北京市南沙河流域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

劉愛華

（北京市海淀區(qū)環(huán)境保護(hù)局監(jiān)測站，北京 100089）

北京市南沙河流域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

劉愛華

（北京市海淀區(qū)環(huán)境保護(hù)局監(jiān)測站，北京 100089）

利用2011～2016年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對(duì)北京市海淀區(qū)南沙河流域的水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析，結(jié)果表明：該流域水質(zhì)一直為劣Ⅴ類，其中2011～2014年氨氮濃度呈逐年上升趨勢，其他耗氧有機(jī)物、總磷主要污染物指標(biāo)在2014年達(dá)到峰值，到2015年略有好轉(zhuǎn)，但5年年均值均未達(dá)到水質(zhì)類別要求；針對(duì)原因提出了能使南沙河水質(zhì)得到持續(xù)有效改善的建議。

南沙河；水質(zhì)現(xiàn)狀；評(píng)價(jià)；分析

前言

北京市海淀區(qū)北部地區(qū)的發(fā)展定位是田園式、生態(tài)型、現(xiàn)代化。隨著該地區(qū)工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展, 居住人口不斷增加, 產(chǎn)生了大量生活污水和工業(yè)廢水。由于市政管網(wǎng)建設(shè)和城市發(fā)展速度不同步，各種污水不能全部收入管網(wǎng)。并且由于南沙河流域目前尚未實(shí)行全面的截污改造，又缺少集中式污水處理設(shè)施，地區(qū)內(nèi)的住戶、單位所排污水未經(jīng)處理就近排入附近排水渠，絕大部分最終進(jìn)入南沙河流域的匯水范圍內(nèi), 造成了南沙河水體嚴(yán)重污染。近年來南沙河水質(zhì)都在劣V類狀態(tài)，干流上游河道水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重。上莊水庫大閘下游至東玉河橡膠壩段, 水體顏色漆黑，水中還經(jīng)常發(fā)出惡臭異味。夏天水中滋生大量蚊蠅, 對(duì)沿岸的居民生活造成了極大的危害, 直接影響了周邊居民的身心健康。受上莊閘影響，水庫庫濱帶缺失，生態(tài)空間萎縮，生態(tài)功能退化。因此，南沙河水環(huán)境質(zhì)量的好壞已不僅僅是景觀問題，還直接影響到首都西北部的發(fā)展、人民群眾的生活生產(chǎn)安全和防洪排水安全。

1 南沙河流域概況

南沙河位于北京市海淀區(qū)北部，屬北運(yùn)河水系，溫榆河支流。主河道長22.21公里，流域面積約200平方公里，覆蓋了北部地區(qū)總面積的90%以上，承擔(dān)海淀北部地區(qū)的排洪、灌溉、納污等功能。

南沙河流域海淀段主要有柳林排水溝、后沙澗排水溝、前彰村排水溝、友誼渠、風(fēng)格渠、五一渠、宏豐渠、團(tuán)結(jié)渠、大寨渠、東埠頭排洪渠、周家巷排水渠等21條主要排水渠（見圖1）。

圖1 南沙河流域范圍圖

2 南沙河流域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)依據(jù)和方法

南沙河依據(jù)《海河流域水污染防治規(guī)劃》執(zhí)行Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）。趨勢評(píng)價(jià)采用Daniel趨勢檢驗(yàn)法（即秩相關(guān)系數(shù)法）評(píng)價(jià)污染物變化。

2.2 南沙河主要污染物分析

（1）南沙河年際變化分析

2011～2015年主要污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1，評(píng)價(jià)結(jié)果見表2，主要污染物年際變化如圖2所示。

表1 南沙河2011～2015年監(jiān)測數(shù)據(jù) （單位：mg/L）

圖2 南沙河主要污染物年際變化圖

表2 南沙河水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果表

由表1和圖2可看出，2011～2015年，南沙河的氨氮濃度呈現(xiàn)出顯著上升趨勢，化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量和總磷的上升趨勢不明顯。其中，2011～2014年間，氨氮濃度逐年增加，總磷除2013年稍有降低外，4年基本呈上升趨勢；其中化學(xué)需氧量2011～2013年間逐年下降，到2014年大幅增加。2015年與2014年相比，化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷5項(xiàng)污染物濃度分別下降了14.3%、29.1%、47.4%、14.1%和29.0%，水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)。

由表2可見，2011～2015年南沙河水質(zhì)均為劣Ⅴ類，未達(dá)到其相應(yīng)的Ⅳ類功能水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。5項(xiàng)污染物在2014年增長倍數(shù)達(dá)到最高值，水質(zhì)2015年相比2014年有所好轉(zhuǎn)，但比2011年的超標(biāo)倍數(shù)有所增加。

2011～2015年南沙河主要污染物不同月份監(jiān)測數(shù)據(jù)如表3所示。可發(fā)現(xiàn)豐水期水質(zhì)略好于枯水期，并且每年的3月至7月水質(zhì)的污染比較嚴(yán)重。

（2）南沙河支流污染物分析

為了更好地掌握南沙河流域支流排水渠對(duì)南沙河水質(zhì)的影響，從2015年4月開始，對(duì)南沙河的21條排水渠進(jìn)行了化學(xué)需氧量和氨氮的監(jiān)測，結(jié)果見表4。

表3 南沙河豐水期與枯水期水質(zhì)對(duì)比 （單位：mg/L）

表4 南沙河流域海淀段各排水渠水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)表 （單位：mg/L）

表4數(shù)據(jù)顯示，21條排水渠水質(zhì)的化學(xué)需氧量年均值為76mg/L，超出IV類水體標(biāo)準(zhǔn)1.5倍，氨氮年均值為15.4mg/L，超出IV水體標(biāo)準(zhǔn)9.3倍。與南沙河玉河橡膠壩2015年監(jiān)測數(shù)據(jù)相比，化學(xué)需氧量是玉河橡膠壩監(jiān)測點(diǎn)的1.3倍，氨氮是玉河橡膠壩的1.2倍；其中宏豐渠監(jiān)測點(diǎn)位的濃度值最高，化學(xué)需氧量年均值為184mg/L，氨氮年均值為45.1mg/L；分別是玉河橡膠壩監(jiān)測點(diǎn)濃度值的3.1倍和3.6倍。

3 南沙河流域的污染與治理

3.1 南沙河流域的水環(huán)境污染情況

（1）污染源類型

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，匯入南沙河的排水種類為生活、生產(chǎn)、雨污合流水等，污水入河量為2964.32萬m3/a。海淀段共有排水口121個(gè)（84個(gè)生活直排口、37個(gè)污水處理廠（站）退水口）。生活直排口的排放量為1189.54萬m3/a，污水處理廠（站）退水1769.43萬m3/a，生活污水所占比例超過40%。另外，有58個(gè)未經(jīng)污水處理的工業(yè)源排入南沙河中，污水入河量為5.35萬m3/a。各類型污染源主要污染物排放量見表5。

表5 南沙河流域（海淀段）點(diǎn)源入河數(shù)據(jù)表

（2）污水處理設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)情況

目前，海淀區(qū)南沙河流域共有4座污水處理廠和33座污水處理站，實(shí)際處理污水量為4.85萬m3/d，合計(jì)1770.25萬m3/a。由于海淀段的污水量為2964.32萬m3/a，污水處理率僅為59.7%（處理情況見表6）。

表6 南沙河流域（海淀段）污水處理廠基本情況

對(duì)污水處理廠的退水進(jìn)行調(diào)查 ，具體數(shù)據(jù)見表7、表8。

表7、表8數(shù)據(jù)顯示：4座污水處理廠處理的污水都能達(dá)標(biāo)排放；33家污水處理站有22家出水水質(zhì)不能達(dá)標(biāo)排放，11家達(dá)標(biāo)排放，達(dá)標(biāo)率僅為33.3%，表8為超標(biāo)前5名的村級(jí)污水處理站的主要污染物濃度，其中秀山污水處理站的氨氮濃度值最高，超標(biāo)13.4倍，總磷超標(biāo)12.6倍。長期超標(biāo)超負(fù)荷排放，河道承載能力有限，水質(zhì)較差，嚴(yán)重影響了南沙河流域的水環(huán)境質(zhì)量。

（3）南沙河支流污染物調(diào)查結(jié)果

由表4可知，南沙河支流21條水渠，除羅家墳是IV類水體外，其余均為劣V類水體，水體污染嚴(yán)重。以上莊水庫為界，上游水質(zhì)要好于下游水質(zhì)。宏豐渠監(jiān)測數(shù)據(jù)在21條排水渠中污染物濃度最高；由于上莊鎮(zhèn)市政管網(wǎng)鋪設(shè)滯后，污水直排單位較多，因此上莊政府門前的排污溝污染尤為嚴(yán)重，影響了南沙河的水質(zhì)。

表7 4座污水處理廠退水水質(zhì)水量調(diào)查表

表8 部分超標(biāo)污水處理站退水水質(zhì)

3.2 南沙河流域水環(huán)境治理情況

近年來，北京市海淀區(qū)推進(jìn)了南沙河下游生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目和南沙河下游清瘀兩個(gè)項(xiàng)目，從河道的行洪功能和生態(tài)功能等多方面綜合治理此段河道。2015年底共清瘀疏挖河道5.52公里，對(duì)東埠頭溝、周家巷溝、友誼渠等12條排水渠進(jìn)行防洪及生態(tài)治理，共治理27.0公里；還有9條河道尚未治理。這些河道長期受污水直排影響，河底淤積污染嚴(yán)重，水體缺乏流動(dòng)，水質(zhì)較差。另外對(duì)海淀山后地區(qū)分兩期共鋪設(shè)污水管網(wǎng)69.6公里，建污水檢查井2092座，提升泵站6座，臨時(shí)污水處理站4座，完善了排水設(shè)施，提高了污水收集率，經(jīng)污水處理站處理后，降低了污染物的排放濃度。同時(shí)，進(jìn)行了污水處理廠的升級(jí)改造和再建，上莊再生水廠和稻香湖再生水廠也即將投入使用。

由2015年和2014年數(shù)據(jù)比較可見，上述措施對(duì)南沙河流域的水環(huán)境改善起到了作用，但南沙河水質(zhì)仍然沒有達(dá)到地表水質(zhì)量要求的IV類水體標(biāo)準(zhǔn)，與人們對(duì)美好生態(tài)環(huán)境的期望還有很大差距。

4 問題分析

4.1 補(bǔ)水資源嚴(yán)重不足

南沙河的補(bǔ)水主要是自然降水和污水處理廠的退水。截至2015年，污水處理廠的退水量為1769.43萬m3/a，天然徑流量為2881.2萬m3/a。水資源短缺致使河流缺少新鮮水補(bǔ)給，造成自凈能力和納污能力非常有限。另外由于水體缺乏有效的流動(dòng)，造成水體含氧量極低，在氮、磷等營養(yǎng)鹽的作用下，極易出現(xiàn)水華等水體富營養(yǎng)化情況，水環(huán)境質(zhì)量惡化。

4.2 污水收集管網(wǎng)覆蓋不全，污水收集和處理能力總體不足，點(diǎn)源污染嚴(yán)重

南沙河流域內(nèi)的總體污水處理量小于設(shè)施設(shè)計(jì)的污水處理量，污水收集能力明顯不足，收集管網(wǎng)建設(shè)也不足。部分污水處理廠（翠湖再生水廠、溫泉再生水廠）的實(shí)際污水處理量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)污水處理能力，污水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)的污水收集管網(wǎng)覆蓋不全。已建成的污水處理廠站設(shè)計(jì)污水處理量小于污水產(chǎn)生量，僅能滿足92.4%（污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力為2960.15萬m3/a，污水產(chǎn)生量為2964.32萬m3/a），說明污水處理能力不能滿足現(xiàn)有需求。加上管網(wǎng)建設(shè)不足，導(dǎo)致流域內(nèi)污水處理率僅為59.7%。大量生活污水直排，使點(diǎn)源污染成為主要污染來源，占污水總量40%的生活直排污水貢獻(xiàn)了78%的化學(xué)需氧量、96%的氨氮和82%的總磷。消除點(diǎn)源污染是提高南沙河流域水環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵。

4.3 面源污染有加劇的趨勢

根據(jù)《北京市水環(huán)境非點(diǎn)源污染調(diào)查與評(píng)估》，可得出農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染排放清單數(shù)據(jù)，如表9所示。污染物種類分為COD、氨氮和總磷，根據(jù)表9得出南沙河流域海淀段的COD面源污染負(fù)荷量為969.07t/a，氨氮污染負(fù)荷量為133.69t/a，總磷污染負(fù)荷量為16.49t/a。農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染來源中，COD、氨氮的主要來源是耕地，總磷則主要來源于所占比重較大的人口。

表9 南沙河流域海淀段農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染負(fù)荷量 （單位：t/a）

當(dāng)前面源污染占整個(gè)流域污染負(fù)荷約1/3，考慮到南沙河流域處于城鄉(xiāng)結(jié)合部，開發(fā)速度較快，導(dǎo)致的面源污染仍有加劇的趨勢。

5 建議

5.1 增加生態(tài)補(bǔ)水

增加生態(tài)補(bǔ)水，保證河流的生態(tài)需水。維持水生生物生存需水、河道的稀釋自凈需水、維持岸邊植物生長需水、河流蒸發(fā)及滲漏需水、景觀效應(yīng)需水。利用南水北調(diào)進(jìn)京初期全市環(huán)境用水量充足的契機(jī)，協(xié)調(diào)相關(guān)部門增加南沙河生態(tài)補(bǔ)水量。

5.2 完善污水收集管網(wǎng)，加快污水處理廠建設(shè)及升級(jí)改造

將直排入河的點(diǎn)源納入管網(wǎng)收集，提高污水收集處理率，特別是上莊閘以下的直排口優(yōu)先納入污水收集管網(wǎng)。盡快完善上莊再生水廠和稻香湖再生水廠污水收集管網(wǎng)，以減少或控制污水直接排入河流。

規(guī)劃的稻香湖再生水廠和上莊再生水廠尚未投入使用，且管網(wǎng)建設(shè)不足。應(yīng)盡快投入運(yùn)行以緩解處理能力不足的現(xiàn)狀。處理不達(dá)標(biāo)但具備接入大型污水處理廠處理的小型污水處理站，例如秀山小區(qū)污水處理站、西埠頭村污水處理站等，建議接入大型廠站進(jìn)行處理。處理不達(dá)標(biāo)但不具備接入大型污水處理廠處理的小型處理站進(jìn)行升級(jí)改造，并加強(qiáng)對(duì)污水處理廠及其他污染治理設(shè)施的檢查管理工作，確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放，以減少入河污染物的量。

5.3 加強(qiáng)面源污染治理

充分利用海淀地區(qū)新建區(qū)的市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的后發(fā)優(yōu)勢，在污水處理能力建設(shè)中留足對(duì)初期雨水處理的冗余量。充分利用北京市建設(shè)海綿城市的發(fā)展契機(jī)，在雨洪水集蓄設(shè)施建設(shè)中考慮雨水中污染物的沉淀與處理。

6 結(jié)語

南沙河流域海淀段是北京海淀北部地區(qū)水生態(tài)環(huán)境非常重要的組成部分，加強(qiáng)對(duì)南沙河水污染現(xiàn)狀的調(diào)查研究，找到污染的成因并進(jìn)行針對(duì)性治理，對(duì)恢復(fù)河水生態(tài)環(huán)境意義重大。南沙河流域海淀段存在如下問題：1）水資源量不足，補(bǔ)水主要是污水處理廠的退水，缺乏生態(tài)補(bǔ)水，水體自凈能力下降；2）服務(wù)范圍內(nèi)污水收集管網(wǎng)覆蓋不全，且污水處理能力和污水收集能力不足，污水處理站不能達(dá)標(biāo)排放，造成點(diǎn)源污染嚴(yán)重；3）面源污染有加劇趨勢等因素的影響，使南沙河流域海淀段水質(zhì)類別5年來一直為劣V類，不能達(dá)到其相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

針對(duì)存在問題，建議采用改進(jìn)措施：1）進(jìn)一步加強(qiáng)市政管網(wǎng)建設(shè)，加快海淀北部地區(qū)污水管網(wǎng)及集中式污水處理廠的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)全面截污改造，提高污水收集處理率； 2）加大污水處理廠再生水回用工程的建設(shè)，在治污的同時(shí)通過退水緩解水資源緊張的狀況；加快對(duì)污水處理廠（站）的建設(shè)及升級(jí)改造，進(jìn)一步提高污水處理廠（站）的處理效率，能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放；3）加強(qiáng)面源污染治理，嚴(yán)格實(shí)施入河污染物總量控制；生態(tài)治河，減少面源污染，提高河道自凈能力，在雨洪水集蓄設(shè)施建設(shè)中考慮雨洪水中污染物的沉淀，并在污水處理能力建設(shè)中留足對(duì)初期雨洪水處理的冗余量，對(duì)雨供水進(jìn)行處理，以控制面源對(duì)南沙河的污染；4）各職能部門協(xié)同管理，加大河道的監(jiān)管監(jiān)測及治理力度，確保南沙河水質(zhì)能夠得到持續(xù)有效的改善。

對(duì)南沙河流域海淀段水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的調(diào)研和問題的解決，還需要更多的研究探索，只有針對(duì)性地開展深入的理論研究并實(shí)踐應(yīng)用，才能更加有效地恢復(fù)水生態(tài)環(huán)境，更加長久地保證治理效果；能夠使南沙河水質(zhì)得到持續(xù)有效的改善，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。

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Study on Water Environmental Quality Evaluation in Beijing Nansha River Valley

LIU Ai-hua

X522

A

1006-5377（2017）06-0063-05