楊 波,汪誠(chéng)文,陳 雯,鄒 斌

(1.清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系,北京 100084;2.深圳市水污染治理指揮部辦公室,廣東深圳 518036)

深圳河是深圳市重點(diǎn)治理的污染河流之一。深圳河自東向西,先后接納了布吉河、福田河、新洲河等支流的來(lái)水。這幾條支流河道水質(zhì)影響到深圳河的整體水質(zhì)。其中作為深圳河重要支流的布吉河發(fā)源于深圳市北部,流經(jīng)布吉鎮(zhèn)及羅湖區(qū),再沿鐵路線抵人民橋,最后與深圳河交匯于漁民村,流域面積63.41km2,干流河段9.67km[1]。作為重要支流的布吉河,其水質(zhì)狀況已經(jīng)成為影響深圳河水質(zhì)的重要因素之一。

2005年前,布吉河沿岸有較多排污企業(yè),這些企業(yè)不停地向布吉河排放污水,同時(shí),還有多個(gè)垃圾中轉(zhuǎn)站(屋)、公共廁所和養(yǎng)殖場(chǎng)等嚴(yán)重污染河流。后經(jīng)近幾年治理,布吉河流域內(nèi)有生產(chǎn)性廢水排放的企業(yè)逐漸減少,生活污水則成為布吉河水的主要來(lái)源。根據(jù)《深圳年鑒(2006)》資料,布吉轄區(qū)總?cè)丝诮?20萬(wàn),其中戶籍人口11.83萬(wàn),暫住人口108萬(wàn),全鎮(zhèn)共有工業(yè)企業(yè)1500多家,造成布吉河污染的原因比較復(fù)雜,主要原因?yàn)槲鬯芫W(wǎng)建設(shè)極不完善。大多數(shù)企業(yè)和住宅小區(qū)雖已建成了分流制排水系統(tǒng),但因?yàn)槭姓鬯占?、處理系統(tǒng)不完善,故污水最終又排入布吉河。

近年來(lái)布吉河水日益發(fā)黑發(fā)臭,尤其是枯水期河流水質(zhì)下降明顯,但是有關(guān)布吉河水污染狀況的探討和研究很少。為了更好地了解目前布吉河水體進(jìn)入深圳特區(qū)前的水質(zhì)污染情況,筆者在布吉河的枯水期對(duì)布吉河粵寶電子公司斷面進(jìn)行連續(xù)水質(zhì)監(jiān)測(cè),并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià),為布吉河水體的污染治理提供基礎(chǔ)資料。

1 水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)與分析評(píng)價(jià)方法

1.1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)和取樣點(diǎn)位置

水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的分析方法選用的是GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的基本項(xiàng)目分析方法,于2007年12月～2008年3月枯水期對(duì)布吉河進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè),選取5項(xiàng)比較重要的監(jiān)測(cè)指標(biāo)COD、BOD、NH3-N、TN和TP進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)分析。水樣監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)于水流平穩(wěn)、水質(zhì)較均勻的粵寶電子公司附近斷面,該斷面距離進(jìn)入深圳特區(qū)的清水河小關(guān)僅200m左右。

1.2 評(píng)價(jià)方法

綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)方法采用單因子評(píng)價(jià)法結(jié)合內(nèi)梅羅污染指數(shù)法[2]。該方法突出污染指數(shù)最大的特征污染物對(duì)地表水環(huán)境質(zhì)量的影響和作用,是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行綜合污染指數(shù)計(jì)算的最常用方法之一。

參照GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值(表1),進(jìn)行內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)計(jì)算。內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表1 內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

單因子污染指數(shù)采用如下公式[3]:

綜合污染指數(shù)采用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法:

式中:P為綜合評(píng)價(jià)指數(shù);Pi為第i種污染物的單因子指數(shù);Pimax為最大污染物的單因子指數(shù)。ρi為第i種污染物的測(cè)定值;ρ為GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中參照Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值。

表2 GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)指標(biāo)

2 結(jié)果與討論

2.1 布吉河水質(zhì)主要污染指標(biāo)監(jiān)測(cè)

關(guān)于布吉河水質(zhì)的資料較少,了解到珠江水利委員會(huì)曾于2005年進(jìn)行了包括布吉河在內(nèi)的水質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,其中位于羅湖區(qū)布吉河的人民橋斷面是匯入深圳河后最近的一個(gè)斷面,其各水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重[3]。人民橋斷面是布吉河匯入深圳河前的水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面,可以參考此斷面對(duì)比布吉河的原有水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行初步對(duì)比和評(píng)價(jià)(表3)。

表3 布吉河水質(zhì)初步評(píng)價(jià) mg/L

對(duì)照布吉河人民橋斷面2002年和2003年各水質(zhì)指標(biāo),2007～2008年枯水期布吉河粵寶電子公司斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果除TP外,其余指標(biāo)均有不同程度的升高。生活污水中氮的主要存在形態(tài)是有機(jī)氮和NH3-N,所以有機(jī)氮和NH3-N是TN構(gòu)成中最大的部分,其中NH3-N占70%左右,亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮不作為構(gòu)成TN的主要成分。雖然沒有2002年和2003年的TN指標(biāo),但從NH3-N指標(biāo)來(lái)推斷目前布吉河水TN指標(biāo)也會(huì)高于2002年和2003年。由表3可見,布吉河水體的NH3-N呈不斷增加的趨勢(shì),TP呈不斷下降的趨勢(shì)。COD和BOD 2003年比2002年有了下降后,目前又有明顯升高?？傮w來(lái)看,布吉河水體遭受生活污水的污染,并呈逐漸加重的趨勢(shì)。

根據(jù)布吉河粵寶電子公司斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行內(nèi)梅羅指數(shù)計(jì)算,結(jié)果見表4。由表4可見,除了TP的內(nèi)梅羅指數(shù)在5以下,尚屬于重污染外,其余水質(zhì)指標(biāo)指數(shù)均在5以上,屬于嚴(yán)重污染。其中TN最大達(dá)到18.54,NH3-N達(dá)到13.37,氮成為首要污染物。

表4 布吉河水質(zhì)內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)

2.2 布吉河水質(zhì)主要污染指標(biāo)日變化規(guī)律

在通過(guò)水質(zhì)監(jiān)測(cè)了解了枯水期布吉河水質(zhì)的基本特征后,筆者又進(jìn)行了一天中不同時(shí)間段的瞬時(shí)水質(zhì)變化規(guī)律分析,以期能夠?qū)λ|(zhì)變化規(guī)律有更深入的了解。

全天24 h、間隔為1 h的水樣監(jiān)測(cè)結(jié)果表明:COD和BOD的日質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)規(guī)律具有一定的相似性,沒有明顯的峰谷值(圖1);NH3-N和TN的日濃度變化規(guī)律具有很好的相似性,變化趨勢(shì)比較一致(圖2);TP也有比較一致的變化趨勢(shì),有比較明顯的峰谷值(圖3)。

圖1 COD和BOD日質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)

圖2 TN和NH3-N日質(zhì)量濃度變化

從圖1可知,COD和BOD的日質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)規(guī)律具有一定的相似性,一般COD的較高的時(shí)刻BOD也比較高,但從整體變化來(lái)看,沒有呈現(xiàn)出峰值和谷值時(shí)刻。COD日質(zhì)量濃度變化范圍為144.3～223.1mg/L,BOD日質(zhì)量濃度變化范圍為62.5～103.5mg/L,ρ(BOD)/ρ(COD)為 0.45,可生化性較好,表明布吉河水已經(jīng)成為低濃度的城市污水,不具備河流水質(zhì)的基本特征。

圖3 TP日質(zhì)量濃度變化

從圖2可知,NH3-N和TN的日質(zhì)量濃度變化規(guī)律具有很好的相似性,NH3-N和TN變化趨勢(shì)比較一致。NH3-N和TN濃度從凌晨3:00左右逐漸走低,在早上8:00處于最低谷,然后濃度逐漸上升,至14:00左右達(dá)到峰值,略有下降后再繼續(xù)升高至24:00。NH3-N日質(zhì)量濃度變化范圍在18.2～29.1 mg/L之間,TN日質(zhì)量濃度變化在26.2～40.4mg/L之間。結(jié)果表明,已經(jīng)成為低濃度城市污水的布吉河水氮素的污染非常嚴(yán)重,過(guò)多的氮素肯定會(huì)影響到深圳河和深圳灣的富營(yíng)養(yǎng)化狀況,治理布吉河的氮素污染非常緊迫。

從圖3可知,TP日質(zhì)量濃度變化規(guī)律與NH3-N和TN質(zhì)量濃度變化有很好的相似性,趨勢(shì)有峰谷值?？傮w上TP濃度在早上8:00左右處于最低谷,然后質(zhì)量濃度逐漸上升,至15:00左右達(dá)到峰值,在夜晚 1:00也有峰值。TP日質(zhì)量濃度變化在0.99～1.93mg/L之間。TP的日變化特征與NH3-N和TN的變化規(guī)律有較強(qiáng)的同步性,但是峰值大約推遲1h左右。水體磷濃度與排放到水體中的生活污水排放量呈正相關(guān),接納生活污水量大的水體TP濃度較高,反之相對(duì)較低。生活污水中,合成洗滌劑、人類的排泄物、食物污物都含有大量的磷,但仍以含磷合成洗滌劑為主要來(lái)源。據(jù)推測(cè)下午和夜晚1:00出現(xiàn)峰值與白天人們的日常生活和布吉夜生活比較豐富有關(guān)。布吉河的TP質(zhì)量濃度與2002年和2003年比較呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì),估計(jì)與深圳市逐步推廣使用無(wú)磷合成洗滌劑有關(guān),顯示深圳市在防止水體富營(yíng)養(yǎng)化化方面做出了相當(dāng)大的努力。

從以上分析來(lái)看,布吉河已經(jīng)遭受嚴(yán)重污染,且水質(zhì)變化規(guī)律已經(jīng)與人們的生活和生產(chǎn)相關(guān),布吉河道已經(jīng)成為深圳布吉居民生活污水的“下水道”,水質(zhì)污染特征與市民的生活習(xí)慣密切相關(guān)。

3 結(jié) 論

a.從2007年布吉河粵寶電子公司斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看,處于枯水期的布吉河水遭受了嚴(yán)重污染,對(duì)比布吉河人民橋斷面2002年和2003年水樣監(jiān)測(cè)結(jié)果,除TP有所降低外,布吉河水質(zhì)污染呈現(xiàn)加重的趨勢(shì)。參照GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值,進(jìn)行內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)計(jì)算,布吉河水質(zhì)除了TP內(nèi)梅羅指數(shù)在5以下,屬于重污染外,其余水質(zhì)指標(biāo)指數(shù)都在5以上,屬于嚴(yán)重污染。其中TN最大達(dá)到18.54,氮成為重要污染物,是嚴(yán)重的劣Ⅴ類水質(zhì)。

b.探討了布吉河水質(zhì)指標(biāo)變化規(guī)律,時(shí)間間隔為1h,經(jīng)小時(shí)平均后的COD和BOD日濃度變化趨勢(shì)無(wú)明顯峰谷值,可生化性較好,表明布吉河水主要來(lái)源于生活污水,已經(jīng)成為低濃度城市污水。NH3-N和TN的日濃度變化規(guī)律均具有很好的相似性,NH3-N和TN變化趨勢(shì)有比較明顯的峰谷值。TP的日濃度變化規(guī)律與NH3-N和TN濃度變化有很好的相似性,趨勢(shì)也有較明顯的峰谷值,但是與NH3-N和TN的變化規(guī)律的峰谷值推遲1h左右。

[1] 宋繼琴,陳海川,翟艷云.布吉河流域污水截流倍數(shù)與河流水質(zhì)關(guān)系研究[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2006(8):27-29.

[2] 張孟威,康德夢(mèng).環(huán)境問題的數(shù)學(xué)解法及計(jì)算機(jī)應(yīng)用[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1989:67.

[3] 劉寧,呂銳鋒.深圳河灣水污染水環(huán)境治理[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2006:12.