龍崗河坪山河水質(zhì)時(shí)空狀況分析

張 敏 ，解 瑩 ，彭文啟 ，高繼軍 ，張永生 ，張海萍 ，渠曉東 ，王 浩 ，2

（1.中國水利水電科學(xué)研究院，100038，北京；2.水安全與水科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心，210098，南京）

深圳市龍崗河、坪山河流域（以下簡稱“兩河流域”）均屬東江流域淡水河水系，流經(jīng)惠州市后匯入東江一級(jí)支流西枝江，最后匯入東江。 兩河流域年均約70%供水量通過東江的調(diào)水工程供給，但污水排放后重新進(jìn)入東江水系。 因此，東江既是兩河流域的受水區(qū)（“匯”），也是兩河流域的水源地（“源”）。 兩河流域水質(zhì)的好壞對東江流域的水質(zhì)產(chǎn)生直接影響，因而備受關(guān)注。

本研究結(jié)合龍崗河和坪山河國控考核交接斷面水質(zhì)變化自2008—2014 年的歷史數(shù)據(jù)， 以及 2016 年 6月對兩河流域干支流水體的主要污染物（COD、氨氮和總磷），分析兩河流域水質(zhì)現(xiàn)狀及歷史演變規(guī)律，掌握流域內(nèi)主要水體的污染狀況及空間分布特征，初步判別污染成因，為兩河流域的水環(huán)境保護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐，并為各種治理工程的實(shí)施效果評(píng)估提供依據(jù)。

一、研究區(qū)介紹

兩河流域共有62 條河流 （匯水面積1 km2以上）。 其中，龍崗河流域共計(jì)43 條河流，總河長211.87 km，含干流 1 條（龍崗河），支流 42 條；坪山河流域共計(jì)19 條， 總河長98.79 km，含干流1 條（坪山河），支流18 條。

本文所采用的西湖村和上洋交接斷面的數(shù)據(jù)來自深圳市環(huán)境監(jiān)測中心站。2016 年6 月龍崗河和坪山河干支流水質(zhì)數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)場監(jiān)測。 其中針對COD 和氨氮共調(diào)查76 個(gè)樣點(diǎn)，針對總磷共調(diào)查24 個(gè)樣點(diǎn)， 針對重金屬分析同樣為24 個(gè)樣點(diǎn)， 涵蓋了龍崗河流域的13 條河流和坪山河流域的11 條河流。 樣點(diǎn)分布圖見圖1。

二、水質(zhì)時(shí)空分析

1.交接斷面水質(zhì)狀況歷史趨勢分析

基于2008—2014 年水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，上洋和西湖村兩個(gè)交接斷面的COD 一直維持在V 類水的水平，大部分年份可達(dá)到Ⅳ類水，部分年份可達(dá)Ⅲ類水。其中，2011—2013 年，COD 呈明顯的降低趨勢， 而2014 年又明顯升高。 從年內(nèi)不同水期來看，前期豐水期COD 一般處于最低水平，平水期COD 含量最高，但在后期逐漸顯示為豐水期劣于枯水期的現(xiàn)象。

對于氨氮，兩個(gè)斷面均處于劣Ⅴ類水水平。 在2012 年之前，氨氮的濃度范圍為 4.17～15.16 mg/L， 超Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)約 1～6 倍。 自 2012 年起，兩個(gè)斷面氨氮濃度均明顯下降， 至2014 年雖仍為劣V 類， 但濃度值明顯下降，在 1.48～6.93 mg/L 的范圍內(nèi)波動(dòng)，最高超V 類水標(biāo)準(zhǔn)2.47 倍。不同水期比較，前期氨氮以枯水期和平水期含量較高，而豐水期含量最低；同樣，氨氮在后期也逐漸顯示為豐水期劣于枯水期的現(xiàn)象。

圖1 兩河流域水環(huán)境監(jiān)測樣點(diǎn)示意圖

圖2 2016 年6 月兩河流域干支流水體COD 分布特征

對于總磷，兩個(gè)交接斷面也呈現(xiàn)出2012 年之后明顯降低的趨勢。 自2012 年起，上洋和西湖村交接斷面總磷也基本在劣Ⅴ類水體的水平，濃度范圍為 0.26～1.03 mg/L， 最高超 V 類水標(biāo)準(zhǔn)1.58 倍。主要以豐水期含量最低，2014 年豐水期上洋和西湖村TP含量分別為0.27 和0.26 mg/L，符合Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

2.交接斷面水質(zhì)現(xiàn)狀

2016 年 6 月， 監(jiān)測顯示西湖村COD 屬Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)， 但處于Ⅲ類水的臨界值附近； 上洋斷面COD 為Ⅱ類水。對于氨氮，西湖村和上洋斷面均為劣Ⅴ類，其中西湖村污染較重，超Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)3.6 倍。 對于總磷，上洋斷面為Ⅳ類水，濃度值為0.21 mg/L，處于Ⅲ類水的臨界點(diǎn)；而西湖村斷面為劣V 類，濃度為 0.69 mg/L，超 V 類水 2.5 倍。

3.干支流水質(zhì)現(xiàn)狀

對于龍崗河、坪山河干流及其支流，基于2016 年6 月的調(diào)查數(shù)據(jù)，對主要污染物COD、氨氮和總磷的空間分布特征進(jìn)行了初步分析。

（1）COD

總體而言，龍崗河流域COD 明顯高于坪山河流域，最高值發(fā)生在龍崗河的上游，如四聯(lián)河、大康河、南約河，COD 均超過 60 mg/L， 為劣Ⅴ類水， 其余均在V 類水的范圍內(nèi)。 這3條水體均為龍崗河流域建成區(qū)的黑臭水體。 龍崗河流域另外一條黑臭水體——田坑水的COD 含量為18.9 mg/L，屬Ⅲ類水。

而坪山河流域水體COD 含量相對較低， 所有監(jiān)測樣點(diǎn)均在Ⅳ類水（30mg/L）的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，除飛西水、新和水的COD 含量相對較高外，其余大部分樣點(diǎn)優(yōu)于Ⅲ類水(＜20mg/L)。2016 年6 月龍崗河坪山河兩河流域干支流水體COD 分布特征見圖2。

（2）氨氮

對于氨氮，2016 年6 月份的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，兩個(gè)流域所有監(jiān)測樣點(diǎn)氨氮均為劣V 類水， 最高超V 類標(biāo)準(zhǔn)13 倍，出現(xiàn)在龍崗河流域的四聯(lián)河。

從空間上對比，龍崗河流域氨氮含量在2.9～28.0 mg/L 的范圍內(nèi)，明顯高于坪山河流域，其中上游區(qū)域的回龍河、龍西河污染非常嚴(yán)重；但在下游的丁山河和黃沙河污染相對較輕，超 V 類水標(biāo)準(zhǔn) 1.2～2.7 倍。

坪山河流域氨氮含量在2.9 ～14.9 mg/L 的范圍內(nèi)， 超 V 類水標(biāo)準(zhǔn)0.45～6.5 倍。最高值分布在飛西水和新和水， 含量分別為14.9 和10.8 mg/L，這兩條河也是坪山河流域4 條黑臭水體中的兩條；而另外兩條赤坳水和湯坑水的氨氮含量相對較低，超V 類水標(biāo)準(zhǔn) 0.5～1.5 倍。

空間上，龍崗河干流氨氮濃度相對較低，12 條支流中大康河、 梧桐山河、南約河、龍西河的氨氮濃度值要顯著高于其余支流，與COD 濃度分布特征幾乎一致。 坪山河流域內(nèi)污染物則呈現(xiàn)出相反的空間格局， 干流低、支流高是主要的空間特征，其中依舊以飛西水、新和水含量最高。 2016 年6 月龍崗河坪山河兩河流域干支流水體氨氮分布特征見圖3。

（3）總磷

分析可知，兩河流域總磷含量均處于較高水平，2016 年6 月監(jiān)測的樣點(diǎn)均為劣V 類水。 其中，最高值出現(xiàn)在坪山河流域的飛西水，總磷濃度高達(dá) 9.5 mg/L， 超 V 類水標(biāo)準(zhǔn) 25 倍；次高值出現(xiàn)在龍崗河流域的南約河，總磷濃度為2.94 mg/L， 超V 類水標(biāo)準(zhǔn)6.2 倍。 最低值出現(xiàn)在碧嶺水與三洲田交匯處，濃度為0.21 mg/L。 其余樣點(diǎn)總磷濃度在0.22～1.37 mg/L。

龍崗河流域總磷均值為0.99 mg/L（去除最大值后為0.77 mg/L），坪山河流域總磷均值為2.3 mg/L （去除最大值后為0.51 mg/L）。在各流域內(nèi)部，并未顯示出具有規(guī)律性的空間特征。2016 年6 月兩河流域干支流水體總磷分布特征見圖4。

三、討論及建議

圖3 2016 年6 月兩河流域干支流水體氨氮分布特征

圖4 2016 年6 月兩河流域干支流水體總磷分布特征

西湖村和上洋兩個(gè)交接斷面在2012 年之前枯水期河道的水質(zhì)一般劣于豐水期，但自2012 年開始，各類污染物濃度均明顯降低， 部分季節(jié)出現(xiàn)豐水期濃度高于枯水期的現(xiàn)象。 這與其他學(xué)者關(guān)于2018 年西湖村斷面水質(zhì)變化規(guī)律的分析結(jié)果是一致的。 在龍崗河流域，分別于2010年至2012 年新建成橫嶺二期、 橫崗二期污水工程及沙田污水處理廠，而坪山河流域的上洋污水處理廠于2011 年擴(kuò)建至 20 萬 t/d。 隨著兩河流點(diǎn)源污染的截污納管率及處理率升高，總體污染負(fù)荷降低。隨之而來的豐水期雨水沖刷攜帶的面源污染物的比例在總污染負(fù)荷中升高，因此，逐漸顯示為豐水期水質(zhì)劣于枯水期的現(xiàn)象。而這一現(xiàn)象也是目前國內(nèi)許多城市河流水質(zhì)呈現(xiàn)出的問題。此外，雖然在龍崗河流域截污納管率總體高于坪山河流域， 但其支流水體的污染物濃度依然高于坪山河，因此，其他途徑輸入水體的污染物也需要引起足夠的重視，尤其是地表徑流污染。

地表徑流攜帶的面源污染，在各個(gè)城市中逐漸成為主要的污染物來源。 龍崗河和坪山河是典型的雨源性河流，雨水對于補(bǔ)充河道水量有重要的貢獻(xiàn)，因此，地表徑流污染以及城市下水道溢流的問題對于兩河流域水質(zhì)的治理具有重要的影響。

城市下水道的溢流主要是由于污水管網(wǎng)和雨水管網(wǎng)的合流制，導(dǎo)致雨季污水管網(wǎng)中混合了大量攜帶污染物的雨水，雨污混流的水量超過污水處理廠的處理能力而溢流到河道中，對河道水體造成污染。 據(jù)實(shí)地調(diào)查，龍崗河和坪山河流域污水處理廠均存在“旱季吃不飽、雨季吃不了”的情形，近幾年對管網(wǎng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)傾向于分流制，但工程未完工前，合流制的影響依舊會(huì)對河道水體產(chǎn)生影響。因此，從源頭上削減面源污染物的負(fù)荷顯得至關(guān)重要。

兩個(gè)流域污染物空間分布格局恰好相反，龍崗河流域污染物呈現(xiàn)出支流高、干流低的格局，而坪山河流域則呈現(xiàn)為支流低、 干流高的格局。這與兩條河流上采取的污染物截污措施不同有關(guān)。 龍崗河流域在各支流入口處采用總口截污的方式，使得各支流的污染物無法進(jìn)入干流，從而不會(huì)加劇干流的污染；而坪山河流域治理相對落后，支流的污染物最后都匯入干流，從而導(dǎo)致干流累積各支流的污染物后加劇污染狀況。 總口截污雖然在一定程度上限制了支流污染物進(jìn)入干流，但同時(shí)也阻斷了干支流水體的連通， 減少了干流水量的來源，不利于干流增加可利用的水資源量。從流域空間尺度上而言，阻斷水系連通不利于流域尺度上生物多樣性的維持及其功能的發(fā)揮，在一定程度上不利于河流水生態(tài)系統(tǒng)綜合管理。 但在流域治理的過程中， 支流總口截污的措施，在各項(xiàng)綜合治理措施（如控制污染物源頭輸入、 阻斷污染物入河過程）見效前，是較為有效的短期內(nèi)可減輕干流水質(zhì)污染的主要措施之一。

綜上，對于COD、氨氮、總磷等主要污染物，龍崗河和坪山河流域在治理干流的基礎(chǔ)上，均需關(guān)注支流污染嚴(yán)重的問題；同時(shí)需要在繼續(xù)進(jìn)行點(diǎn)源防控的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)面源污染的治理與防控措施，減少因降雨沖刷導(dǎo)致地表徑流攜帶面源污染物進(jìn)入水體從而影響河道水質(zhì)。