南淝河清淤前后主要污染指標(biāo)的變化

聞陸鵬　崔康平　慈曾福等

摘要

隨著南淝河清淤的結(jié)束，針對清淤及南淝河自身特點，考察南淝河清淤前后10個采樣點水體中COD、TN和TP含量以及底泥中TN、TP、有機質(zhì)和重金屬等主要污染指標(biāo)的變化。結(jié)果表明，由于河流污染的復(fù)雜性，對清淤效果的評估缺乏有效的預(yù)測和方法體系，清淤作為單一的治理措施從根本上很難改變南淝河水體的污染現(xiàn)狀，水質(zhì)依然會回到清淤前水準(zhǔn)。清淤后，表層底泥中TN、TP和有機質(zhì)含量的平均降幅分別為41.90%、41.96%和29.80%；由于河流底泥氮磷釋放會造成水體污染，一定程度上緩解水體氮磷污染壓力。清淤后Pb的最大去除率為58.5%，平均去除率達(dá)42.9%；Zn的最大去除率為86.4%，平均去除率51.2%；Cr的最大去除率為48.0%，平均去除率32.2%，很好地控制了重金屬污染風(fēng)險。

關(guān)鍵詞 南淝河；清淤；水質(zhì)；污染原因

中圖分類號 S181.3；X703 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）15-199-03

The Changes of Main Pollution Indices before and after Nanfei River Dredging

WEN Lupeng1， CUI Kangping1*， CI Zengfu2 et al

（1. School of Resources and Environmental Engineering， Hefei University of Technology， Hefei， Anhui 230009； 2. Hefei Municipal Drainage Management Office， Hefei， Anhui 230001）

Abstract With the end of Nanfei River dredging， aiming at dredging and Nanfei River characteristics， the content of COD， TN， TP and variation of main pollution indices（TN， TP， organic matter and heavy matter） in 10 sampling sites before and after dredging were investigated. The results showed that， due to the complexity of river pollution， assessment of the effect of dredging lack of effective prediction method system， dredging as a single treatment measure was fundamentally difficult to change Nanfei River water， water quality will still return to former levels. The average dropped on the surface of sediment dredging in TN， TP and organic matter were respectively 41.9%， 41.96% and 298%； the release of nitrogen and phosphorus in river sediment will cause water pollution， to some extent alleviate the pressure of nitrogen and phosphorus pollution. After dredging Pb the maximum removal rate was 58.5%， the average removal rate of Zn reached 42.9%； the maximum removal rate was 86.4%， the average removal rate was 51.2%； the maximum law of averages 48% Cr， the average removal rate of 322%， very good control of the risk of heavy metal pollution.

Key words Nanfei River； Dredging； Water quality； Pollution causes

南淝河是合肥的母親河，貫穿合肥市，有著其特殊的地位和重要性[1]，一直以來，南淝河吸納著合肥市大量的生活、生產(chǎn)等廢水，其水質(zhì)的優(yōu)劣也深受廣大市民的關(guān)注。河底淤泥富含多氮、磷等物質(zhì)以及有機質(zhì)[2]，可以通過聚磷菌和其他的細(xì)菌作用進入河水中，釋放到上覆水中，容易引起河水富營養(yǎng)化，造成河道的污染，另外底泥中還含有大量的重金屬，底泥污染嚴(yán)重[3]。 清淤作為控制水體富營養(yǎng)化的一種措施，可以有效保證水體質(zhì)量，清除沉積物中所含的多氮、磷等物質(zhì)以及有機質(zhì)，減少沉積物中的污染物向水體中排放[4]。合肥市在2000年前后曾利用河道疏浚工程清理過南淝河河底淤泥，而在這之后除了小規(guī)模的清淤外就再也沒有大規(guī)模地清理過。河湖水質(zhì)較差是長期環(huán)境污染累積的結(jié)果，影響水質(zhì)的因素也較多[5-8]。清淤可以減緩底泥氮磷的釋放[9]，在一定程度上改善水質(zhì)，但清淤是一項投資巨大的工程，對政府及地方財政將形成一定的壓力，尤其需要慎重考慮投入效應(yīng)比。筆者分析了合肥南淝河清淤前后水體及沉積物中污染物質(zhì)的變化，以期評價清淤的效果，為同類河流清淤疏浚提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

根據(jù)南淝河沿岸居民區(qū)分布及重要支流匯入點，選取10個采樣點（長豐路橋、亳州路橋、蒙城路橋、阜陽路橋、宿州路橋、古井橋、壽春路橋、銅陵路橋、中里郢、當(dāng)涂路橋）作為檢測分析對象。使用河流清污駁船在河中心處水面下10 cm左右采集水樣。采用柱狀采樣器，采集河中心表層（0～5 cm）底泥樣品。南淝河清淤前，于2013年5月26日采集水體和底泥樣品。清淤兩個月后，河底底泥基本達(dá)到穩(wěn)定，河水受到擾動干擾較小，分別于清淤后第2個月（2013年10月30日），第4個月（2013年12月21日）、第8個月（2014年4月22日）采樣。

1.2 樣品分析

COD測定采用重鉻酸鉀法；氨氮測定采用納氏試劑分光光度法；總氮（TN）測定采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法；總磷（TP）測定采用過硫酸鉀消解-鉬鏑抗分光光度法。沉積物總氮和總磷含量的測定采用過硫酸鹽法；沉積物重金屬測定采用原子吸收法；沉積物有機質(zhì)測定采用重鉻酸鉀容量法。

2 結(jié)果與分析

2.1 南淝河清淤前污染概況

據(jù)測量，氮含量沿著河流上游到下游緩慢上升，TN最大值為45.89 mg/kg，最小值為10.43 mg/kg，各采樣點平均含量為26.94 mg/kg；氨氮含量最低值2.12 mg/L，最大值達(dá)10.76 mg/L，平均值6.99 mg/kg；TP含量最大值為1.72 mg/kg，最小值為0.86 mg/kg，平均值為1.29 mg/kg；從第1個采樣點長豐路橋段到最后一個采樣點當(dāng)涂路橋段，氮、磷含量以及COD均超過V類水標(biāo)準(zhǔn)，COD最小值為31.31 mg/kg，最大值達(dá)69.92 mg/kg；氮最高值超V類水20多倍，磷最小值超V類水2.3倍，最高值達(dá)445倍?？梢?，南淝河水質(zhì)污染非常嚴(yán)重。

一般認(rèn)為在湖泊河流N、P物質(zhì)循環(huán)中，底泥有時為水體污染的源，有時又是水體污染的匯。在一定條件下，累積于底泥中的各種有機和無機污染物通過與上覆水體間的物理、化學(xué)、生物交換作用，可重新進入上覆水中，成為影響河流水質(zhì)的二次污染源，從而影響河流水質(zhì)環(huán)境。因此，底泥污染的整治對河流污染治理來說顯得尤為關(guān)鍵。

目前，國內(nèi)外對河流沉積物環(huán)境尚缺乏統(tǒng)一的評價方法和標(biāo)準(zhǔn)。采用有機指數(shù)（有機指數(shù)=[有機質(zhì)（%）/1.724]×[總氮（%）×0.95]）對南淝河各采樣點表層（0～5 cm）沉積物進行污染狀況評價，有機指數(shù)大于0.5為污染狀態(tài)，0.2～0.5為尚清潔狀態(tài)。南淝河沉積物平均有機指數(shù)為0.439 3，說明南淝河沉積物有機污染不嚴(yán)重。

由表1可知，南淝河不同采樣點3種重金屬含量均超過土壤背景值。最高值為當(dāng)涂路橋Zn含量，甚至接近背景值10倍；對照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，古井橋、壽春路橋、中里郢和當(dāng)涂路橋Zn含量均超三級標(biāo)準(zhǔn)，其他的處于二級，沒有達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 南淝河清淤前后主要污染指標(biāo)變化

2.2.1

水體中TN、TP和COD含量。

清淤前南淝河COD含量平均值為50.14 mg/L，清淤后第1次取樣平均值為34.82 mg/L，為清淤前COD含量的71%，水質(zhì)變化最大位于上游水質(zhì)平緩段，COD下降率為56%，宿州路橋附近持平，支流匯入對測量影響很大。其中，上游長豐路橋～蒙城路橋由于水文條件基本一致，外來干擾少，COD普遍下降50%左右；板橋河附近則僅僅下降20%，甚至不變，支流匯入對流動河流水質(zhì)影響很大。下游銅陵路～當(dāng)涂路有大量的生活垃圾傾倒，嚴(yán)重影響了水質(zhì)，未能有好的處理效果。整體上來看，水體中COD雖然均有下降，但是未能達(dá)到V類水標(biāo)準(zhǔn)。

清淤過程主要是通過清除污染物，減少進入水體中的氮來實現(xiàn)。經(jīng)統(tǒng)計，清淤前10個采樣點總氮平均值達(dá)26.97 mg/L，清淤后為20.70 mg/L，清淤后TN含量為清淤前的740%，TN下降最大處為50.5%，最小處位于板橋河匯流處，含氮量無明顯變化。板橋河交匯處上游缺少較大河流的匯入，TN含量下降30%左右，宿州路橋以下則下降較小。說明清淤對于氮的去除有一定的效果，處理后水質(zhì)有所改善，但依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過V類水標(biāo)準(zhǔn)。此外，由于支流的匯入、生活污水的排放、處理過的工業(yè)廢水等的大量進入，清淤去除氮長期的效果非常有限。清淤4個月后水體中氮含量逐漸上升，接近50%的采樣點水體中氮含量和清淤前相當(dāng)，清淤對于氮的去除效果不明顯。

磷在水中的存在形態(tài)主要有磷酸鹽（H2PO4-、HPO42-、PO43-）、聚磷酸鹽和有機磷，聚磷酸鹽在水中逐漸水解成磷酸鹽，清淤之后底泥中減少，帶走一部分磷。另外，底泥里含有聚磷菌，清淤后水底攪動，氧含量增大，也有利于水體中磷含量的降低。清淤前TP含量平均達(dá)1.29 mg/L，清淤后為0.68 mg/L，平均下降率為47%，最大下降率為64%。宿州路橋TP含量高于其他地方，且清淤后效果不明顯，表明支流匯入也會對水體TP有較大影響。清淤前后水體TP含量均超V類水標(biāo)準(zhǔn)。后續(xù)水樣中磷含量隨著底泥的逐漸平穩(wěn)，水體TP含量呈上升趨勢，清淤后8個月TP含量接近清淤前水平，板橋河與南淝河交匯處宿州路橋采樣點TP含量超清淤前水平。

2.2.2

底泥TP、TN和有機質(zhì)含量。由表2可知，南淝河清淤后表層（0～5 cm）底泥中TN含量各次測量的平均值為清淤前的58.1%，底泥TN含量較少的阜陽路橋采樣點和含磷量非常高的壽春路采樣點清淤前后平均值相近，其他采樣點清淤后最大TN含量為905.81 mg/kg，最小727.3 mg/kg，平均含量為838.45 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)差68.83 mg/kg。清淤后各采樣點TN含量均有較大降幅。

沉積物通過滯留水體中的磷或自身釋磷的不同趨向，影響河流的營養(yǎng)程度和生產(chǎn)力。清淤后，南淝河沉積物中TP含量降低，最大降幅達(dá)57.60%，平均降幅為41.96%，有效降低內(nèi)源污染源，對于水體水質(zhì)改善有一定的控制作用。