羅曉華，陳龍照，詹 勇，程揚(yáng)健，林曉暉，江善元，劉明忠，吳志山，趙思睿，郭騰飛

(1.中國(guó)冶金地質(zhì)總局 第二地質(zhì)勘查院，福建 福州 350108；2.福州大學(xué)，福建 福州 350108；3.中國(guó)冶金地質(zhì)總局二局，福建 福州 350108)

隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化步伐加快，排污管網(wǎng)建設(shè)相對(duì)滯后，大量生活或生產(chǎn)污廢水排入居民區(qū)內(nèi)部河道，致其生態(tài)功能嚴(yán)重受損，出現(xiàn)季節(jié)性或終年黑臭現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到人民的生活和健康。近年來(lái)，國(guó)家將城市黑臭水體治理提高到前所未有的高度。2015年4月，國(guó)務(wù)院頒布實(shí)施的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(“水十條”)第一次明確將城市黑臭水體納入國(guó)家水治理體系范疇?！八畻l”要求“到2020年，地級(jí)及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)，到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除”[1]。2015年以來(lái)，無(wú)論是國(guó)家住建部還是生態(tài)環(huán)境部都相應(yīng)開展大量的城市黑臭水體整治的專項(xiàng)行動(dòng)、監(jiān)管平臺(tái)和排查工作。福州市G區(qū)領(lǐng)導(dǎo)積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，高度重視城鎮(zhèn)居民區(qū)內(nèi)部河道黑臭水體的治理，致力于提高居民的生活環(huán)境，增加居民的幸福感。

污染源調(diào)查是城鎮(zhèn)內(nèi)河黑臭水體的治理的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作[2]。明確各類污染源的數(shù)量、類型以及空間分布，明確主要污染物及其排放量、排放去向，才能提出有效的治理建議[3]，以盡快消除黑臭。

1 內(nèi)河現(xiàn)狀與污染源調(diào)查分析方法

1.1 內(nèi)河現(xiàn)狀

本文研究的河道位于福州市G區(qū)浦口洲境內(nèi)，地處旗山東麓，大樟溪西畔，南與南通鎮(zhèn)相對(duì)，西南與永泰縣塘前鄉(xiāng)接壤，北毗鄰上街鎮(zhèn)(圖1，底圖引自Google地形圖)。該河道是一條典型的斷頭河，向西匯入太平河，北連元峰河，南接江口水閘，最終匯入閩江南港(烏龍江)。河道主流和支流合計(jì)長(zhǎng)約1.6 km，河道兩側(cè)主要為農(nóng)村居民區(qū)、小型工廠、農(nóng)田和雜林。河道兩邊大部分均無(wú)石砌護(hù)坡。大部分河道感觀透明度較低，呈分段式發(fā)黑發(fā)臭。河道有未經(jīng)處理的垃圾，水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，水葫蘆等水生植物生長(zhǎng)繁茂，河道局部堵塞，污染嚴(yán)重。

圖1 福州市A區(qū)黑臭水體地理位置Fig.1 Location of the black and odorous water-body in A Area，F(xiàn)uzhou

1.2 調(diào)查方法

(1)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查是污染源調(diào)查最基本和常用的方法[4]。此次調(diào)查以現(xiàn)場(chǎng)踏勘為主，結(jié)合詢問(wèn)調(diào)查的方式進(jìn)行污染源調(diào)查。詢問(wèn)調(diào)查對(duì)象主要是河道兩岸的常住居民，充分利用他們提供的信息，可以在現(xiàn)場(chǎng)踏勘過(guò)程中少走彎路，并得到一些現(xiàn)場(chǎng)踏勘無(wú)法獲取的信息，輔以現(xiàn)場(chǎng)踏勘。

(2)GSSI探地雷達(dá)探測(cè)。詢問(wèn)調(diào)查得知水位線以下有2個(gè)隱蔽排污管道，為確定隱蔽管的走向和污染源來(lái)源，采用GSSI探地雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)。GSSI探地雷達(dá)屬于主動(dòng)雷達(dá)技術(shù)，通過(guò)發(fā)射天線將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁波，電磁波經(jīng)過(guò)地下反射至接收天線，接收天線再將電磁波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而得到地下波譜信息，經(jīng)過(guò)處理解譯，分析地下探測(cè)結(jié)果[5]。

(3)水樣分析。為了解水體黑臭程度，在現(xiàn)場(chǎng)勘查過(guò)程中對(duì)每一處污染源進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣，并使用便攜式氨氮測(cè)定儀、多參數(shù)分析儀和濁度計(jì)等檢測(cè)儀器，對(duì)黑臭水體的4大指標(biāo)(氨氮、溶解氧、透明度和氧化還原電位)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，分析污染水體的黑臭程度[6]。

2 調(diào)查結(jié)果與分析

2.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果與分析

河道周邊主要為農(nóng)村居民區(qū)、小型工廠、農(nóng)田、養(yǎng)殖區(qū)、新建居民樓盤。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查共發(fā)現(xiàn)14處明顯的污染源點(diǎn)(圖2)。其中點(diǎn)源污染(污廢水直排口)8處，分別有2處(L001、L002)隱蔽排污口；2處(L006、L013)仍在使用的岸邊公共廁所；2處(L003、L004)小型工廠污廢水直排口和2處(L007、L012)居民污廢水直排口。明顯內(nèi)源污染點(diǎn)3處(L005、L011、L014)，均為黑臭河道兩岸垃圾堆。明顯面源污染點(diǎn)4處，分別為2處(L008、L009)農(nóng)田排水管和2處(L007、L010)畜禽養(yǎng)殖區(qū)。

從現(xiàn)場(chǎng)勘查來(lái)看，該河道在空間上具有明顯的間隔性黑臭的特點(diǎn)。在智慧大道與河道交叉口(L001、L002)往西北處畜禽養(yǎng)殖區(qū)(L010)，水體呈灰黑色，臭氣熏天，周邊居民怨聲載道。在L005—L012段，水體顏色和臭味明顯比前一段較好，水體呈灰綠色，臭味不明顯。在L004處，水體明顯呈灰色，臭味再次加重。再往東約50 m處，水體黑臭情況又有所緩解，見少量魚類生物。在L003處，因存在間歇性排污廢水排放，水體也呈間歇性黑臭。其他排污口處均為輕度黑臭，但感觀上沒(méi)有聞到明顯臭味。

(1)主要點(diǎn)源污染源分析。主要點(diǎn)源污染源中，L001和L002位于智慧大道與河道交叉處橋梁南北兩側(cè)，水體呈灰黑色，臭味明顯，有少量魚類死亡漂浮在水面，見水葫蘆等水生植物(圖3(a)、圖3(b))。從現(xiàn)場(chǎng)詢問(wèn)調(diào)查獲知，L001、L002排污口位于水位線以下，2處均埋有直徑約2 m的污廢水直排口，在河岸明顯可見有污廢水排出流動(dòng)現(xiàn)象，但排污口污染源不明確。為明確污染源來(lái)源，需進(jìn)一步采取相關(guān)物化探手段進(jìn)行調(diào)查。

L004位于河道中段，水體呈灰白色，臭氣撲鼻，該段水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，水葫蘆生長(zhǎng)異常繁茂，見少量腐敗(圖3(c))。旁邊有毛巾洗滌房、廢棄的岸邊公共廁所和垃圾堆。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，洗滌房廢水通過(guò)排水溝直接排出，流入廢棄岸邊公共廁所。岸邊雜草叢生，未見岸邊公共廁所排入河道的排水口，但河道水體顏色氣味與洗滌廠排出廢水基本一致，推測(cè)該處污染源來(lái)自旁邊的毛巾洗滌房洗滌廢水。

L003排污口位于河道東南端，水體呈灰綠色，間歇性黑臭，見少量魚類(圖3(d))。排污口旁邊為居民區(qū)，可見居民區(qū)排水管，未見排水。居民排水管下方有一PVC排水管，間斷性排水，排水量大，排出水呈灰白色，明顯可見泡沫。在該排水口南約40 m處，有一座毛巾洗滌房，可見多臺(tái)中大型洗衣機(jī)正在洗滌，推測(cè)L003排污口的污染源主要為該毛巾洗滌房排出的廢水。

(2)內(nèi)源污染源分析。通過(guò)勘查發(fā)現(xiàn)明顯的內(nèi)源污染源3處(L005、L011、L014)，均為黑臭河道兩岸的垃圾堆；此外，還有水華藻類形成的腐敗物和水體底泥污染，其中最主要的內(nèi)源污染為水體底泥污染。黑臭河道底泥是污染物的重要儲(chǔ)蓄積庫(kù)，也是水生態(tài)系統(tǒng)中分解消化、物質(zhì)交換、能量循環(huán)的場(chǎng)所。底泥的構(gòu)成是在原始基底上，通過(guò)上游水系河流的搬運(yùn)、遷移、沉淀在河床上的泥、沙和有機(jī)物質(zhì)[7]。大量的氨氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽、有機(jī)物等污染物在河底沉積，大量的微生物在底泥中活動(dòng)分化，消減有機(jī)物，消耗大量的溶解氧，產(chǎn)生氨氮、腐殖質(zhì)、硫化氫、甲烷等多種有毒害、刺激性氣體，使河道泛黑泛臭，同時(shí)這些污染物會(huì)對(duì)外源氮、磷及重金屬元素等再吸附加固，造成惡性循環(huán)[7]。因此，如果不對(duì)底泥進(jìn)行清除或采取有效控制手段，很難徹底治理黑臭水體。

浦口洲內(nèi)河道的底泥厚度0.5～1.5 m，底泥攪動(dòng)后明顯加重河道水體黑臭程度，河道水位較高，底泥清理難度較大。

(3)面源污染源分析。浦口洲河道面源污染源主要為2處(L008、L009)農(nóng)田排水管和2處(L007、L010)畜禽養(yǎng)殖區(qū)。現(xiàn)場(chǎng)勘查顯示，農(nóng)田排水管處(L008、L009)對(duì)水體污染影響較小。L007為養(yǎng)殖戶截?cái)嗪拥雷鳛轸~類養(yǎng)殖區(qū)，魚類數(shù)量較少，污染不明顯。L010位于浦口洲內(nèi)河與太平河交界處，在L001和L002下游約90 m處，為農(nóng)村居民鴨子養(yǎng)殖區(qū)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，河道靠L001排水口位置水體呈灰黑色(圖3(e))，臭氣熏天；靠養(yǎng)殖區(qū)位置水體呈灰綠色(圖3(f))。因此，該點(diǎn)污染一方面為養(yǎng)殖區(qū)鴨子的食物殘?jiān)团判刮镂廴荆硪环矫嬉彩躄001和L002排污口的影響。同時(shí)，下雨初期養(yǎng)殖區(qū)沖入河中雨水也是一個(gè)重要的污染源。據(jù)有關(guān)部門多年來(lái)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，降雨前20 min的初期雨水，其污染物的濃度相當(dāng)于城市生活污水的濃度。水體附近植物的枯枝落葉、人為丟棄的垃圾等的侵入，隨著時(shí)間的推移，長(zhǎng)年累月的積累，也不容小視。

2.2 GSSI探地雷達(dá)探測(cè)結(jié)果與分析

智慧大道與河道交叉處橋梁南北兩側(cè)的2個(gè)(L001和L002)排污口為位于水位線以下的隱蔽排污口，為進(jìn)一步確認(rèn)排污口的來(lái)源，使用GSSI探地雷達(dá)對(duì)隱蔽的2條管道進(jìn)行探測(cè)。隱蔽管探測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)了6條剖面(T001—T006)，位置分布如圖2所示。通過(guò)對(duì)地下波譜信息解譯分析發(fā)現(xiàn)，T001、T002、T003和T004這4條剖面均在地下4～5 m處探測(cè)到相關(guān)管道(圖4)。從探地雷達(dá)探測(cè)結(jié)果來(lái)看，推測(cè)L002排污口為新建居民樓盤順華·路易城堡的居民污廢水直排口，和周邊居民所述情況也完全吻合。L001排污口僅在T003和T004探測(cè)到相同的對(duì)應(yīng)管道(圖4(c)、圖4(d))，即明確該隱蔽管道未通向新建居民樓盤，而在T004處，見一污水井蓋。經(jīng)過(guò)當(dāng)?shù)卣榷喾搅私獾弥?，前兩年該區(qū)域進(jìn)行周邊農(nóng)村污水工程改造，但就近的市政污水管道堵塞，建成的農(nóng)村污水截污納管后并未接入該區(qū)域市政污水管道，且不明排向，因此推測(cè)L001污染源為周邊農(nóng)村污水工程排污口。

圖4 GSSI探地雷達(dá)探測(cè)結(jié)果Fig.4 Results of GSSI ground penetrating radar detection

2.3 水樣分析結(jié)果

從污染源現(xiàn)場(chǎng)采集的水樣定量分析結(jié)果顯示(表1)，點(diǎn)L003至入江口L010段為浦口洲內(nèi)河道的重度黑臭段(圖2)。其中隱蔽排污口(L001、L002)、小型工廠污廢水直排口(L003、L004)和畜禽養(yǎng)殖區(qū)(L010)黑臭水體四大指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重，因此推測(cè)L001、L002、L003、L004、L010為河道黑臭水體重要污染源。

表1 排污口水樣檢測(cè)分析結(jié)果 Tab.1 Test and analysis results of water samples from sewage outlet

3 治理建議

浦口洲內(nèi)河河道水體流動(dòng)性差，向東為斷頭河，無(wú)活水流入，排入河道的污廢水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了河流的自凈能力，長(zhǎng)期積累導(dǎo)致水體黑臭惡化。結(jié)合污染源調(diào)查，分析浦口洲內(nèi)河黑臭水體的成因及特征，綜合城市黑臭水體整治工作指南[8]，提出以下治理建議(圖5)。

圖5 黑臭水體治理建議Fig.5 Suggestion of the treatment of black and odorous water-body

3.1 控源截污

控源截污是黑臭水體治理的第一步，也是最基礎(chǔ)最有效的一步。從源頭切斷污染源，控制污染源的排放，才能最終防止水體再次黑臭[9]。通常采用的措施是在河岸鋪設(shè)截流管線，并合理設(shè)計(jì)提升泵房，將污水截流并納入城市污水收集和處理系統(tǒng)，同時(shí)需考慮溢流裝置排出口和接納水體水位的標(biāo)高，并設(shè)置止回裝置，防止暴雨時(shí)倒灌。

調(diào)查結(jié)果顯示，浦口洲內(nèi)河河道排污口主要有隱蔽排污口L001、L002；兩處小型洗滌房L003、L004；以及L013-L007段河道東側(cè)10余戶農(nóng)村居民污廢水排污口需要進(jìn)行截污納管，L010鴨子養(yǎng)殖區(qū)需要采取控源措施。其中主要排污口L001、L002都位于水位以下，標(biāo)高低，管徑大，預(yù)估污水排放量較大。而據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該河道旁的市政污水管道是堵塞的管道，因此建議使用高效一體化裝備系統(tǒng)地進(jìn)行污水凈化處理后就地排放。

3.2 河道美容

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，河道及河岸垃圾不僅嚴(yán)重地影響了河道的美觀，也是河道黑臭的污染源之一，因此需對(duì)垃圾進(jìn)行清理和合理處置、河道美容。河道美容，包括河岸垃圾清理、水華藻類清理。大部分河道與居民區(qū)緊密相連，隨意傾倒垃圾現(xiàn)象嚴(yán)重，因此不僅需對(duì)岸上垃圾進(jìn)行清理，還需設(shè)置隔離帶，修建隔離柵欄，樹立環(huán)保標(biāo)識(shí)，提高周邊居民的環(huán)保意識(shí)。河道垃圾及水華藻類采用專業(yè)船只打撈清理，并進(jìn)入市政垃圾系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一處理。

3.3 清淤疏浚

河道垃圾清除后，需要對(duì)黑臭水體最大的內(nèi)源污染水體底泥進(jìn)行清除。底泥中含有大量的有機(jī)物、氮、磷、重金屬等污染物質(zhì)[7]。一方面，當(dāng)?shù)啄鄥捬醢l(fā)酵時(shí)，會(huì)使水體黑臭；另一方面，在泥水交界面，會(huì)存在水中污染物沉積于底泥和底泥中污染物向水體中解析擴(kuò)散的動(dòng)態(tài)平衡。只有有效控制或清除內(nèi)源污染，河道才不至于再次返黑返臭，目前清淤疏浚仍是控制內(nèi)源污染最有效的方法和手段[10]。

3.4 自凈化生態(tài)鏈構(gòu)建

自凈化生態(tài)鏈構(gòu)建即生態(tài)浮島技術(shù)、人工增氧曝氣等。構(gòu)建平衡、可持續(xù)的食物網(wǎng)和生態(tài)鏈，形成物質(zhì)流、能量流、信息流的合理傳遞與轉(zhuǎn)換，并與其他工程措施集成為技術(shù)體系，徹底地解決水體黑臭及返淤問(wèn)題。

(1)生態(tài)浮島技術(shù)。生態(tài)浮島技術(shù)主要是應(yīng)用生物微生物治理黑臭水體，是依靠水生植物、水生動(dòng)物、細(xì)菌、細(xì)胞游離酶等的自然代謝過(guò)程，降解并且去除環(huán)境污染物的生物技術(shù)[11]。岸邊種植的水生植物在生長(zhǎng)過(guò)程中吸收水中的富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有利于消除水中的植物營(yíng)養(yǎng)元素，防止藻類爆發(fā)，利用植物的自然凈化原理來(lái)實(shí)現(xiàn)水體凈化功能[12-13]。美國(guó)已將生物治理技術(shù)作為污染環(huán)境治理和生態(tài)恢復(fù)的首選方法之一。我國(guó)的云南滇池、上海蘇州河、無(wú)錫太湖、武漢東湖等地也已經(jīng)開始推廣生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用。生物治理技術(shù)中最關(guān)鍵的是選擇適宜當(dāng)?shù)睾拥篮诔羲w治理的水生植物品種，既容易存活，適合河道常年氣候環(huán)境，又能有效降解該河道超標(biāo)污染元素。

引入功能性礦物麥飯石，連同生物浮島中的水生植物一同作為微生物的載體，形成一套能自我調(diào)節(jié)的生態(tài)浮島。其中微生物作為生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，通過(guò)代謝等作用將水體中的污染物進(jìn)行削減[14]。功能性礦物麥飯石一方面可以作為生物微生物的載體，另一方面其具有良好的吸附性、溶解性、調(diào)節(jié)性、礦化性和生物活性等特性功能[15]，既可以凈化水質(zhì)，又能溶解釋放出生物所需養(yǎng)分。

生態(tài)浮島為各種生物、微生物提供適合棲息的空間，在水生植物和微生物的吸收、吸附和降解等功能形成一個(gè)良好的自然生態(tài)平衡環(huán)境，還可提供河道景觀效果(圖6)。

圖6 生態(tài)浮島結(jié)合效果Fig.6 The effect drawing of microbe-ecological floating island

(2)人工增氧曝氣。由于有機(jī)物分解耗氧，河流會(huì)變成缺氧或者無(wú)氧狀態(tài)，河流水質(zhì)惡化，自凈能力下降，正常的水生生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞[16]。曝氣復(fù)氧技術(shù)是一種快速、高效、簡(jiǎn)便易行的污染水體治理技術(shù)，既可以有效去除水中的致黑臭物質(zhì)，改善水質(zhì)，又可以提高水體中的溶解氧[17]。采用人工方式向水體中充氧，加速水體的復(fù)氧過(guò)程，提高水中好氧微生物的活力，增強(qiáng)河流自凈能力，以改善水質(zhì)；此外曝氣還可以減緩底泥釋放磷的速度[18]。

浦口洲內(nèi)河河道局部較窄，河道深淺不一，建議優(yōu)先采用小型增氧機(jī)，部分河段河道較寬處，可以選擇微孔管曝氣系統(tǒng)、涌泉式曝氣統(tǒng)或提水式曝氣曝氣噴泉，既能為河道增氧，增加河道水動(dòng)力，為有益生物提供良好的生存環(huán)境，又能達(dá)到景觀效果，提高居民生活環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

黑臭水體污染源調(diào)查是黑臭水體治理的基礎(chǔ)工作，對(duì)黑臭水體治理具有重要的指導(dǎo)意義。污染源調(diào)查結(jié)果表明，福州市G區(qū)浦口洲內(nèi)河河道黑臭污染源主要為農(nóng)村居民生活污水排污口(L001)、新建住宅小區(qū)居民生活污水排放口(L002)、河道周邊小型工廠(L003、L004)、養(yǎng)殖區(qū)食物殘?jiān)团判刮镂廴?L010)和內(nèi)源底泥污染。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，提出徹底治理河道黑臭的合理化治理建議，即通過(guò)控源截污、河道美容、清淤疏浚和自凈化生態(tài)鏈的構(gòu)建等手段，徹底消除河道黑臭，重塑河道良性生態(tài)系統(tǒng)。