秦淮河南京段水質(zhì)變化過程及污染控制

毛曉文,常 虹

秦淮河南京段水質(zhì)變化過程及污染控制

毛曉文1,常 虹2

(1.江蘇省水文水資源勘測局,江蘇南京 210029;2.江蘇省水利工程規(guī)劃辦公室,江蘇南京 210029)

從秦淮河南京段的水功能區(qū)劃目標(biāo)著手,運(yùn)用污染指數(shù)法對秦淮河南京段2001—2010年的水質(zhì)變化過程進(jìn)行分析評價(jià),指出秦淮河南京段污染源貢獻(xiàn)大小依次為NH3-N、BOD、CODMn和石油類,主要超標(biāo)污染物為NH3-N;秦淮新河的水質(zhì)明顯優(yōu)于其他河段,內(nèi)秦淮河的水質(zhì)污染情況依舊嚴(yán)重?？偨Y(jié)10年治污對秦淮河水質(zhì)的影響,指出城市污水接管率、污染源、水動(dòng)力條件等仍是影響秦淮河水環(huán)境的主要因素。在污染源綜合整治、河道疏浚、生態(tài)修復(fù)、政策保障等方面提出了控制污染的措施及建議。

秦淮河南京段;水質(zhì)評價(jià);綜合污染指數(shù)法;污染控制

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展和人口的急劇增加,秦淮河南京段污染物排放量大幅增加,為了實(shí)現(xiàn)“污水不下河,死水變活水”的目標(biāo),南京市政府從1985年起實(shí)施內(nèi)秦淮河整治工程,至2001年三期工程結(jié)束,先后經(jīng)歷了16年,累計(jì)投資約10億元,先后完成了內(nèi)秦淮河清淤、河道整治、污水截流、長江引水、兩岸景觀建設(shè)等工程。建成了二級處理能力40萬t/d的江心洲污水處理廠、40多千米的截污輸污管道,大中橋、鳳臺路、江邊等3座污水提升泵站,夾江江底污水輸送隧道,8萬t/d的大橋水廠引水工程和10萬t/d的上元門水廠引水工程等項(xiàng)目,使秦淮河水質(zhì)有了根本的改善。為全面總結(jié)治污成效,并對未來秦淮河南京段水質(zhì)改善提出更有針對性的措施,筆者對南京地區(qū)內(nèi)秦淮河、外秦淮河、秦淮新河大規(guī)模治理后的水質(zhì)變化進(jìn)行分析評價(jià),總結(jié)問題,進(jìn)一步探求控污方法。

1 流域概況及功能分區(qū)

1.1 流域概況

秦淮河是長江下游南岸的一條重要支流,流經(jīng)江蘇省溧水、句容、江寧3縣(區(qū))和南京城區(qū),全長約110 km(其中南京段105 km,鎮(zhèn)江段約5 km),流域面積約2631 km2。上游由南源溧水河、北源句容河組成,兩源于江寧區(qū)西北村匯合成秦淮河干流,繞江寧區(qū)方山西側(cè)北流,在江寧東山鎮(zhèn)分為兩支,一支為秦淮新河,從東山鎮(zhèn)河定橋起經(jīng)鐵心橋、西善橋在雨花區(qū)的金勝圩入長江,全長18 km;另一支從東山鎮(zhèn)往北,由七橋甕入南京城區(qū)。進(jìn)入城區(qū)的秦淮河干流在東山鎮(zhèn)以下有運(yùn)糧河、友誼河、響水河、南河等支流匯入,在象房村附近又分為兩支：一支經(jīng)武定門節(jié)制閘環(huán)古城墻繞行,稱為外秦淮河;另一支稱為內(nèi)秦淮河,由東水關(guān)穿越古城墻,進(jìn)入南京老城區(qū),經(jīng)城南夫子廟出西水關(guān),再次匯入外秦淮河,全長5 km。內(nèi)、外秦淮合流后,過草場門、定淮門,循石頭城北流,在三汊河口匯入長江。

1.2 功能分區(qū)

水功能區(qū)劃是根據(jù)研究區(qū)域的現(xiàn)有水資源狀況,考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,在相應(yīng)水域按各類水功能區(qū)的指標(biāo),把某一水域劃分為不同類型的水功能區(qū)單元的一項(xiàng)水資源開發(fā)利用和保護(hù)的基礎(chǔ)性工作。在某一水域多種功能并存的情況下,按水資源的自然屬性、開發(fā)利用現(xiàn)狀及社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求,結(jié)合各功能對水量要求的大小,兼顧各功能對水質(zhì)要求的高低,經(jīng)功能重要性排序而擬定的首位功能即為該區(qū)的主導(dǎo)功能。

水功能區(qū)劃采用二級體系,即一級區(qū)劃和二級區(qū)劃。一級區(qū)劃主要協(xié)調(diào)地區(qū)間用水關(guān)系,從宏觀上解決水資源開發(fā)利用與保護(hù)的問題,包括保護(hù)區(qū)、保留區(qū)、開發(fā)利用區(qū)和緩沖區(qū)4類。二級區(qū)劃主要協(xié)調(diào)局部區(qū)域和相關(guān)各用水部門之間的關(guān)系,包括飲用水源區(qū)、工業(yè)用水區(qū)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)、漁業(yè)用水區(qū)、景觀娛樂用水區(qū)、過渡區(qū)和排污控制區(qū)7類。

內(nèi)秦淮河段主要是景觀用水,執(zhí)行GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn);秦淮新河是秦淮河的分洪道,集行洪、灌溉和航運(yùn)功能于一體,執(zhí)行地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn);外秦淮河經(jīng)過溧水、江寧和南京市區(qū),在水功能區(qū)劃中共分為10段,作為城市河道,除汛期的排澇行洪外,景觀、工業(yè)、農(nóng)業(yè)為其主要功能,執(zhí)行地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn),個(gè)別河段如溧水東蘆段、江寧祿口段、江寧殷巷段具有飲用水水源地功能,執(zhí)行地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

2003年3月,江蘇省人民政府批復(fù)了《江蘇省地表水(環(huán)境)功能區(qū)劃》,秦淮河南京段水功能區(qū)劃分情況見表1。

表1 秦淮河南京段水功能區(qū)劃分情況

2 評價(jià)方法

水質(zhì)變化過程評價(jià)采用綜合污染指數(shù)法進(jìn)行。該法是依據(jù)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將有關(guān)的污染物濃度等標(biāo)化,計(jì)算得到簡單的無量綱指數(shù),可以直觀、簡明、定量地描述和比較環(huán)境污染的程度。

綜合污染指數(shù)法是以監(jiān)測值除以GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的標(biāo)準(zhǔn)限值,得出各項(xiàng)污染物的分指數(shù),再計(jì)算出污染綜合指數(shù),根據(jù)水質(zhì)污染程度分級標(biāo)準(zhǔn)(表2)判斷水質(zhì)級別。

綜合污染指數(shù)P的計(jì)算公式為

式中：P為某河流綜合污染指數(shù);n為參與評價(jià)的污染物項(xiàng)目數(shù);pi為第i項(xiàng)污染物的污染指數(shù);ρi為第i項(xiàng)污染物監(jiān)測值;ρi0為第i項(xiàng)污染物標(biāo)準(zhǔn)限值。

表2 污染物污染程度分類標(biāo)準(zhǔn)

對于秦淮河底質(zhì)的污染評價(jià)采用瑞典科學(xué)家Hakanson提出的潛在生態(tài)危害指數(shù)法進(jìn)行重金屬污染危害評價(jià)。

3 水質(zhì)變化過程

3.1 水質(zhì)監(jiān)測成果

江蘇省水環(huán)境監(jiān)測中心在內(nèi)外秦淮河共布設(shè)了18個(gè)監(jiān)測斷面,本次評價(jià)考慮斷面的周邊環(huán)境、分布、設(shè)站歷時(shí)、水量調(diào)度等情況,選擇內(nèi)秦淮河上的文德橋、西水關(guān)閘2個(gè)斷面,秦淮新河上的曹村河、西善橋2個(gè)斷面,秦淮河上的東山大橋、武定門閘和洋橋3個(gè)斷面2001—2010年代表斷面的CODMn、BOD、NH3-N、石油類4項(xiàng)指標(biāo)的歷年年均值(表3)進(jìn)行污染指數(shù)評價(jià)。

表3 2001—2010年秦淮河南京段主要污染物污染指數(shù)

結(jié)果表明,2001—2010年秦淮河南京段按污染源貢獻(xiàn)大小依次為NH3-N、BOD、CODMn和石油類,主要超標(biāo)污染物為NH3-N,其余指標(biāo)多是個(gè)別年份超標(biāo)。秦淮新河的水質(zhì)明顯優(yōu)于其他河段,內(nèi)秦淮河的水質(zhì)污染情況依舊非常嚴(yán)重?？梢?控制氮的攝入量是秦淮河水污染控制的關(guān)鍵。

3.2 過程分析

2001—2010年間內(nèi)秦淮河綜合污染指數(shù)變化情況見圖1。由圖1可見,內(nèi)秦淮河10年綜合污染指數(shù)平均值為1.47,水質(zhì)總體處于重度污染水平。10年中,2001、2004年為嚴(yán)重污染,2003年、2006年、2007年3個(gè)年份為中度污染,其余5個(gè)年份為重度污染,2004—2007年水質(zhì)有顯著改善趨勢, 2007年后水質(zhì)持續(xù)惡化。

圖1 2001—2010年內(nèi)秦淮河綜合污染指數(shù)變化情況

2001—2010年間外秦淮河綜合污染指數(shù)變化情況見圖2。由圖2可見,監(jiān)測年份外秦淮河10年綜合污染指數(shù)平均值為1.13,水質(zhì)總體處于重度污染水平,但污染程度低于內(nèi)秦淮河。10年中,2003年為輕度污染,2007年、2008年、2010年3個(gè)年份為中污染,其余6個(gè)年份為重度污染,2005年水質(zhì)惡化達(dá)到最高峰,2006年后水質(zhì)改善趨于穩(wěn)定。

圖2 2001—2010年外秦淮河綜合污染指數(shù)變化情況

圖3 2001—2010年秦淮新河綜合污染指數(shù)變化情況

2001—2010年間秦淮新河綜合污染指數(shù)變化情況見圖3。由圖3可見,監(jiān)測年份秦淮新河10年綜合污染指數(shù)平均值為0.78,水質(zhì)總體處于中度污染水平,水質(zhì)污染程度明顯低于內(nèi)秦淮河和外秦淮河。10年中,除2002年、2004年、2005年3個(gè)年份為重度污染外,其余7個(gè)年份基本為輕-中度污染, 2005年后水質(zhì)改善趨于穩(wěn)定。

3.3 底泥沉積物

除上述4類水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測項(xiàng)目外,根據(jù)中科院南京土壤研究所發(fā)布的相關(guān)資料,2008—2010年內(nèi)秦淮河底泥沉積物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr等5種重金屬質(zhì)量比檢測結(jié)果見表4。

表4 2008—2010年內(nèi)秦淮河底泥重金屬質(zhì)量比檢測結(jié)果mg_/_k_g

由表4可見,內(nèi)秦淮河底泥沉積物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr等5種重金屬離子均超出土壤背景值,且不同重金屬元素的質(zhì)量比差異較大。

采用瑞典科學(xué)家Hakanson提出的潛在生態(tài)危害指數(shù)法對內(nèi)秦淮河的重金屬污染進(jìn)行生態(tài)危害評價(jià),結(jié)果如表5所示。

表5 內(nèi)秦淮河底泥沉積物重金屬生態(tài)危害評價(jià)結(jié)果

由表5可見,內(nèi)秦淮河底泥沉積物重金屬歷年均具有很高的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),且主要來自重金屬Cd。從3年的重金屬平均生態(tài)危害來看,5種重金屬的生態(tài)危害從大到小依次為Cd、Pb、Cu、Zn、Cr。

3.4 分析

a.從監(jiān)測數(shù)據(jù)可見,秦淮河南京段水質(zhì)污染指標(biāo)CODMn、BOD、NH3-N、石油類4項(xiàng)指標(biāo)中,主要超標(biāo)污染物是NH3-N,測次超標(biāo)率高達(dá)86.6%,其中,內(nèi)、外秦淮河NH3-N超標(biāo)率都為100%,其余3項(xiàng)指標(biāo)測次超標(biāo)率依次為BOD 40%,石油類16.7%, CODMn3%,基本能夠達(dá)到相應(yīng)功能區(qū)的水質(zhì)要求。從污染時(shí)段分析,外秦淮河和秦淮新河自2005年后水質(zhì)都有所改善,內(nèi)秦淮河在2007年后水質(zhì)持續(xù)惡化。南京地區(qū)內(nèi)秦淮河、外秦淮河和秦淮新河污染程度由輕到重依次為：秦淮新河、外秦淮河和內(nèi)秦淮河。

b.內(nèi)秦淮河水質(zhì)不穩(wěn)定,持續(xù)超標(biāo)的原因主要有：①內(nèi)秦淮河地處南京市繁華地段,商業(yè)和旅游業(yè)較為發(fā)達(dá),現(xiàn)有城鎮(zhèn)集中污水接管率約為70%～80%,雖高于全省50%左右的水平,但生活污水的集中接管率尚不充分,仍有余地;②每年3—10月的汛期,為防止外秦淮河水倒灌入城,會(huì)關(guān)閉內(nèi)秦淮河通外秦淮河的西水關(guān)閘和鐵窗欞閘,使河流流速較小,污水長時(shí)間滯留在河道中,不利的水動(dòng)力條件加劇了水質(zhì)污染;③沿線仍分布著少量的排污口,包括污水處理廠的尾水口和泵站、涵閘的出水口,尾水的水質(zhì)和泄洪水質(zhì)在很大程度上影響了秦淮河水質(zhì)。

c.外秦淮河水質(zhì)近年穩(wěn)定改善,秦淮新河雖為人工開挖河道,沿線也多處于城郊接合部,但秦淮新河除2002年、2004年、2005年呈現(xiàn)重污染外,其余年份均為輕度污染或中度污染。這種水質(zhì)的改善一方面歸功于2005—2006年的大規(guī)模治理已初見成效,內(nèi)秦淮河的截流減排措施更加嚴(yán)厲,使輸入外秦淮河的污染負(fù)荷有所降低;另一方面與南京市2007年后實(shí)施的一系列河濱水環(huán)境改造工程有很大關(guān)系,特別是在秦淮新河和外秦淮河上實(shí)施的利用長江水源進(jìn)行的補(bǔ)水工程,即從秦淮新河閘翻水入秦淮新河,流經(jīng)西善橋、河定橋進(jìn)入外秦淮河,流經(jīng)七橋甕、武定門閘、三山橋、草場門橋、三汊河口閘后入長江,形成“長江—秦淮新河—外秦淮河—長江”的引水線路,這在很大程度上增加了整個(gè)秦淮河的環(huán)境容量,也改善了水動(dòng)力條件,長江水的稀釋作用也直接地改善了秦淮河水質(zhì)。

d.秦淮河中沉積著大量的底泥,內(nèi)秦淮河底泥沉積物中常見重金屬污染物的生態(tài)危害由大到小依次為Cd、Pb、Cu、Zn、Cr,且重金屬Cd的生態(tài)危害要遠(yuǎn)高于其他4種重金屬。據(jù)中科院土壤研究所最新監(jiān)測資料,內(nèi)外秦淮河和秦淮新河污染底泥總面積約為6.28 km2,其中,內(nèi)、外秦淮河合計(jì)為4.98 km2,占79.3%,COD年釋放量為187.97t,NH3-N年釋放量為18.48t,TP年釋放量為17.31t,TN年釋放量為92.39 t;秦淮新河為1.30 km2,占20.7%,COD年釋放量為51.17t,NH3-N年釋放量為5.03t,TP年釋放量為4.71 t,TN年釋放量為25.15 t;可見,底泥污染物的不斷釋放和消解是秦淮河不可忽視的內(nèi)源。

4 建 議

秦淮河流域?yàn)榈湫偷某鞘泻恿魃鷳B(tài)系統(tǒng),治理過程中,應(yīng)將秦淮河作為一個(gè)全流域系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)全流域聯(lián)動(dòng)治理。建議控制措施有：

a.明確污染控制重點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)以上分析,秦淮河南京段的治污重點(diǎn)仍為污染最為嚴(yán)重的內(nèi)秦淮河段,污染控制指標(biāo)為NH3-N。在污染源控制方面,應(yīng)強(qiáng)化城市生活污水截流,加大污水處理力度和水平,全面實(shí)施城市雨污分流,減少面源污染物入河量;對于沿線分布的污水處理尾水排放口,應(yīng)嚴(yán)格管理,嚴(yán)禁超標(biāo)排放;強(qiáng)化秦淮河水上娛樂設(shè)施管理,控制船運(yùn)交通污染源。在當(dāng)前秦淮河的污染綜合整治中,應(yīng)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)為對入秦淮河的支流口和農(nóng)業(yè)灌溉引發(fā)的面污染控制,加強(qiáng)納污總量研究,設(shè)置支流口入秦淮河排污控制紅線,建議在秦淮河、溧水河、句容南河、湯水河及其支流和前進(jìn)河、新林河、三干河兩岸建設(shè)緩沖帶,工程規(guī)模約為80 hm2,實(shí)施農(nóng)業(yè)灌溉和面源生態(tài)攔截工程。

b.清淤疏浚,減少底質(zhì)污染。在枯水季節(jié)開展清淤疏浚,提高河道蓄水量,防止底泥污染物釋放?？蓪?shí)施的疏浚清淤工程有：秦淮河干河(上坊門橋—西北村段)、句容河河道的拓浚工程,土方量約為1000萬m3;對入秦淮河的22條縣級河道、165條鄉(xiāng)級河道,有計(jì)劃地開展清淤修復(fù),清淤土方量預(yù)測有1500萬m3,可減少內(nèi)源污染。

c.規(guī)劃促進(jìn)水體流動(dòng)的水利工程,改善河道水動(dòng)力條件,研究調(diào)引上游石臼湖水、長江水等較清潔水源入河,加大河道水體流動(dòng),增加環(huán)境容量,改善水質(zhì)。

d.推進(jìn)生態(tài)修復(fù),實(shí)施生態(tài)工程。利用生物的吸收和自凈作用,選擇適宜生物種類進(jìn)行植草、栽藕或養(yǎng)魚等,吸收水體中的高氮、高有機(jī)物;實(shí)施濱水環(huán)境的生態(tài)改造工程,建設(shè)秦淮新河全河段16.8km的生態(tài)景觀帶工程,提高河道護(hù)坡污染物吸收量。

e.加強(qiáng)法律監(jiān)管和公益宣傳力度,提高公眾的環(huán)保意識,營造保護(hù)秦淮河人人有責(zé)、人人受益的良好社會(huì)氛圍。

[1]GB3838—2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

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Water quality variation process in Nanjing reach of Qinhuai River and pollution control measures

MAO Xiaowen1,CHANG Hong2
(1.Jiangsu Province Hydrology and Water Resources Investigation Bureau,Nanjing 210029,China; 2.Jiangsu Water Conservancy Planning Bureau,Nanjing 210029,China)

Based on water function zoning of the Nanjing reach of the Qinhuai River,we used the pollution index method to analyze and evaluate the water quality variation process in the reach from 2001 to 2010.We found that the pollution sources of the Nanjing reach of the Qinhuai River were in the following order of descending significance：NH3-N,BOD,CODMn,and oil,of which the main contaminant was NH3-N.The water quality of the new Qinhuai River was much better than that of other river reaches,and the inner Qinhuai River was still seriously polluted.In this paper,we summarize the influences of ten-year pollution control on the water quality of the Qinhuai River and point out that the urban sewage connection rate,pollution sources,and hydrodynamic conditions are the main factors affecting the water environment of the Qinhuai River.To control the pollution,we propose several measures and engineering solutions,including integrated pollution remediation,river dredging,ecological restoration,policy support.

Nanjing reach of Qinhuai River;water quality evaluation;integrated pollution index method pollution control

X832

A

1004-6933(2014)01-0074-05

201307-25 編輯：徐 娟)

10.3969/j.issn.1004-6933.2014.01.015

毛曉文(1968—),女,高級工程師,碩士,主要從事水質(zhì)分析和評價(jià)、水資源保護(hù)與水污染控制技術(shù)的研究工作。E-mail：410030279@qq.com