深圳市布吉河枯水期的水质特征

杨 波,汪诚文,陈 雯,邹 斌

(1.清华大学环境科学与工程系,北京 100084;2.深圳市水污染治理指挥部办公室,广东深圳 518036)

深圳河是深圳市重点治理的污染河流之一。深圳河自东向西,先后接纳了布吉河、福田河、新洲河等支流的来水。这几条支流河道水质影响到深圳河的整体水质。其中作为深圳河重要支流的布吉河发源于深圳市北部,流经布吉镇及罗湖区,再沿铁路线抵人民桥,最后与深圳河交汇于渔民村,流域面积63.41km2,干流河段9.67km[1]。作为重要支流的布吉河,其水质状况已经成为影响深圳河水质的重要因素之一。

2005年前,布吉河沿岸有较多排污企业,这些企业不停地向布吉河排放污水,同时,还有多个垃圾中转站(屋)、公共厕所和养殖场等严重污染河流。后经近几年治理,布吉河流域内有生产性废水排放的企业逐渐减少,生活污水则成为布吉河水的主要来源。根据《深圳年鉴(2006)》资料,布吉辖区总人口近120万,其中户籍人口11.83万,暂住人口108万,全镇共有工业企业1500多家,造成布吉河污染的原因比较复杂,主要原因为污水管网建设极不完善。大多数企业和住宅小区虽已建成了分流制排水系统,但因为市政污水收集、处理系统不完善,故污水最终又排入布吉河。

近年来布吉河水日益发黑发臭,尤其是枯水期河流水质下降明显,但是有关布吉河水污染状况的探讨和研究很少。为了更好地了解目前布吉河水体进入深圳特区前的水质污染情况,笔者在布吉河的枯水期对布吉河粤宝电子公司断面进行连续水质监测,并对监测结果进行了分析和评价,为布吉河水体的污染治理提供基础资料。

1 水质指标监测与分析评价方法

1.1 监测指标和取样点位置

水质监测项目的分析方法选用的是GB3838—2002《地表水环境质量标准》中规定的基本项目分析方法,于2007年12月～2008年3月枯水期对布吉河进行水质监测,选取5项比较重要的监测指标COD、BOD、NH3-N、TN和TP进行水质评价分析。水样监测点布设于水流平稳、水质较均匀的粤宝电子公司附近断面,该断面距离进入深圳特区的清水河小关仅200m左右。

1.2 评价方法

综合污染指数评价方法采用单因子评价法结合内梅罗污染指数法[2]。该方法突出污染指数最大的特征污染物对地表水环境质量的影响和作用,是当前国内外进行综合污染指数计算的最常用方法之一。

参照GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准限值(表1),进行内梅罗综合污染指数计算。内梅罗水质指数污染等级划分标准见表2。

表1 内梅罗水质指数污染等级划分标准

单因子污染指数采用如下公式[3]:

综合污染指数采用内梅罗综合指数法:

式中:P为综合评价指数;Pi为第i种污染物的单因子指数;Pimax为最大污染物的单因子指数。ρi为第i种污染物的测定值;ρ为GB3838—2002《地表水环境质量标准》中参照Ⅴ类水质标准限值。

表2 GB3838—2002《地表水环境质量标准》有关指标

2 结果与讨论

2.1 布吉河水质主要污染指标监测

关于布吉河水质的资料较少,了解到珠江水利委员会曾于2005年进行了包括布吉河在内的水质现场调查,其中位于罗湖区布吉河的人民桥断面是汇入深圳河后最近的一个断面,其各水质指标超标严重[3]。人民桥断面是布吉河汇入深圳河前的水质监测断面,可以参考此断面对比布吉河的原有水质指标进行初步对比和评价(表3)。

表3 布吉河水质初步评价 mg/L

对照布吉河人民桥断面2002年和2003年各水质指标,2007～2008年枯水期布吉河粤宝电子公司断面的水质监测结果除TP外,其余指标均有不同程度的升高。生活污水中氮的主要存在形态是有机氮和NH3-N,所以有机氮和NH3-N是TN构成中最大的部分,其中NH3-N占70%左右,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮不作为构成TN的主要成分。虽然没有2002年和2003年的TN指标,但从NH3-N指标来推断目前布吉河水TN指标也会高于2002年和2003年。由表3可见,布吉河水体的NH3-N呈不断增加的趋势,TP呈不断下降的趋势。COD和BOD 2003年比2002年有了下降后,目前又有明显升高。总体来看,布吉河水体遭受生活污水的污染,并呈逐渐加重的趋势。

根据布吉河粤宝电子公司断面的水质监测结果进行内梅罗指数计算,结果见表4。由表4可见,除了TP的内梅罗指数在5以下,尚属于重污染外,其余水质指标指数均在5以上,属于严重污染。其中TN最大达到18.54,NH3-N达到13.37,氮成为首要污染物。

表4 布吉河水质内梅罗水质指数

2.2 布吉河水质主要污染指标日变化规律

在通过水质监测了解了枯水期布吉河水质的基本特征后,笔者又进行了一天中不同时间段的瞬时水质变化规律分析,以期能够对水质变化规律有更深入的了解。

全天24 h、间隔为1 h的水样监测结果表明:COD和BOD的日质量浓度变化趋势规律具有一定的相似性,没有明显的峰谷值(图1);NH3-N和TN的日浓度变化规律具有很好的相似性,变化趋势比较一致(图2);TP也有比较一致的变化趋势,有比较明显的峰谷值(图3)。

图1 COD和BOD日质量浓度变化趋势

图2 TN和NH3-N日质量浓度变化

从图1可知,COD和BOD的日质量浓度变化趋势规律具有一定的相似性,一般COD的较高的时刻BOD也比较高,但从整体变化来看,没有呈现出峰值和谷值时刻。COD日质量浓度变化范围为144.3～223.1mg/L,BOD日质量浓度变化范围为62.5～103.5mg/L,ρ(BOD)/ρ(COD)为 0.45,可生化性较好,表明布吉河水已经成为低浓度的城市污水,不具备河流水质的基本特征。

图3 TP日质量浓度变化

从图2可知,NH3-N和TN的日质量浓度变化规律具有很好的相似性,NH3-N和TN变化趋势比较一致。NH3-N和TN浓度从凌晨3:00左右逐渐走低,在早上8:00处于最低谷,然后浓度逐渐上升,至14:00左右达到峰值,略有下降后再继续升高至24:00。NH3-N日质量浓度变化范围在18.2～29.1 mg/L之间,TN日质量浓度变化在26.2～40.4mg/L之间。结果表明,已经成为低浓度城市污水的布吉河水氮素的污染非常严重,过多的氮素肯定会影响到深圳河和深圳湾的富营养化状况,治理布吉河的氮素污染非常紧迫。

从图3可知,TP日质量浓度变化规律与NH3-N和TN质量浓度变化有很好的相似性,趋势有峰谷值。总体上TP浓度在早上8:00左右处于最低谷,然后质量浓度逐渐上升,至15:00左右达到峰值,在夜晚 1:00也有峰值。TP日质量浓度变化在0.99～1.93mg/L之间。TP的日变化特征与NH3-N和TN的变化规律有较强的同步性,但是峰值大约推迟1h左右。水体磷浓度与排放到水体中的生活污水排放量呈正相关,接纳生活污水量大的水体TP浓度较高,反之相对较低。生活污水中,合成洗涤剂、人类的排泄物、食物污物都含有大量的磷,但仍以含磷合成洗涤剂为主要来源。据推测下午和夜晚1:00出现峰值与白天人们的日常生活和布吉夜生活比较丰富有关。布吉河的TP质量浓度与2002年和2003年比较呈现不断下降的趋势,估计与深圳市逐步推广使用无磷合成洗涤剂有关,显示深圳市在防止水体富营养化化方面做出了相当大的努力。

从以上分析来看,布吉河已经遭受严重污染,且水质变化规律已经与人们的生活和生产相关,布吉河道已经成为深圳布吉居民生活污水的“下水道”,水质污染特征与市民的生活习惯密切相关。

3 结 论

a.从2007年布吉河粤宝电子公司断面的水质监测结果来看,处于枯水期的布吉河水遭受了严重污染,对比布吉河人民桥断面2002年和2003年水样监测结果,除TP有所降低外,布吉河水质污染呈现加重的趋势。参照GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准限值,进行内梅罗综合污染指数计算,布吉河水质除了TP内梅罗指数在5以下,属于重污染外,其余水质指标指数都在5以上,属于严重污染。其中TN最大达到18.54,氮成为重要污染物,是严重的劣Ⅴ类水质。

b.探讨了布吉河水质指标变化规律,时间间隔为1h,经小时平均后的COD和BOD日浓度变化趋势无明显峰谷值,可生化性较好,表明布吉河水主要来源于生活污水,已经成为低浓度城市污水。NH3-N和TN的日浓度变化规律均具有很好的相似性,NH3-N和TN变化趋势有比较明显的峰谷值。TP的日浓度变化规律与NH3-N和TN浓度变化有很好的相似性,趋势也有较明显的峰谷值,但是与NH3-N和TN的变化规律的峰谷值推迟1h左右。

[1] 宋继琴,陈海川,翟艳云.布吉河流域污水截流倍数与河流水质关系研究[J].中国农村水利水电,2006(8):27-29.

[2] 张孟威,康德梦.环境问题的数学解法及计算机应用[M].北京:中国环境科学出版社,1989:67.

[3] 刘宁,吕锐锋.深圳河湾水污染水环境治理[M].北京:中国水利水电出版社,2006:12.