城内河污染源调查与污染治理.doc

'城市内河污染源调查与污染治理 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 城市内河污染源调查与污染治理官宝红叶青青（浙江大学杭州310027）1引言城市河流不仅发挥着防汛、排涝、航运等传统功能，还承担着供应水源、提供绿地、保护环境等生态功能，兼具旅游、娱乐、文化等社会功能。城市河流对城市的繁荣与衰落，对城市社会、经济、环境的协调发展有至关重要的意义。伴随城市规模的不断扩大，内河水体遭到污染，水质不断退化，对市民的生活与生产造成不利影响，危害了城市的自然景观及人文景观。以杭州运河水系为例，简要说明城市内河水质及两岸污染源调查的方法与结果评价、内河的富营养化污染、内河污染与土地结构的关系。同时简要介绍部分行之有效的内河污染治理技术。2城市内河水质及两岸污染源调查2.1内河污染源调查调查方法主要有三类：水平衡计算法、模型计算法和实测法。水平衡计算法是根据被调查对象（生产单位、居民区、公建单位等）的给排水情况进行水平衡计算，确定废（污）水排放量和水质指标。模型计算法基于城市污水排放统计模型，计算污水排放量及其水质指标。实测法是对被调查对象的排水进行实地测量和取样分析，得到废（污）水水质和排放强度。杭州市运河两岸沿线污染源调查项目和21条内河污染源调查项目是采用实测法为主，辅以其他两种方法。城市内河污染源主要分为生活和工业污染源。生活污染源的污染因子主要包括CODCr（化学需氧量）、BOD5（五日生化需氧量）、NH3-N（氨氮）、TP（总磷）、SS（悬浮固体）和动植物油，工业污染源的分析项目包括CODCr、BOD5、NH3-N、TP、SS、pH、PE（石油类）及某些特种污染物（如重金属、挥发酚、有机氯化物等）。污染源评价常采用单因子评价，但是单因子评价不足以说明污染源的重要性，难以提供相互对比信息，无法满足截污纳管的决策序列。采用等标污染负荷法评价污染源，可以给出所有污染源的评价序列，采用多重等标污染负荷因子进行评价，可以给出污染源的特征。根据污染源调查与评价的深度要求，结合污染类型，有三种等标污染负荷评价形式：综合等标污染负荷、COD和BOD等标污染负荷、NH3-N和TP等标污染负荷评价。以京杭运河杭州段两岸沿线的污染源调查评价为例，综合等标污染负荷评价结果表明，COD、NH3-N和BOD是主要污染因子，负荷比分别为0.3977，0.2427，0.2330，三者的污染负荷达到总负荷的87％。污染源负荷量相对集中， 只要对20％的污染源进行截污纳管就能产生85％的截污效果。COD和BOD等标污染负荷与综合等标污染负荷的评价结果相比，主要污染源重合率达92.5％，因而可以替代综合等标污染负荷评价。但是，NH3-N和TP等标污染负荷与综合等标污染负荷的评价结果差异明显，主要污染源的重合率为64％。根据等标污染负荷评价结果，可以建立任一区域的污染源序列，可以建立任一层次的污染源序列，有利于区域统筹兼顾安排治理工作。结合GIS技术及专家系统，能够对任一区域的污染源进行瞬时计算和评价，给出区域治理的定量效果。1.1内河水质污染调查城市内河污染指标一般选取pH、DO（溶解氧）、CODMn、BOD5、TN（总氮）、TP、PE、LAS（阴离子表面活性剂）。地表水水质的评价更多采用单因子指数法。定义如下：单项水质评价因子i在第j取样点的标准指数（pH、DO除外）：式中：Si,j——单项水质评价污染指数；Ci,j——水质评价因子i在第j取样点的浓度，mg/L；Csi——i因子的评价标准，mg/L。京杭运河杭州段地表水各项指标中，pH均未超标，DO、PE、TP少量超标，大部分断面的COD、BOD达标，但往往比较接近标准值；TN普遍超标。因此，运河及其支流的水污染类型为较为典型的耗氧性有机污染，兼有较严重的氮污染，富营养化的程度较为严重。从单因子评价来看，运河水质普遍超标。2城市内河中的氮磷污染2.1运河主河道的氮磷污染京杭运河杭州段的塘西大桥、拱宸桥和义桥三个监测断面水体污染特征相似，氮磷污染因子的比标值总体走势是不断减小的，说明运河水质总体走向好转；三个断面历年监测结果的曲线相似，反映出运河水体的同一性。TN污染形势比TP污染严峻，历史资料表明，三个断面的TN都未达标，最好情况的比标值也高达2以上。根据OECD的标准，总氮浓度在1.875mg/L以上即为富营养，运河水体总氮含量已经远远超过富营养水平。因此氮污染是运河主河道水质最突出的问题。2003年的TP监测结果表明三个断面监测值都已达到Ⅳ类水质标准，义桥断面甚至只有0.06mg/L，比标值出现历史最低，仅为0.2，说明TP污染得到了很好的控制。但根据OECD的标准，总磷浓度0.03～0.10mg/L即为富营养，也就是说京杭运河杭州段地表水的TP含量即使好转也在富营养化水平。 1.1运河支流的氮磷污染杭州市内河受氮磷污染严重，特别是氮污染，所调查的河流中，氮浓度均大大超出了Ⅳ类水质标准，即远大于1.5mg/L；磷污染因为截污纳管受到了有效控制，污染情况有所减轻，16条河流中，6条河流未达标，其他河流虽已达到Ⅳ类水质标准，但浓度都较高，与标准值比较接近。水体富营养化的发生还与水体中的氮磷比值有关，氮磷比值为7.2时，最利于藻类生长。当氮磷比<7.2:1（质量浓度比）时，氮是限制因子；氮磷比>7.2:1时，磷成为限制因子。杭州市运河水系的氮磷比值均远超过了7.2，也就是说氮浓度虽然很大，但是控制内河富营养化的限制性营养物质仍然是磷。1.2河流底泥磷污染污染物大量积聚在内河底泥中，成为潜在污染源，外源污染得到控制后，底泥中的污染物在一定条件下会释放出来，其对上覆水体的影响就会突显，甚至成为影响上覆水体水质的主要因素。以东新河为例，底泥的pH值、含水率和磷含量等理化性质均有利于磷的释放。底泥磷释放是一个由深层至表层迁移、积累、释放的过程，在东新河底泥中，Fe-P和Al-P是底泥磷释放的主要来源，D-P含量虽然最少，但释放能力大，自生Ca-P在偏碱环境中较易释放，O-P在底泥各赋存形态磷中最稳定。因此，可以根据各形态磷的稳定性采取相应措施来抑制或强化底泥磷的释放。2城市内河污染与城市土地结构的关系已有研究表明，城市化对城市水环境，尤其对水体非点源污染产生了极其深刻的影响，城市土地利用方式深刻影响着水体污染物的种类、数量和浓度及污染形成的过程；城市化速度越快，城市水环境退化越严重。基于RS和GIS技术，分析杭州城市土地利用方式对河流水质的影响。结果表明，缓冲区距离为100米时，土地利用结构和格局与水质呈现出显著的相关性。典型城市用地与水质显著正相关，它是造成城市河流污染的最主要因素，绿化用地与CODMn、BOD5，优势度指数与DO都有着显著的负相关；而随着缓冲区距离增大至200米和300米时，土地利用结构和格局与河流水质的相关性明显下降，甚至消失。因此，在城市规划和建设过程中，要重视土地利用结构和格局对河流水质的影响，合理规划河流两岸的绿化用地，通过全面的截污纳管控制典型城市用地的污染输出，将耕地和裸地纳入城市污染控制管理范围之内。3城市内河污染治理技术内河污染治理技术包括水质净化技术与生态修复技术。水质净化技术主要分为河道曝气充氧技术、水上浮岛净化技术、重污染底泥疏浚技术及砾石接触氧化技术。 河道曝气充氧技术通过人工向水体中充入空气或氧气，加速水体的复氧过程，提高水中溶解氧的浓度，恢复和增强水中好氧微生物的活性，净化去除水中的污染物，从而改善河流水质。该技术在英国泰晤士河、德国柏林河、北京清河河段等地已有应用。水上浮岛净化技术通过在受污染水面采用特制的浮床载体种植耐污性强的陆生植物（如旱伞草、空心菜、黄花菖蒲、美人蕉、木本月季花、樱桃椒等），利用植物对营养盐的吸收作用和植物根系对悬浮物的吸附作用，净化水质和提高透明度，美化景观。该技术在日本、苏州、深圳、北京等地已有应用。重污染底泥疏浚技术通过机械清除河道中重污染的底泥，削减河道内源污染，净化水质，疏浚过程中要注重生态系统的保护和底泥的最终处置。砾石接触氧化技术通过在河流中设置一定量的砾石层做填充床，使河流断面上微生物的附着膜变为多层，提高河流的净化能力。该技术在日本、杭州等地已有应用。生态修复技术主要分为滨水岸带生态构建技术、水生植物修复技术及水生动物修复技术。滨水岸带生态构建技术通过在滨水岸带的岸上种植乔木、灌木和草被陆生植物和水边种植芦苇、菖蒲等湿生和水生植物，构建稳定的滨水岸带生态系统。水生植物修复技术通过人工方法种植适于该地区生长的挺水植物、沉水植物、附着植物、微型植物等，恢复水生植物系统。水生动物修复技术在水环境质量得到初步改善的前题下，通过人工方法放养适于该地区生长的浮游动物、鱼类、虾和底栖动物等，恢复水生动物系统。'