甘肅河西高速公路施工期水環(huán)境監(jiān)測研究與分析*

王 淇

（甘肅省交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

高速公路的修建需要經(jīng)歷幾年較長的施工周期才能完成從開工到建成通車的整個過程[1]，而施工期間會產(chǎn)生固體氣體污染物、生活和交通噪聲以及水污染物等問題，這些污染物對周邊的大氣環(huán)境、水環(huán)境、聲環(huán)境和生態(tài)環(huán)境等都會造成一系列不可預(yù)測的影響[2]。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展與進(jìn)步，國家對生態(tài)文明建設(shè)的高度重視，公路行業(yè)施工期的環(huán)境影響也日益受到重視[3-6]。施工期環(huán)境監(jiān)測工作能夠?qū)崟r把握項目建設(shè)引起的周邊環(huán)境質(zhì)量變化動態(tài)，引導(dǎo)評價項目對環(huán)境的影響程度，監(jiān)督落實(shí)環(huán)境保護(hù)措施，確保項目監(jiān)測結(jié)果滿足竣工驗收標(biāo)準(zhǔn)[7-8]。由此可見，環(huán)境監(jiān)測工作對公路項目的環(huán)境保護(hù)落實(shí)尤為重要。

柳格國家高速（G3011）敦煌到當(dāng)金山口是柳園到格爾木國家高速公路（G3011）在甘肅省境內(nèi)的一部分，該公路是西部大通道西寧到庫爾勒公路的一個重要組成部分，該路線在甘肅和青海兩省建成后，將成為連接新疆、西藏和內(nèi)地的又一重大樞紐，擬建公路位于甘肅省酒泉市境內(nèi)，包括敦煌至當(dāng)金山口公路主線（含終點(diǎn)占用G215線恢復(fù)工程）、沙棗園至肅北縣S303連接線和G215敦煌七里鎮(zhèn)至當(dāng)金山埡口段輔道維修改造工程，主線全長約198.97 km[9]。

1 水環(huán)境污染源特征

通過對高速公路建設(shè)引起水體污染的施工環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，歸納得出公路施工期水污染源（物）的種類和特征。

移動性污染源。在移動過程中產(chǎn)生污染物的源頭包括大中型橋梁的橋墩施工船，在施工和物料、人員運(yùn)送過程中會產(chǎn)生污染物，以油污水和生活污水的排放為主。通常情況下，施工船會嚴(yán)格遵守船舶排污規(guī)定，將含有油污的機(jī)艙水經(jīng)過油水分離器處理后，確保達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行處理后的生活污水排放達(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而大大減少了對環(huán)境的危害。然而，船舶機(jī)艙水、生活污水和垃圾的隨意排放問題仍然存在，因此有必要進(jìn)行采樣分析[10]。

固定性污染源。有固定性的污染物來源是：（1）橋梁基礎(chǔ)施工期間，圍堰法或沉井法均會對底質(zhì)產(chǎn)生攪動，特別是其中的重金屬離子對水質(zhì)有較大影響，機(jī)油跑、冒、滴、漏也是一種污染源。（2）岸邊泥漿、廢渣等堆放點(diǎn)，在管理不善的情況下，雨水徑流會把金屬離子和岸邊雜物沖入水體。（3）靠近水體的施工營地生活污水在管理不善的情況下未經(jīng)處理排入水體，也是一種污染源。

由于施工期人員數(shù)量眾多，生活污水中的污染物濃度就會極高，尤其是在特大型、大型橋梁、互通式立交橋、隧道等工程的施工點(diǎn)，施工人員的生活污水污染成為施工期環(huán)境監(jiān)理過程中一個值得關(guān)注的問題。當(dāng)小河的流量為15 m3∕s時，每立方米河水中的重鉻酸鹽指數(shù)CODcr含量增加1.19 mg，當(dāng)小河的流量為2～3 m3∕s 時，每立方米河水中的CODcr含量將增加34.7 mg[11]。如果直接將這些污水排入小河中，將會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。需要在各類施工點(diǎn)設(shè)置化糞池對生活污水進(jìn)行處理，再將污水集中轉(zhuǎn)運(yùn)入農(nóng)田或附近城市污水處理廠處理，以降低五日生化需氧量BOD5和CODcr含量，從而減少對小河的污染程度。

綜上所述，高速公路施工期水污染源主要是橋梁基礎(chǔ)施工可能擾動的底質(zhì)和產(chǎn)生的鉆渣，此外，施工場地產(chǎn)生的生活污水和施工廢水，都可能影響水體水質(zhì)。

2 水環(huán)境敏感點(diǎn)布設(shè)

2.1 水環(huán)境敏感監(jiān)測點(diǎn)的定義

所謂水環(huán)境敏感點(diǎn)是指受橋梁施工影響的敏感水域中有代表性的水質(zhì)采樣斷面；敏感水域是指具有飲用水取水口功能、娛樂功能、養(yǎng)殖功能或農(nóng)灌功能的橋梁跨越河段、湖段或水庫段；采樣斷面的設(shè)置以橋位為基準(zhǔn)。所謂水環(huán)境敏感監(jiān)測點(diǎn)是指在受高速公路施工影響較大的水環(huán)境敏感點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確反映高速公路施工期對水環(huán)境影響程度的點(diǎn)位。

2.2 水質(zhì)采樣斷面的特征

根據(jù)污染源調(diào)查結(jié)果看，污染源具有固定性特點(diǎn)，橋梁位置是設(shè)置水質(zhì)采樣斷面的基準(zhǔn)。大型橋梁施工有運(yùn)送物料的工程船往返，若不達(dá)標(biāo)排污也會影響水質(zhì)（流動性）。橋梁施工階段中，水體污染主要發(fā)生在橋墩基礎(chǔ)施工過程中。采樣斷面和斷面上采樣點(diǎn)的確定仍然受到水體屬性的影響。水體除具有社會屬性和環(huán)境屬性外，還受橋梁特征的影響。

（1）水體的社會屬性[12]

①水體行政區(qū)劃。若有橋梁跨越各縣、市水體，享有同等受保護(hù)的權(quán)力。

②線路標(biāo)段責(zé)任。各承包商負(fù)有保護(hù)水體不受污染的責(zé)任和被監(jiān)督的義務(wù)。

③采樣斷面的交通。一般橋位能進(jìn)出，按規(guī)范在下游50～150 m范圍內(nèi)（或大江大河在下游200～500 m范圍內(nèi)）設(shè)置左、中、右垂線處，以及上游設(shè)置對照斷面處是不可（或難以）進(jìn)入的，會影響采樣斷面的設(shè)置。

④兼顧性。若斷面交通方便，且兼顧有可設(shè)置的大氣、噪聲污染環(huán)境監(jiān)測敏感點(diǎn)，可優(yōu)先考慮。

⑤是否為環(huán)評報告推薦斷面。

⑥橋型結(jié)構(gòu)。決定橋墩的數(shù)量和樁基的大小。

⑦橋梁的大小。橋梁越大橋墩越多，基礎(chǔ)施工時間越長，產(chǎn)生影響的污染源也越多，應(yīng)優(yōu)先考慮，橋梁的大小屬性也覆蓋了河流的寬窄屬性。

（2）水體的自然環(huán)境屬性[12]

①底質(zhì)質(zhì)量。橋墩施工無論用什么工藝方法均對底質(zhì)產(chǎn)生攪動，使水體中懸浮物增加，而底質(zhì)中的有害物質(zhì)特別是金屬離子會對水質(zhì)造成污染。對底質(zhì)造成影響的橋位應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)采樣斷面，此外橋墩底座鉆渣含有害成分的也應(yīng)優(yōu)先考慮。

②水文。這里指的水文屬性是指水體環(huán)境容量，即水體的寬與深，水體環(huán)境容量小的應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)置。

③多種污染源影響（感官評價指標(biāo)）。主要指橋位上游是否有工業(yè)污染源或城、鎮(zhèn)、村的生活污水和垃圾排放入水體。若有則水質(zhì)的感官評價會偏低，對有多種污染源影響的水體應(yīng)進(jìn)行設(shè)點(diǎn)監(jiān)測，以明晰污染責(zé)任。故應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)置采樣斷面和點(diǎn)位。

感官評價指標(biāo)分為：

A.味道和臭味（二者一般合并評價），可分為4個等級，等級越高越應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)斷面。

B.顏色。用（光電）比色法確定，色度越高越應(yīng)考慮設(shè)斷面。

C.透明度和渾濁度。水中懸浮物越多或膠體物質(zhì)越多，透明度越小，渾濁度越大，可用30 cm 帶黑十字線圓盤測透明度，透明度越低（黑十字線不能看見的深度），即渾濁度越高，越應(yīng)考慮設(shè)置斷面。

D.施工機(jī)械和岸邊堆放橋墩底座鉆渣存放點(diǎn)，為防止其任意排放或事故性排放，對其進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測是必要的，故應(yīng)考慮設(shè)置斷面。

（3）水體的功能屬性[12]

水體的功能是采樣斷面設(shè)置的最重要依據(jù)，應(yīng)當(dāng)給予較高的權(quán)重，按功能重要性可排序為飲用水源、娛樂用水、養(yǎng)殖用水和農(nóng)灌用水。

①飲用水源。凡是屬于飲用水源的水庫和湖泊應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)置斷面；是飲用水源的河流亦應(yīng)優(yōu)先考慮，但橋位下游1 000 m以內(nèi)或上游100 m以內(nèi)有自來水取水口的應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮設(shè)置斷面。

②娛樂用水水體。由于有身體接觸，應(yīng)予第二位考慮。

③養(yǎng)殖水體。凡有養(yǎng)殖功能的水體在設(shè)置斷面時應(yīng)給予次要考慮。

④農(nóng)灌水體。凡有農(nóng)灌功能的水體在設(shè)置斷面時給予一般考慮。

2.3 水質(zhì)采樣斷面的確定

基于上述對高速公路沿線敏感點(diǎn)社會屬性和自然環(huán)境屬性的分析，要確定環(huán)境監(jiān)測敏感點(diǎn)需要考慮多因子綜合影響，用“因子分析專家打分求權(quán)法”來解決這一問題。

高速公路施工期水環(huán)境敏感點(diǎn)影響因素總分定為100分，橋梁跨越的水體的環(huán)境屬性占46%，水體功能屬性占40%，被跨越水體的社會屬性只占14%，共有36個因子影響到敏感點(diǎn)。設(shè)每一個因子都以均權(quán)影響每一個敏感點(diǎn)，即每個因子的權(quán)為1，則均權(quán)之和為36，它在所有敏感點(diǎn)評分總計中占的比例（即36個因子均權(quán)之和∕評分總計）同每個敏感點(diǎn)的相對權(quán)重在每個敏感點(diǎn)得分中占的比例（即每個敏感點(diǎn)的相對權(quán)重∕每個敏感點(diǎn)的得分）是相當(dāng)?shù)?。按照y/Y=x/X計算出每個聲環(huán)境敏感點(diǎn)的相對權(quán)重，其中y為因子均權(quán)之和，Y為所有因子的評分總計，x為每個敏感點(diǎn)的相對權(quán)重，X為每個敏感點(diǎn)的得分。根據(jù)打分確定施工期水環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)位，見表1。

表1 “敦-當(dāng)”路施工期水環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)位表

3 水環(huán)境監(jiān)測因子和監(jiān)測頻率

根據(jù)以往高速公路施工期環(huán)境監(jiān)測實(shí)際情況，同時參閱了大量的環(huán)保文獻(xiàn)，在實(shí)際情況監(jiān)測基礎(chǔ)上，提出高速公路施工期水環(huán)境監(jiān)測因子包括氫離子濃度指數(shù)pH、懸浮物SS、化學(xué)需氧量COD、氨氮和石油類。

高速公路施工期污染源具臨時性特征，在施工過程中污染源的種類和數(shù)量都發(fā)生了變化，故監(jiān)測頻率也應(yīng)作出相應(yīng)調(diào)整。施工不同階段影響水環(huán)境的污染源變化情況見表2。

表2 不同施工階段影響水環(huán)境的污染源變化

從表2可以看出，隨著橋梁工程的進(jìn)行，污染源種類亦呈幾何級數(shù)減少，因此，對水體水質(zhì)的影響也顯著降低。

水質(zhì)采樣頻率的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推薦1 次∕年且在枯水期是不合理的，因為橋梁施工的起始時間雖然原則上在枯水期或豐水期之后的平水期開工為最好，但實(shí)際上工作隊進(jìn)場開工時間是以合同為準(zhǔn)的，即合同簽后15 d 內(nèi)進(jìn)場開工，不受平、枯、豐水期制約；另外，橋梁施工對水體的污染主要出現(xiàn)在橋梁基礎(chǔ)施工期，而橋梁基礎(chǔ)施工期中最重要的產(chǎn)生污染時段又是在其前期，即橋梁基礎(chǔ)施工，故從這個角度分析，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定3次∕年也是不適合橋梁施工監(jiān)測頻率的。施工期水環(huán)境監(jiān)測項目及頻率見表3。

表3 高速公路施工期水環(huán)境監(jiān)測項目及頻率

4 水環(huán)境監(jiān)測方法

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)采用的監(jiān)測方法詳見表4。

表4 水環(huán)境監(jiān)測因子監(jiān)測方法

5 水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測

在敦當(dāng)路施工過程中選取4 個施工營地的廢水，監(jiān)測pH、COD、SS和氨氮，為期一年，每個點(diǎn)每季度監(jiān)測三次（每月一次）；監(jiān)測結(jié)果如圖1—圖4所示。

圖1 敦當(dāng)路施工營地2019年pH 監(jiān)測圖

圖2 敦當(dāng)路施工營地2019年COD 監(jiān)測圖

圖3 敦當(dāng)路施工營地2019年SS 監(jiān)測圖

圖4 敦當(dāng)路施工營地2019年氨氮監(jiān)測圖

選取4 個拌合站的廢水，監(jiān)測pH、COD、SS、氨氮和石油類，為期一年，每個點(diǎn)每季度監(jiān)測三次（每月一次）；監(jiān)測結(jié)果如圖5—圖9所示。

圖5 敦當(dāng)路拌合站2019年pH 監(jiān)測圖

圖6 敦當(dāng)路拌合站2019年COD 監(jiān)測圖

圖7 敦當(dāng)路拌合站2019年SS 監(jiān)測圖

圖8 敦當(dāng)路拌合站2019年氨氮監(jiān)測圖

圖9 敦當(dāng)路拌合站2019年石油類監(jiān)測圖

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：

在施工營地1～4 監(jiān)測點(diǎn)中，pH 濃度全年呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢，1—9月呈現(xiàn)增加趨勢，9—12月呈現(xiàn)下降趨勢，其中4—9 月份測試pH 濃度較10月至來年3 月測試值高。4—9 月份測試COD 濃度較10 月至來年3 月份測試值高。SS 濃度大體上呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢，1—9月呈現(xiàn)增加趨勢，9—12 月呈現(xiàn)下降趨勢，其中7—9 月測試SS 濃度較高。氨氮濃度大體上呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢，1—6月呈現(xiàn)增加趨勢，7—12月呈現(xiàn)下降趨勢，其中5—9月測試氨氮濃度較高。

在拌合站1～4監(jiān)測點(diǎn)中，pH濃度全年呈現(xiàn)先增加，后趨于平緩再減小的變化趨勢，1—4月呈現(xiàn)增加趨勢，4—9月呈現(xiàn)平緩趨勢，9—12月呈現(xiàn)下降趨勢，其中4—9月測試pH濃度較10月至來年3月份測試值高。COD濃度大體上呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢，1—9月呈現(xiàn)增加趨勢，9—12月呈現(xiàn)下降趨勢，其中6—9 月測試COD 濃度較高。SS 濃度大體上呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢，1—9月呈現(xiàn)增加趨勢，9—12月呈現(xiàn)下降趨勢，其中8—9月測試SS濃度較高。氨氮濃度大體上呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢，1—9月呈現(xiàn)增加趨勢，9—12月呈現(xiàn)下降趨勢，其中8—9月測試氨氮濃度較高。石油類濃度大體上呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢，1—9月呈現(xiàn)增加趨勢，9—12月呈現(xiàn)下降趨勢，其中4—9月測試石油類濃度較寒季高。

根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996），監(jiān)測結(jié)果顯示4 個施工營地4 個季度pH 均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍之內(nèi)，COD、SS和氨氮均超標(biāo)。4個拌合站4個季度pH和SS均不在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍之內(nèi)，COD和氨氮大部分超標(biāo)且二季度和三季度較一季度和四季度偏高。

6 結(jié)語

公路交通環(huán)境監(jiān)測在交通環(huán)境保護(hù)工作中起著重要作用，是長期管理交通環(huán)保的主要依據(jù)。緊密結(jié)合建設(shè)項目實(shí)際，合理制定環(huán)境監(jiān)測方案，嚴(yán)謹(jǐn)落實(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理，在國家大力提倡環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排、綠色交通以及資源節(jié)約的大環(huán)境下，施工期環(huán)境監(jiān)測作為構(gòu)建綠色公路建設(shè)全生命周期的一部分將成為公路建設(shè)的一項常態(tài)化工作。