淺析利用現(xiàn)代化監(jiān)測手段調(diào)查河流水質(zhì)pH 超標的經(jīng)驗和對策

李玉璞

（大連市生態(tài)環(huán)境事務服務中心，遼寧 大連116023）

1 概述

近年來，大連市境內(nèi)某河流的部分河段持續(xù)出現(xiàn)pH 值超過9.0 的情況，水質(zhì)按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》評價為劣V 類[1]。雖然該河流pH 值在歷史上偶爾出現(xiàn)過超標現(xiàn)象，但是枯水期連續(xù)超標，甚至在冬季寒冷季節(jié)出現(xiàn)，在北方地區(qū)極為少見。這對環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境管理造成了極大困擾。對此情況，大連市環(huán)境監(jiān)測中心通過以下幾方面開展了詳細調(diào)查。

2 調(diào)查過程

2.1 調(diào)查背景。2018 年10 月至2019 年4 月，大連市境內(nèi)某條河流部分河段連續(xù)出現(xiàn)pH 大于9 的現(xiàn)象，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）評價為劣Ⅴ類。為查明原因并提出解決對策，大連市環(huán)境監(jiān)測中心根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和監(jiān)測結果，制定調(diào)查方案，開展調(diào)查工作。

2.2 排位口排查。監(jiān)測人員利用遙感手段，通過高分影像篩選出69 個疑似排污點位，包括排污溝渠、排污管道、排污口、入河支流等；結合歷史監(jiān)測情況，篩選出12 個河流斷面?，F(xiàn)場監(jiān)測人員對疑似排污點位和河流斷面進行現(xiàn)場核查后，排除掉解譯錯誤、雨水排放口、泄洪排放口及無水斷流等點位，最終確認20 個監(jiān)測點位。監(jiān)測人員同時對河段兩岸的排污企業(yè)進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)排污企業(yè)沒有產(chǎn)生堿性廢水的工藝流程；對排污企業(yè)的排水進行了監(jiān)測，也未發(fā)現(xiàn)排水有pH 超標的情況。

2.3 自然背景調(diào)查

2.3.1 水文地質(zhì)。對河段上游及附近地層水文地質(zhì)條件開展調(diào)研，主要構造為中生代的花崗巖、花崗閃長巖，下游河道底層為細砂、砂礫和二長花崗巖組成，巖層出水pH 值基本呈中性，說明其原生地質(zhì)構造與pH 值超標相關性不大。

2.3.2 土壤。對河道周邊土壤進行多點采樣分析，土壤浸出液pH 值范圍6.06-8.48，說明該河段pH 值超標與土壤相關性不大。

2.3.3 地下水。該地區(qū)地下水為基巖裂隙水，下游河道為松散巖類孔隙水。根據(jù)資料顯示，天然狀態(tài)下，花崗巖類基巖裂隙水pH 值由中性偏酸至中性偏堿，調(diào)查結果顯示，地下水的pH值范圍6.3～7.2，說明pH 值超標與地下水匯入相關性不大。

2.3.4 沉積物。采集該河段上游至下游多個地段的沉積物進行分析，浸出液基本為中性，pH 范圍6.68～7.11，說明水質(zhì)pH超標與沉積物相關性不大。

2.4 水質(zhì)調(diào)查。在排除了堿性廢水排放和自然背景原因后，監(jiān)測人員重新對該河流進行了按段布點，并進行了擴項監(jiān)測，監(jiān)測項目包括透明度、流速、濁度、水溫、浮游植物、葉綠素、溶解氧、總磷、總氮、化學需氧量和沉積物分析等。通過監(jiān)測結果發(fā)現(xiàn)以下幾點：

（1）pH 超標河段上下多個點位的浮游植物個體總數(shù)均較高，浮游植物個體總數(shù)約在7×106～1.4×107個/升之間，已超過《水華遙感與地面監(jiān)測評價技術規(guī)范》（征求意見稿）輕度水華標準（超過2.0×106個/升即可判定輕度水華），且優(yōu)勢種占比均在90%以上，優(yōu)勢種均為硅藻門小環(huán)藻屬(Cyclotella sp.)[2]。

（2）pH 超標河段上下多個點位的葉綠素a 濃度均較高，葉綠素a 濃度在21～46μg/L 之間。

（3）溶解氧數(shù)值異常偏高，最高點可達到18.8mg/L。

（4）監(jiān)測點位總氮濃度較高，總磷超標現(xiàn)象較普遍，化學需氧量（CODcr）也有多個點位超標。

據(jù)資料顯示，浮游植物硅藻門適宜在低溫中繁殖生長。當?shù)貧庀笈_提供氣象數(shù)據(jù)顯示當進入枯水期，在2018 年11 月～2019 年3 月期間天氣晴好，光照充足，氣溫與往年同期相比稍高，而pH 值超標河段監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示水溫長期保持在4～10℃。硅藻門小環(huán)藻屬能夠耐受較低的溫度，適宜在冬季流速緩慢的水體中生長。當水體中氮磷濃度、水溫、光照條件滿足要求，小環(huán)藻便會大量繁殖，造成水華[3]。

根據(jù)以上結果，通過查詢相關文獻，確定由于浮游植物大量繁殖，光合作用使水里的CO2迅速減少，打破水中原有碳酸鹽平衡，造成水體pH 升高，同時浮游植物大量繁殖釋放出氧氣，導致水中溶解氧異常偏高[4]。反應方程式如下[5]：

2.5 水質(zhì)自動監(jiān)測車連續(xù)監(jiān)測。水華的發(fā)生誘因之一是水體中含有大量適合浮游植物迅速繁殖的氮、磷和營養(yǎng)鹽等[6]。水質(zhì)監(jiān)測結果顯示，該河段的化學需氧量（CODcr）、總磷、總氮的濃度較高。原因可能由于該河段上游下游均有攔河壩存在，攔河壩閘門封閉，而河道在此處變寬，水流在此處流速變緩，水體交換性變差，上游匯水帶來的污染物在此處沉降。但是污染物濃度過高，則附近極有可能有污染源排放。為確定排放源，大連市環(huán)境監(jiān)測中心在發(fā)生水華河段臨近的支流入河處放置水質(zhì)監(jiān)測車，對pH、化學需氧量（CODcr）、總磷、氨氮和總氮項目進行連續(xù)監(jiān)測，這些項目在某個區(qū)域和某個時間段存在濃度異常變化規(guī)律，表明可能有污染源在偷排。結合人工采樣和排查，并用監(jiān)測車現(xiàn)場分析，逐步縮小了排查范圍，最后確定兩家水產(chǎn)企業(yè)存在超標排放現(xiàn)象，采集排污口水樣監(jiān)測分析結果化學需氧量（CODcr）、總氮和總磷均超標。至此，原因基本查明，兩家超標排放企業(yè)的排污口均處于pH 超標河段上游，長期排放的污染物匯入下游，枯水期下游河道水量大幅減少，水流變緩，不利于污染物的稀釋擴散，超標排放的氮磷提供了充足的營養(yǎng)，結合適宜的水溫、光照、流速等條件，為浮游植物的大量繁殖提供了有利條件[7]。大連市環(huán)境監(jiān)測中心即時將監(jiān)測結果報送相關環(huán)境管理部門，待下一步處理。

3 結論

綜上所述，本次調(diào)查在排除了排污單位排放堿性廢水和水文地質(zhì)條件、土壤、地下水、沉積物等相關因素后，使用遙感解譯、現(xiàn)場核查、水質(zhì)監(jiān)測、水生生物監(jiān)測及水質(zhì)自動監(jiān)測車連續(xù)監(jiān)測等多種現(xiàn)代化監(jiān)測手段查明，該河段水體流動性差，自身凈化能力弱；企業(yè)排污導致化學需氧量（CODcr）、總氮、總磷等項目濃度較高，營養(yǎng)鹽豐富；攔河壩導致水流緩慢，溫度、光照等因素適宜致使浮游植物大量繁殖，造成水體pH 值超標。在對該問題進行仔細認真研究后，提出以下對策和建議：

（1）繼續(xù)加強河段上游的的監(jiān)控和監(jiān)測，隨著氣溫的升高和降水的增多，整體河道水量增加，污染物化學需氧量（CODcr）、總氮及總磷的濃度會有所下降；而浮游植物硅藻門小環(huán)藻屬大量繁殖后也將進入衰退期，該河段pH 將呈下降趨勢，但需警惕其他種屬的浮游植物在合適的條件下再度爆發(fā)從而造成pH 值超標[8]。

（2）加強對河段及上游兩側企業(yè)的排污管理，不定期突擊檢查污水處理情況，對超標排放企業(yè)進行整治，切斷污染源。

（3）采取有效手段增加該河段生態(tài)補水，疏通或拆除攔河壩，定期打開翻板閘放水，恢復水體流動性。

（4）對該河段的水生態(tài)修復開展探討和研究，提高水體自凈能力[9]。

本文對調(diào)查過程進行經(jīng)驗總結，并提出對策和建議，期望大連市環(huán)境監(jiān)測中心探究pH 值超標原因的過程會對其他城市類似情況有所借鑒，并對環(huán)境綜合整治提供思路。