地帶，對溫州經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民生活發(fā)揮著重要作用。改革開放以來，隨著溫州經(jīng)濟(jì)和城鄉(xiāng)建設(shè)的迅猛發(fā)展，水環(huán)境污染尤其突出，絕大部分水體處于劣Ⅴ類狀態(tài)，河道呈現(xiàn)嚴(yán)重的黑臭現(xiàn)象，有些水體基本常年呈現(xiàn)黑臭現(xiàn)象，嚴(yán)重影響人民的身體健康、日常生活，消除河道黑臭已成為溫州市改善城市水環(huán)境的首要問題之一。

河流黑臭是一種生物化學(xué)現(xiàn)象［1］。因水體黑臭成因復(fù)雜，迄今為止國內(nèi)外關(guān)于水體黑臭尚無統(tǒng)一的評價方法和標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)外對河道黑臭評價模型已有研究［2-4］，如我國的黃浦江［5］、上海蘇州河［6］和無錫運河［7］等。作者利用我國現(xiàn)有的研究黑臭模型對溫瑞塘河水體的黑臭污染情況進(jìn)行評價，為進(jìn)一步解決溫瑞塘河的黑臭現(xiàn)象提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 溫瑞塘河概況

溫瑞塘河水系位于甌江以南，飛云江以北的溫瑞平原，涉及鹿城、甌海、龍灣、瑞安3區(qū)1市，水源主要來自瞿溪、雄溪、郭溪以及大羅山和集云山的山澗溪流，整個流域面積740 km2，水域面積22 km2，蓄水量 6 500萬 m3，水系河網(wǎng)總長度1 178.4 km，其中主河道長33.8 km。

溫瑞塘河水體與河床的比降相當(dāng)小，有的河段甚至接近于零，致使河網(wǎng)水域水體流向不定或多變。其次，溫瑞塘河的水資源補(bǔ)充以過境水為主。溫瑞塘河的水文特征從2個方面影響其水質(zhì)。一方面，河網(wǎng)水體流向不穩(wěn)定，導(dǎo)致河道水質(zhì)動態(tài)變化較大;另一方面，溫瑞塘河的滯流現(xiàn)象，使污染物得不到轉(zhuǎn)移凈化，容易形成重污染區(qū)。

1.2 水質(zhì)監(jiān)測斷面

以整個溫瑞塘河為研究區(qū)域，在參照國家標(biāo)準(zhǔn)《采樣方案設(shè)計技術(shù)》的基礎(chǔ)上結(jié)合溫瑞塘河的河網(wǎng)及地形地貌特征選取13個監(jiān)測點。這13個點中，A類點表示主河道的監(jiān)測點，B類點表示二級河道的監(jiān)測點，C類點表示三級河道的監(jiān)測點，W類點表示位于三垟濕地的監(jiān)測點，A8B1、A9B1為對照點，N2監(jiān)測點位于溫瑞塘河主河道的上游，是其發(fā)源區(qū)水源匯入塘河的入河口。

1.3 水質(zhì)監(jiān)測項目

用YSI 6920多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀 (美國 YSI公司生產(chǎn))現(xiàn)場測定河道中央表層下40～60 cm處水的溫度、濁度、溶解氧 (DO)、pH值、電導(dǎo)率、氨氮 (NH3-N);用AA3流動注射式營養(yǎng)鹽分析儀實驗室測定氨氮 (NH3-N)、硫化物 (S2-);國標(biāo)法測定化學(xué)需氧量 (CODcr)、生化需氧量(BOD5)。水質(zhì)監(jiān)測按照文獻(xiàn) ［4］的方法。

采樣時間從2010年6月開始到2011年5月止，每月采樣1次，共采樣12次。

1.4 水體黑臭評價

水體黑臭評價作為一種特殊的水質(zhì)評價，目前在國內(nèi)外尚無確定性的專門評價方法和標(biāo)準(zhǔn)。水體黑臭的指標(biāo)是研究水體黑臭成因，判斷黑臭程度，科學(xué)合理地管理水體的重要依據(jù)。水體黑臭指標(biāo)不僅要反映水體黑臭的表觀現(xiàn)狀和黑臭產(chǎn)生的過程，更重要的是能夠?qū)诔舢a(chǎn)生后水質(zhì)狀況的改變給予定性和定量的說明，即能夠而且應(yīng)該反映水體黑臭的本質(zhì)特征。

我國城市河流黑臭指標(biāo)分為兩類［8-11］:一是單項指標(biāo)，分為針對黑臭本身的氣味定量測定如臭閾值 (DO)和色度測定色閾值 (CH)及針對水質(zhì)變化的指標(biāo)如溶解氧、化學(xué)耗氧量 (CODcr或CODMn)、5日生化需氧量 (BOD5)、氨氮 (NH3-N)、有機(jī)污染物、水溫、pH值、硫酸還原菌數(shù)、總磷等，其中前四項是目前國內(nèi)外常用的有機(jī)污染指標(biāo)，與水體黑臭有較好的相關(guān)性;二是綜合指標(biāo)，

式中:NH3-N(mg·L-1)為某斷面的氨氮的實測值;DO(%)為DO實測值與實測水溫時的 DO飽和值之百分比。當(dāng)指數(shù) I≥5時，即可定性為黑臭，表明水體受到嚴(yán)重污染;污染指數(shù) I≥7.5時，表明水質(zhì)受到極嚴(yán)重污染。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)

對溫瑞塘河各監(jiān)測點T、DO、NH3-N、COD這4個指標(biāo)，一年監(jiān)測的實驗數(shù)據(jù)按照季節(jié)平均處理，所得數(shù)據(jù)如表1所示。如黑臭指數(shù) (I)和有機(jī)污染系數(shù) (A值)。

黑臭的成因非常復(fù)雜，而對黑臭程度的描述也因個人感官的差異而別。故采用黑臭指數(shù)［12］來定量描述水質(zhì)的黑臭現(xiàn)象。

表1 溫瑞塘河各監(jiān)測點T、DO、NH 3-N、COD指標(biāo)的變化

溫度能促進(jìn)水體中微生物的生長繁殖，加速水體中各種生化反應(yīng)。當(dāng)河流受到有機(jī)物污染且水溫適宜時，微生物強(qiáng)烈的活動會使水體中的有機(jī)物大量分解，生成各種發(fā)臭物質(zhì)，從而引起河流出現(xiàn)不同程度的黑臭。如圖1中，溫瑞塘河的冬季氣溫較為溫和，平均高于10℃。春秋季節(jié)溫差不是很大，區(qū)別不是很明顯。

NH3-N含量高易生成氨等有臭氣體。NH3-N主要來源于農(nóng)業(yè)化肥、生活污水和化學(xué)工業(yè)廢水。水體中的有機(jī)氮很不穩(wěn)定，有氧存在時，在微生物作用下經(jīng)氨化作用、硝化作用而成為硝酸鹽類無機(jī)氮化物，整個轉(zhuǎn)化過程需消耗水體中大量的氧氣，使水質(zhì)變壞，發(fā)黑發(fā)臭，故NH3-N也是引起水體黑臭的重要因子。如圖2中，水源源頭N2和所設(shè)定的對照斷面中NH3-N含量較低，溫瑞塘河水體基本上都大于Ⅴ類水2 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)，屬于劣Ⅴ類的水體。溫瑞塘河各級河道間NH3-N含量呈現(xiàn)的規(guī)律是三級河道＞二級河道＞一級河道;季節(jié)性分布是夏秋季節(jié)較低，春冬季節(jié)含量較高。

DO是溶解在水體中的氧的含量。天然水系中最強(qiáng)的氧化劑是氧，水中含氧量是判斷水環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)。水體黑臭的一個主要原因是缺氧。清潔水體正常情況下DO接近飽和狀態(tài)，受到有機(jī)污染時有機(jī)物氧化耗氧，污染嚴(yán)重時水體來不及從空氣中吸收充足的氧補(bǔ)充氧化耗氧，DO不斷減少，甚至接近零。氧的缺乏不僅阻礙了水體中好氧過程對污染物的分解，降低了水體自凈能力，更使水體環(huán)境轉(zhuǎn)化為缺氧甚至厭氧狀態(tài)，致使厭氧微生物成為污染物分解的主體，生成黑臭物質(zhì)，因此DO是水體黑臭的主要控制指標(biāo)。如圖3中，溶解氧的分布趨勢與氨氮相似，與氨氮有著很好的相關(guān)性。

CODcr是指水體中能被氧化的物質(zhì)在一定條件下被氧化時所消耗的氧的量，BOD5是指由于好氧微生物的作用使水體中有機(jī)物完全氧化所需的水中溶解氧的量，二者均為衡量水體污染程度的指標(biāo)。根據(jù)GB3838—88地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，選取參數(shù)的控制指標(biāo)意義，CODcr和BOD5主要控制水體污染物，防治水體黑臭?？梢?，上述指標(biāo)是黑臭評價中最為常用和可靠的指標(biāo)。

同為甌江入江口的B1、B7監(jiān)測點，差別很大，B1處水閘長期處于封閉，與甌江幾乎沒有水體交換，形成了斷頭河，受周邊生活污水排入的影響，長期處于低氧狀態(tài)，在所有二級河道監(jiān)測點中，水質(zhì)最差，溶解氧年平均值僅0.87 mg·L-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足水體代謝的需要，經(jīng)常發(fā)出惡臭;而B7處的閘門經(jīng)常處于開放狀態(tài)，此處水體與回流的甌江水充分混合，受甌江水高溶解氧的影響，能滿足水體有機(jī)質(zhì)降解需要的氧氣，溶解氧表現(xiàn)最高，年平均值4.925 mg·L-1，說明甌江水對 B7水體影響大，能提高水體溶解氧并能促進(jìn)水體污染物的降解，間接證明引水沖污能促進(jìn)溫瑞塘河水體污染物的降解。

2.2 黑臭評價

溫瑞塘河各斷面的黑臭評價結(jié)果見表2。

表2 溫瑞塘河各斷面四季黑臭指數(shù)的比較

A8B1、A9B1為選取的參照點，B7處于甌江口，這3個斷面黑臭指數(shù)都＜5，分析溫瑞塘河黑臭污染狀況時暫不考慮。由表1可知，在剩余的10個斷面中，一年的黑臭指數(shù) ＞5的占82.5%，＞7的占62.5%，而＜5的僅占17.5%?？梢姕厝鹛梁拥暮诔粑廴緺顩r嚴(yán)重，半數(shù)以上的水質(zhì)都屬于嚴(yán)重黑臭污染。

由表3可以看出，黑臭指數(shù)均值大小為三級河道＞二級河道＞一級河道。一級河道兩岸居民密度最小，相對污水排入就少，河道寬且深，水量很大，這樣就大大稀釋水體的污染物，使得黑臭指數(shù)相對最低;三級河道周邊居民密度很大，生活污水排放量大，并且中小型企業(yè)及手工作坊多，存在偷排污水的暗道，加上三級河道淤泥多，河床小水量少，使得水體污染物濃度最高，嚴(yán)重影響人們的健康、生活。例如C1斷面，水體終年處于嚴(yán)重黑臭，嚴(yán)重影響周圍居民的正常生活與身體健康。

表3 溫瑞塘河各級河道黑臭指數(shù)的比較

分析表4，我們可以看出溫瑞塘河只有在夏季，黑臭情況有所緩和，僅有40%的斷面處于黑臭情況;春秋季節(jié)的黑臭情況最為嚴(yán)重，幾乎是全部水體都可以判定為黑臭。黑臭指數(shù)＞7的斷面分別占到90%，80%。

表4 溫瑞塘河各季節(jié)黑臭指數(shù)的比較

綜上分析，我們可以得出溫瑞塘河的水體黑臭情況相當(dāng)嚴(yán)重，需要引起高度的關(guān)注，進(jìn)一步研究探尋解決方案。

3 小結(jié)與討論

對溫瑞塘河設(shè)置了13個斷面，選擇致黑臭的主要因素，進(jìn)行長時間高頻度的現(xiàn)場觀測和水質(zhì)監(jiān)測，用黑臭指數(shù)對溫瑞塘河水體進(jìn)行黑臭評價，較客觀地反映了該河段水體的黑臭程度。評價結(jié)果表明，溫瑞塘河水體黑臭污染問題已相當(dāng)嚴(yán)重。

從本實驗監(jiān)測的結(jié)果來看，影響溫瑞塘河水體黑臭的主要原因是水體的流動性和降雨量。無論是B1、B7斷面的比較，還是夏季的黑臭污染都可以驗證這一點，為今后溫瑞塘河的黑臭治理提供理論依據(jù)。

鑒于水體黑臭污染不僅嚴(yán)重影響了居民的生活和健康以及城市景觀，制約經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，為此加強(qiáng)溫瑞塘河水資源保護(hù)和水污染治理工作迫在眉睫。既應(yīng)從源頭控制入手，對污染物排放實施總量控制，又應(yīng)及時進(jìn)行河道整治，嚴(yán)格河道管理，清除河道垃圾與沉積物，修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)，提高水體自凈能力，消除河流黑臭，還人民以藍(lán)天碧水。

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