摘 要：采用水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)溫州山下河2011年6月至2012年6月的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)橫瀆橋、光明小學(xué)橋、宏德橋、山下橋4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行分析比較，并考察各治理時(shí)期山下河的水環(huán)境質(zhì)量變化狀況，結(jié)果顯示，綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法能很好地確定水質(zhì)所屬級(jí)別、水質(zhì)現(xiàn)狀及與木環(huán)境功能區(qū)類別的差距。

關(guān)鍵詞：綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)；山下河；治理

中圖分類號(hào) X523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）03-17-04

Comprehensive Water Quality Identification in Evaluation of Wenzhou Shanxia River

Yu Dingkun et al.

（East China Normal University ，Shanghai 200063，China）

Abstract：Comprehensive water quality identification index was employed in evaluating the water quality of Shanxia River in Wenzhou from June， 2011 to June， 2012. Water samples from four monitoring sections （Hengdu Bridge， Guangming Primary School Bridge， Hongde Bridge and Shanxia Bridge） were analyzed， and the water quality of Shanxia River along with the engineering restoration was investigated， providing theoretical basis and suggestions on the treatment and protection of urban river in Wenzhou.

Key words：Comprehensive water quality identification index；Shanxia river；Treatment

山下河地處溫州市區(qū)繁華地帶，毗鄰溫州市政務(wù)新區(qū)，屬溫瑞塘河水系，水體流向自西向東，河道西面與橫渡河相接，東段與蒲州橫河交匯，全長2 154m，目前河道寬度12～22m，水域面積2×104m2，水域容積3.175×104m3[1]。

山下河屬平原河網(wǎng)地區(qū)，水體流動(dòng)緩慢，與外界交換量小，沿岸生活污水直排和漏排嚴(yán)重，沿河附近居民區(qū)生活垃圾污染率高，嚴(yán)重污染水體，常年黑臭，2010年3月山下河溶解氧0.10～0.30mL/g，氨氮達(dá)到31.73～39.90mL/g，COD達(dá)到128～304mL/g，多項(xiàng)指標(biāo)超出了V類水標(biāo)準(zhǔn)，屬劣V類水體[2-3]，嚴(yán)重影響附近居民的生產(chǎn)生活，不能滿足溫州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和區(qū)域生態(tài)環(huán)境功能定位，解決山下河河流污染問題迫在眉睫。為解決山下河日益嚴(yán)重的黑臭現(xiàn)象，由華東師范大學(xué)牽頭，依托國家“十一五”科技重大專項(xiàng)課題——《城市黑臭河道外源阻斷、工程修復(fù)與原位多級(jí)生態(tài)凈化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》（2009ZX07317-006），對(duì)溫州山下河分3個(gè)階段進(jìn)行治理：截污疏浚（2011年6～10月）、增氧強(qiáng)化及生態(tài)浮床（2011年4～6月）、工程整改（2012年6～10月），以期有效抑制山下河的黑臭現(xiàn)象，為溫州城市河道的改善和治理提供借鑒和經(jīng)驗(yàn)。

目前較常用的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法有模糊指數(shù)法[4-6]、灰色評(píng)價(jià)法[7-9]、污染指數(shù)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)等方法[10-12]。山下河屬常年黑臭河道，一般的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法雖能對(duì)河道總體水質(zhì)級(jí)別進(jìn)行判定，但缺乏對(duì)河道黑臭的評(píng)斷。綜合污染標(biāo)識(shí)指數(shù)法[13-15]在對(duì)水質(zhì)進(jìn)行所屬級(jí)別評(píng)價(jià)的同時(shí)，對(duì)黑臭及黑臭嚴(yán)重程度的界定也更加準(zhǔn)確和直觀。所以筆者選取綜合污染標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)山下河2011年6月至2012年6月每月的山下河水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行水環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，通過分析不同治理時(shí)期水環(huán)境變化趨勢(shì)，以期為溫州市城市河道管理和綜合治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn) 基于研究河道面積、形態(tài)、水流特點(diǎn)、閘道設(shè)置和水質(zhì)季節(jié)性變化等方面的考慮，在山下河設(shè)置4個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣：S1-橫瀆橋、S2-光明小學(xué)橋、S3-宏德橋、S4-山下橋。采樣時(shí)間為2011年6月至2012年6月，每月監(jiān)測(cè)1次。水樣采自于河水水面下0.5m處，現(xiàn)場快速測(cè)出水溫、溶解氧指標(biāo)，然后帶回實(shí)驗(yàn)室放置冰箱內(nèi)，并在24h內(nèi)完成其他指標(biāo)的測(cè)定。

1.2 綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)方法 綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)指數(shù)由1位整數(shù)和3位或4位小數(shù)組成，清晰地標(biāo)識(shí)了綜合水質(zhì)類別、水質(zhì)情況、與水環(huán)境功能的比較等重要信息。

Iwq=X1· X2X3X4

①

式①中X1代表河流總體所屬類別；X2代表測(cè)試水質(zhì)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間中所處位置，可以清晰地比較同類水質(zhì)的優(yōu)劣；X3指在參與評(píng)價(jià)的水質(zhì)指標(biāo)中，劣于水環(huán)境功能目標(biāo)的單項(xiàng)指標(biāo)個(gè)數(shù)；X4為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的差值。

（1）X1· X2的確定。

當(dāng)水質(zhì)處在Ⅰ和Ⅴ類水之間時(shí)，相對(duì)一般水質(zhì)指標(biāo)（溶解氧、pH、水溫除外）：

X1·X2=n+ρi-ρik下ρik上-ρik下×10

②

式②中：ρi為第i 項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測(cè)濃度，ρik下≤ρi≤ρik上；ρik下為第i 項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)第k 類水區(qū)間質(zhì)量濃度的下限值， k=X1 ；ρik上為第i 項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)第k 類水區(qū)間質(zhì)量濃度的上限值， k = X1。

對(duì)于溶解氧：

X1·X2=n+ρDOk上-ρDOρDDk上-ρDO下×10

③

式③中：ρDO為溶解氧的實(shí)測(cè)質(zhì)量濃度；ρDOk上為第k類水中溶解氧質(zhì)量濃度高的區(qū)間邊界值， k=X1 ；ρDOk下為第k 類水中溶解氧質(zhì)量濃度低的區(qū)間邊界值， k=X1。

當(dāng)水質(zhì)劣于或等于Ⅴ類水時(shí)，對(duì)于一般指標(biāo)（溶解氧、pH、水溫除外）

X1·X2=6+ρi-ρis上ρis上

④

式④中：ρis上為第i 項(xiàng)指標(biāo)Ⅴ類水質(zhì)量濃度上限值。

對(duì)于溶解氧：

X1·X2=6+ρDOs下-ρDOρDOs下m

⑤

式⑤中：ρDO為溶解氧實(shí)測(cè)質(zhì)量濃度；ρDO5下為溶解氧Ⅴ類水質(zhì)量濃度下限值，ρDO5下= 2.0mgL ； m 為計(jì)算公式修正系數(shù)，研究中取m=4。

（2）X3的確定：X3即為實(shí)測(cè)的所有水質(zhì)指標(biāo)未達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)的個(gè)數(shù)。

（3）X4的確定：X4則說明綜合水質(zhì)所屬的水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)類別與水環(huán)境功能區(qū)類別的差值，溫州市山下河的水環(huán)境功能區(qū)類別為Ⅲ類水。

1.3 綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇 目前常用水質(zhì)評(píng)價(jià)中使用率較高的指標(biāo)有DO、氨氮、CODcr，采用的頻率分別為90%、70%、50%[16]，水體中的有機(jī)氮通過氨化作用轉(zhuǎn)化成氨氮，在整個(gè)過程中會(huì)消耗水中大量的氧氣，從而使水質(zhì)變壞。DO是顯示水體好壞的關(guān)鍵性指標(biāo)，在污染的水體中消耗氧氣的速率大于從空氣中吸收氧氣的速率，就會(huì)造成DO不斷降低，從而引起厭氧菌的大量繁殖，導(dǎo)致水體發(fā)臭[17]。有機(jī)污染物進(jìn)行生物化學(xué)作用也是導(dǎo)致水體發(fā)臭的重要原因[18]。水中S2-與重金屬結(jié)合形成的物質(zhì)是水質(zhì)黑臭的主要致黑物質(zhì)，富營養(yǎng)化指標(biāo)TP也被提出是河道黑臭的影響因素[18]。

2 結(jié)果與分析

研究期間河水溫度12.4～30.9℃，S1、S2、S3的最高溫度均在7月份，平均溫度達(dá)到30.7℃，S4的最高溫度現(xiàn)在9月份，為30.9℃。4個(gè)采樣點(diǎn)的最低溫度均發(fā)生在3月份，平均氣溫為12.5℃。

由圖1可見，山下河各監(jiān)測(cè)斷面中，COD污染指數(shù)在截污疏浚末期及增氧強(qiáng)化的初期出現(xiàn)了峰值，S1與S4監(jiān)測(cè)點(diǎn)總體波動(dòng)不大，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在1a的監(jiān)測(cè)內(nèi)指數(shù)有所波動(dòng)，但整體變化不大。

圖1 COD標(biāo)識(shí)指數(shù)月變化

圖2 TP標(biāo)識(shí)指數(shù)月變化

如圖2所示，S1、S2與S3監(jiān)測(cè)斷面的TP污染指數(shù)值及變化趨勢(shì)較相近，總體波動(dòng)較為平緩。在截污疏浚時(shí)污染指數(shù)值總體上揚(yáng)，當(dāng)進(jìn)行到增氧強(qiáng)化階段時(shí)，TP污染指數(shù)值呈逐漸降低的趨勢(shì)，但到2012年4、5月份的時(shí)候，污染指數(shù)又開始回升，說明整治階段對(duì)TP的去除不太理想。S4監(jiān)測(cè)斷面一整年的波動(dòng)較大， TP污染指數(shù)大都高于本底值，雖然從2011年11月份開始，TP污染指數(shù)不斷下降，但X1X2一直大于7仍屬于劣V類并且黑臭的水類。經(jīng)過1a的治理，S1和S2指數(shù)降到了7以下，治理取得初步效果，但S3與S4則未達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)，尤其是S4的TP污染指數(shù)從2011年的7.72上升到10.04。

如圖3所示，山下河各斷面全年的硫化物污染指數(shù)波動(dòng)較大，但其污染指數(shù)不是很高，其中S2與S3在增氧強(qiáng)化及生態(tài)浮床階段降到了相當(dāng)?shù)偷奈恢貌⑶也▌?dòng)不大。說明這2個(gè)斷面的去硫效果有明顯提高，對(duì)比各個(gè)治理階段平均硫化物污染指數(shù)，隨著工程的逐步實(shí)施，硫化物污染指數(shù)不斷減小，尤其是從截污疏浚到增氧強(qiáng)化階段，污染指數(shù)的降低非常明顯，治理效果顯著。

圖3 硫化物標(biāo)識(shí)指數(shù)月變化

圖4 氨氮標(biāo)識(shí)指數(shù)月變化

由圖4可知，S4的氨氮略高于其他3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，S1、S2以及S3的氨氮指數(shù)較為穩(wěn)定，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化規(guī)律較為一致，總體呈波動(dòng)變化，氨氮指數(shù)的峰值均出現(xiàn)截污疏浚最后階段。氨氮指數(shù)最低值大都出現(xiàn)在10月份，表明增氧強(qiáng)化與生態(tài)浮床階段初期對(duì)氨氮的去除達(dá)到良好的效果，隨時(shí)間推移氨氮指數(shù)有所上升，但通過整改調(diào)控，氨氮指數(shù)又回落達(dá)到一個(gè)基本穩(wěn)定的狀態(tài)。9月份河水氨氮的升高可能是由于底泥疏浚造成河流沉積物的氮礦化釋放作用增強(qiáng)造成的。

在圖5中，DO指數(shù)最高值出現(xiàn)在2011年6月或7月，為截污疏浚的初期階段，S1、S2、S3的最低DO污染指數(shù)均出現(xiàn)在2011年11月份，而山下橋出現(xiàn)在2011年12月份， S2與S3的變化趨勢(shì)較相似，在示范工程進(jìn)行到增氧強(qiáng)化及生態(tài)浮床階段，DO污染指數(shù)大幅度降低，隨著時(shí)間推移，DO污染指數(shù)有所提高，但經(jīng)過工程整改DO的污染指數(shù)保持穩(wěn)定沒有繼續(xù)提高，示范工程治理效果得以保持。因?yàn)镾1采樣點(diǎn)附近有一座依河而建的菜市場，雖然針對(duì)菜市場的漏排做出了整改，并得到很大改善，但是人為的傾倒垃圾仍屢禁不止，所以S1的DO污染指數(shù)在增氧強(qiáng)化及生態(tài)浮床階段得到改善，但仍有較大波動(dòng)，最終的效果不甚理想。

圖5 DO標(biāo)識(shí)指數(shù)月變化

圖6 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)月變化

19卷03期余定坤等 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法在溫州山下河的應(yīng)用如圖6所示，S2與S3的綜合污染指數(shù)較為接近，在截污疏浚階段，污染指數(shù)呈波動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)入增氧強(qiáng)化和生態(tài)浮床階段后，污染指數(shù)平穩(wěn)下降。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)2012年6月的綜合污染指數(shù)對(duì)比2011年6月的指數(shù)發(fā)現(xiàn)，S1、S2，S3水質(zhì)變化明顯，均由黑臭河水變?yōu)楦粻I養(yǎng)化水體，尤其是S2的污染指標(biāo)超標(biāo)數(shù)從4個(gè)減少到2個(gè)。S4采樣點(diǎn)2011年6月和2012年6月所算污染綜合指數(shù)相同，并且在1a期間，污染指數(shù)多次呈上揚(yáng)趨勢(shì)，治理效果不明顯，經(jīng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)可能是S4采樣點(diǎn)對(duì)面有一個(gè)嚴(yán)重黑臭的死水池塘，該死水池塘地勢(shì)較高，黑臭河水經(jīng)常滲透到山下橋，污染山下河水體，影響治理效果。經(jīng)過1a的治理，S1、S2、S3監(jiān)測(cè)斷面的綜合污染指數(shù)都下降到7以下，河水從劣V類且黑臭降到了劣V類但不黑臭。

3 結(jié)論

（1）綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法很好地確定了水質(zhì)所屬級(jí)別、水質(zhì)現(xiàn)狀及與水環(huán)境功能區(qū)類別的差距。

（2）綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法在對(duì)水質(zhì)類別評(píng)價(jià)的同時(shí)也引入了對(duì)黑臭現(xiàn)象的評(píng)價(jià)，更能精確評(píng)價(jià)溫州市山下河道的現(xiàn)狀。

（3）通過以上分析得知，山下河治理工程對(duì)山下河的污染取得了一定的治理效果，基本上去除了黑臭現(xiàn)象，但個(gè)別指標(biāo)在整改階段出現(xiàn)的反復(fù)現(xiàn)象說明山下河的整治還需要更長的時(shí)間，投入更多的精力。

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（責(zé)編：徐世紅）