城市內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測與治理——以長沙市圭塘河為例

湯文艷，姚賢宇，潘 婷，龍佳峰，盧姿謹(jǐn)

(廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西 南寧 530000)

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城市內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測與治理
——以長沙市圭塘河為例

湯文艷，姚賢宇，潘 婷，龍佳峰，盧姿謹(jǐn)

(廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西 南寧 530000)

采用現(xiàn)場調(diào)查和水質(zhì)監(jiān)測，分別對圭塘河香樟路與木蓮沖路中間河段的木蓮東路的排污口上游500 m處、香樟路的排污口下游500 m處的基本情況和水質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果表明：通過對圭塘河水樣氨氮、陰離子表面活性劑、砷、汞4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)入河污染物不斷增加是圭塘河富營養(yǎng)化加重的主要原因，尤其是以氨氮、陰離子表面活性劑的增加對水域富營養(yǎng)化的影響最為顯著。提出了依靠政府和社會(huì)各界力量，推廣城市內(nèi)城河水質(zhì)污染防治和治理措施，同時(shí)加強(qiáng)對圭塘河水質(zhì)監(jiān)測和日常管理，保證其水質(zhì)達(dá)標(biāo)。分析了解圭塘河水質(zhì)現(xiàn)狀及其影響因素，為提高長沙市內(nèi)城河水質(zhì)質(zhì)量提供依據(jù)。

城市內(nèi)河；氨氮；陰離子表面活性劑；富營養(yǎng)化

1　引言

圭塘河發(fā)源于長沙縣跳馬鄉(xiāng)石門村的石燕湖水庫，系瀏陽河的一級支流[i]，位于長沙市的東南部，由南至北貫穿雨花區(qū)匯入瀏陽河[2]。作為長沙市唯一的內(nèi)城河，具有文化遺產(chǎn)承載、商業(yè)和休閑游憩核心區(qū)域、生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)和城市形象構(gòu)建等多元素功能，是人們?nèi)粘Ｐ蓍e娛樂的重要場所之一[3]。然而，隨著長沙市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展和沿岸人口的不斷增加，對圭塘河流域生態(tài)系統(tǒng)的影響巨大，造成河流自然生態(tài)被破壞、流域環(huán)境質(zhì)量惡化、內(nèi)河服務(wù)功能下降等不良后果，不僅損壞了河流的景觀形象，更影響了城市形象。如果不及時(shí)解決這一系列環(huán)境問題，可能會(huì)對生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆的破壞。同時(shí)，隨著人們的生活水平不斷提高，城市綠地系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的精神文化生活需求，人們對城市內(nèi)河景觀有了更高的要求。因此，對目前受損的內(nèi)河生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行綜合治理，建設(shè)優(yōu)美的河流景觀，改善城市生態(tài)環(huán)境，是城市規(guī)劃建設(shè)中需解決的問題[4]。通過對圭塘河水樣氨氮、陰離子表面活性劑、砷、汞4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測分析，以及對氨氮、陰離子表面活性劑與水質(zhì)富營養(yǎng)化的相關(guān)性進(jìn)行了探討，以期對長沙市圭塘河的水質(zhì)狀況有了一個(gè)客觀的認(rèn)識(shí)和評價(jià)，以便為長沙市地表水水質(zhì)的提高提供依據(jù)[5]。

2　材料與方法

2.1樣品的采集

根據(jù)圭塘河的地形特征、周圍居民區(qū)、工業(yè)區(qū)分布以及排污口的分布，在圭塘河香樟路與木蓮沖路的中間河段布設(shè)了2個(gè)取樣斷面，分布如圖1所示。在木蓮東路的排污口上游500 m處設(shè)置第一個(gè)斷面(SW1)此點(diǎn)位為背景斷面，在香樟路的排污口下游500 m處設(shè)置第二個(gè)斷面(SW2)此點(diǎn)位為消減斷面。因圭塘河河寬小于50 m為小河，力求以最低的采樣頻率或取得最有代表性的樣品為原則，在取樣斷面的主流線上設(shè)一條取樣垂線，水深小于1 m，只在水面下不應(yīng)小0.3 m，距河底也不應(yīng)小于0.3 m處取一個(gè)樣。于2013年3月25～27日，每天14∶00～17∶00采樣一次。

2.2分析方法

通過對氨氮(NH3)、陰離子表面活性劑(LAS)、砷(As)、汞(Hg)、四項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測分析，測定方法參見國家環(huán)?？偩职l(fā)布的 《水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)》[6]。

2.2.1水中氨氮的測定

采用HJ 535-2009納氏試劑分光光度法測定水中氨氮，先將水樣進(jìn)行蒸餾預(yù)處理，然后分別取50mL餾出水樣加入50 mL比色管中，加入1.5 mL的納氏試劑，混勻，放置10 min[7]。用722分光光度計(jì)在420 nm波長處[8]，用20 nm比色皿，以試劑空白作參比，測定吸光度，計(jì)算其含量。該方法最低檢出濃度為0.025 mg/L(光度法)，測定上限為2 mg/L。由測得的吸光度，減去零濃度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，繪制以氨氮含量(mg)對校正吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.2.2陰離子表面活性劑

采用亞甲藍(lán)分光光度法測定水中陰離子表面活性劑[9]，將測定水樣(100 mL)移入分液漏斗中，以酚酞為指示劑，逐滴加入4%氫氧化鈉溶液呈紫紅色，再滴加3%硫酸到紫紅色剛好消失。再加入25 mL亞甲藍(lán)溶液，搖勻后加入15 mL三氯甲烷，激烈搖蕩30 s(注意放氣)。再慢慢旋轉(zhuǎn)分液漏斗，使滯留在內(nèi)壁的三氯甲烷液珠降落，靜置分層，將三氯甲烷經(jīng)脫脂棉吸水后放入比色皿中。用722分光光度計(jì)在652 nm波長處，以三氯甲烷為參比，測定吸光度。本方法最低檢出濃度為0.050 mg/L LAS,檢測上限為2.0 mg/L LAS。

圖1圭塘河采樣段周圍環(huán)境示意及采樣點(diǎn)位

2.2.3砷的測定

采用原子熒光光度法測定水中砷的含量，取5 mL水樣于50 mL比色管中，加入2.5 mL鹽酸，10 mL10%硫脲抗壞血酸溶液，用蒸餾水定容到50 mL。搖勻后在原子熒光光度計(jì)AFS-930進(jìn)行測定[10]。本法的砷檢出限0.0001～0.0002 mg/L。

2.2.4汞的測定

采用原子熒光光度法測定水中汞的含量，取5 mL水樣于50 mL比色管中，加入2.5 mL硝酸，用蒸餾水定容到50 mL。搖勻后在原子熒光光度計(jì)AFS-930進(jìn)行測定[11]。該方法最低檢出濃度為0.0015 μg/L，測定下限為 0.0060 μg/L ，測定上限為 1.0 μg/L。

3　結(jié)果與分析

綜合3 d的采樣、監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測結(jié)果見表1。采用的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表1　圭塘河水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測項(xiàng)目

表2　圭塘河水質(zhì)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002

3.1氨氮的測定結(jié)果與分析

氨氮測定結(jié)果見表1，由表1可以看出測定排污口上游(SW1)水樣氨氮的含量均在1.77～2.05范圍內(nèi)，符合表2《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中規(guī)定的 0.025～2 mg/L范圍內(nèi)，達(dá)到了V類標(biāo)準(zhǔn)(主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域)[12]。在排污口下游(SW2)水樣氨氮的含量超過測定濃度上限2mg/L，排污口下游屬于超標(biāo)，不符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中規(guī)定的 0.025～2 mg/L范圍內(nèi)。

3.2陰離子表面活性劑的測定結(jié)果與分析

陰離子表面活性劑測定結(jié)果見表1，由表1可以看出測定排污口上游(SW1)、下游(SW2)水樣陰離子表面活性劑的含量均在0.25～0.27 mg/L，符合表2《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中規(guī)定的 0.2～0.3 mg/L范圍內(nèi)，達(dá)到了V類標(biāo)準(zhǔn)(主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域)。

3.3砷測定結(jié)果與分析

砷測定結(jié)果見表1，由表1可以看出測定所有水樣砷的含量均在0.00435～0.00691 mg/L范圍內(nèi)，未檢出水樣中砷的含量，符合表2《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中規(guī)定的 0.05～0.1 mg/L范圍內(nèi)。

3.4汞測定結(jié)果與分析

汞測定結(jié)果見表1，由表1可以看出測定所有水樣未檢出汞的含量，符合表2《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中規(guī)定的0.00005～0.001 mg/L范圍內(nèi)，達(dá)到了I類標(biāo)準(zhǔn)(主要適用于源頭水、國家自然保護(hù)區(qū))。

4　結(jié)論

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)，監(jiān)測項(xiàng)目中汞在排污口上下游都未檢出；砷在排污口上下游都達(dá)到了I類標(biāo)準(zhǔn)；氨氮含量在排污口上游達(dá)到了V類標(biāo)準(zhǔn)，在排污口下游屬于超標(biāo)；陰離子表面活性劑在排污口上下游都是達(dá)到V類標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)現(xiàn)場采樣及環(huán)境觀察情況，圭塘河水質(zhì)有異味并且渾濁，主要的污染物來源為居民生活廢水。經(jīng)過監(jiān)測分析，圭塘河的水最主要的污染是因?yàn)樗|(zhì)氨氮和陰離子表面活性劑過高。水中氨氮的來源主要為生活污水(如含磷洗衣廢水等)中含氮有機(jī)物受微生物作用的分解產(chǎn)物，工業(yè)廢水 (如合成氨化肥廠廢水等)，以及農(nóng)田排水(如受化肥和農(nóng)藥污染水體等)。此外，在無氧環(huán)境中，水中存在的亞硝酸鹽亦可受微生物作用還原為氨[13]，氨氮過高會(huì)使水體溶氧量下降，陰離子表面活性劑過高會(huì)造成水面產(chǎn)生不易消失的泡沫，并消耗水中的溶解氧。兩者都會(huì)導(dǎo)致水體溶解氧量下降、水質(zhì)惡化。溶解氧作為水體自凈的重要指標(biāo)之一，但當(dāng)水體受到有機(jī)物污染，耗氧嚴(yán)重，溶解氧得不到及時(shí)補(bǔ)充，水體中的厭氧菌就會(huì)很快繁殖，有機(jī)物因腐敗而使水體變黑、發(fā)臭[14]。

5　建議

通過圭塘河水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，位于圭塘河香樟路與木蓮沖路河段的水體富營養(yǎng)化是導(dǎo)致圭塘河水質(zhì)變差的直接原因。在現(xiàn)場的采樣發(fā)現(xiàn)消減斷面(SW2)附近水體表觀較差 , 由于附近居民生活污水未經(jīng)處理隨意排放、垃圾雜物任意堆放, 如果不及時(shí)加以控制，對圭塘河的水質(zhì)將是一個(gè)潛在的威脅。針對以上分析, 對保護(hù)圭塘河水體環(huán)境建議如下。

( 1 )結(jié)合長沙市圭塘河的區(qū)位優(yōu)勢和資源承載能力，明確圭塘河的發(fā)展定位，合理調(diào)整圭塘河周邊經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的布局；同時(shí)加大對圭塘河的防污管理，鼓勵(lì)節(jié)水型、高技術(shù)、污染少的企業(yè)發(fā)展。嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境影響評價(jià)和“三同時(shí)”制度，在生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，將廢物減量化、資源化和無害化，或消滅于生產(chǎn)過程之中[15]。對于污染嚴(yán)重而又無法治理的企業(yè)要堅(jiān)決關(guān)停，實(shí)現(xiàn)零污染排放。

( 2 ) 加強(qiáng)圭塘河附近居民生活垃圾實(shí)行集中收集處理, 清理沿岸垃圾堆放點(diǎn)，消除垃圾滲透液對圭塘河水質(zhì)污染的隱患[16]。同時(shí)大力推廣使用無磷洗衣粉[17]，減少碳排放量，實(shí)現(xiàn)生活污水統(tǒng)一處理經(jīng)達(dá)標(biāo)后再排放。

( 3 ) 利用水生植物生長過程中吸收水中氮、磷元素，有效降低水質(zhì)富營養(yǎng)化營養(yǎng)源特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)植物和根區(qū)微生物共生，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，凈化污水；同時(shí)可以考慮生物控制法，在圭塘河養(yǎng)殖植食性魚，以降低浮游藻類的數(shù)量，減輕圭塘河的營養(yǎng)化程度。

( 4 ) 加大對圭塘河水質(zhì)定期監(jiān)測次數(shù)，及時(shí)反應(yīng)圭塘河水質(zhì)的變化趨勢, 建立起網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)監(jiān)測體系, 增強(qiáng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性、 可靠性, 保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量[18]，以便控制圭塘河水體污染, 為圭塘河水體環(huán)境保護(hù)提供更有力保證。

( 5 ) 加快長沙污水處理廠建設(shè)步伐，生活污水在入庫后達(dá)標(biāo)排放；要充分利用花橋污水處理廠，把盡可能多的污水調(diào)到花橋污水處理廠進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)污水零排放。

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Water Quality Monitoring and Management of Urban Inland River- Taking Guitang River in Changsha City as an Example

Tang Wenyan, Yao Xianyu, Pan Ting, Long Jiafeng, Lu Zijin

(ForestryCollege,GuangxiUniversity,Nanning,Guangxi530000,China)

By field investigation and water quality monitoring, we respectively investigated the basic situation and water quality of the spot 500 meters away from the upstream drain outlet, Mulian East Road, where located in middle

urban inland river; ammonia nitrogen; anionic surfactant; eutrophication

2016-06-28

湯文艷(1992—)，女，廣西大學(xué)林學(xué)院碩士研究生。

X832

A

1674-9944(2016)16-0116-03

section between Guitang River Xiangzhang Road and Mulianchong Road, and the spot 500 meters away from Xiangzhang Road downstream drain outlet. And results showed that: the sample of Guitang River was tested from four indicators, water ammonia nitrogen, anionic surfactants, arsenic and mercury, for monitor and analysis. We found that increasing pollutants discharged into the river was a major cause of Guitang River’s aggravating eutrophication, especially with the increase of ammonia nitrogen and anionic surfactants on the, whose influence on waters eutrophication was the most significant. We put forward that relying on the government and the society from all walks of life force, we could promote pollution prevention and control measures urban inland river water, and at the same time, strengthen the Guitang River’s water quality monitoring and daily management, to ensure the water quality standard. We aimed to study the current situation of Guitang River’s water quality and its influencing factors, and provide the basis for improving the water quality of urban inland river in Changsha City.