北京市南沙河流域水环境质量评价研究

刘爱华

（北京市海淀区环境保护局监测站，北京 100089）

北京市南沙河流域水环境质量评价研究

刘爱华

（北京市海淀区环境保护局监测站，北京 100089）

利用2011～2016年的监测数据，对北京市海淀区南沙河流域的水环境质量进行了评价分析，结果表明：该流域水质一直为劣Ⅴ类，其中2011～2014年氨氮浓度呈逐年上升趋势，其他耗氧有机物、总磷主要污染物指标在2014年达到峰值，到2015年略有好转，但5年年均值均未达到水质类别要求；针对原因提出了能使南沙河水质得到持续有效改善的建议。

南沙河；水质现状；评价；分析

前言

北京市海淀区北部地区的发展定位是田园式、生态型、现代化。随着该地区工农业的迅速发展, 居住人口不断增加, 产生了大量生活污水和工业废水。由于市政管网建设和城市发展速度不同步，各种污水不能全部收入管网。并且由于南沙河流域目前尚未实行全面的截污改造，又缺少集中式污水处理设施，地区内的住户、单位所排污水未经处理就近排入附近排水渠，绝大部分最终进入南沙河流域的汇水范围内, 造成了南沙河水体严重污染。近年来南沙河水质都在劣V类状态，干流上游河道水体富营养化严重。上庄水库大闸下游至东玉河橡胶坝段, 水体颜色漆黑，水中还经常发出恶臭异味。夏天水中滋生大量蚊蝇, 对沿岸的居民生活造成了极大的危害, 直接影响了周边居民的身心健康。受上庄闸影响，水库库滨带缺失，生态空间萎缩，生态功能退化。因此，南沙河水环境质量的好坏已不仅仅是景观问题，还直接影响到首都西北部的发展、人民群众的生活生产安全和防洪排水安全。

1 南沙河流域概况

南沙河位于北京市海淀区北部，属北运河水系，温榆河支流。主河道长22.21公里，流域面积约200平方公里，覆盖了北部地区总面积的90%以上，承担海淀北部地区的排洪、灌溉、纳污等功能。

南沙河流域海淀段主要有柳林排水沟、后沙涧排水沟、前彰村排水沟、友谊渠、风格渠、五一渠、宏丰渠、团结渠、大寨渠、东埠头排洪渠、周家巷排水渠等21条主要排水渠（见图1）。

图1 南沙河流域范围图

2 南沙河流域水环境质量评价

2.1 评价依据和方法

南沙河依据《海河流域水污染防治规划》执行Ⅳ类水体标准，评价标准执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）。趋势评价采用Daniel趋势检验法（即秩相关系数法）评价污染物变化。

2.2 南沙河主要污染物分析

（1）南沙河年际变化分析

2011～2015年主要污染物监测数据见表1，评价结果见表2，主要污染物年际变化如图2所示。

表1 南沙河2011～2015年监测数据 （单位：mg/L）

图2 南沙河主要污染物年际变化图

表2 南沙河水质评价结果表

由表1和图2可看出，2011～2015年，南沙河的氨氮浓度呈现出显著上升趋势，化学需氧量、高锰酸盐指数、生化需氧量和总磷的上升趋势不明显。其中，2011～2014年间，氨氮浓度逐年增加，总磷除2013年稍有降低外，4年基本呈上升趋势；其中化学需氧量2011～2013年间逐年下降，到2014年大幅增加。2015年与2014年相比，化学需氧量、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总磷5项污染物浓度分别下降了14.3%、29.1%、47.4%、14.1%和29.0%，水质有所好转。

由表2可见，2011～2015年南沙河水质均为劣Ⅴ类，未达到其相应的Ⅳ类功能水体水质标准。5项污染物在2014年增长倍数达到最高值，水质2015年相比2014年有所好转，但比2011年的超标倍数有所增加。

2011～2015年南沙河主要污染物不同月份监测数据如表3所示。可发现丰水期水质略好于枯水期，并且每年的3月至7月水质的污染比较严重。

（2）南沙河支流污染物分析

为了更好地掌握南沙河流域支流排水渠对南沙河水质的影响，从2015年4月开始，对南沙河的21条排水渠进行了化学需氧量和氨氮的监测，结果见表4。

表3 南沙河丰水期与枯水期水质对比 （单位：mg/L）

表4 南沙河流域海淀段各排水渠水质监测数据表 （单位：mg/L）

表4数据显示，21条排水渠水质的化学需氧量年均值为76mg/L，超出IV类水体标准1.5倍，氨氮年均值为15.4mg/L，超出IV水体标准9.3倍。与南沙河玉河橡胶坝2015年监测数据相比，化学需氧量是玉河橡胶坝监测点的1.3倍，氨氮是玉河橡胶坝的1.2倍；其中宏丰渠监测点位的浓度值最高，化学需氧量年均值为184mg/L，氨氮年均值为45.1mg/L；分别是玉河橡胶坝监测点浓度值的3.1倍和3.6倍。

3 南沙河流域的污染与治理

3.1 南沙河流域的水环境污染情况

（1）污染源类型

根据现场调查，汇入南沙河的排水种类为生活、生产、雨污合流水等，污水入河量为2964.32万m3/a。海淀段共有排水口121个（84个生活直排口、37个污水处理厂（站）退水口）。生活直排口的排放量为1189.54万m3/a，污水处理厂（站）退水1769.43万m3/a，生活污水所占比例超过40%。另外，有58个未经污水处理的工业源排入南沙河中，污水入河量为5.35万m3/a。各类型污染源主要污染物排放量见表5。

表5 南沙河流域（海淀段）点源入河数据表

（2）污水处理设施运转情况

目前，海淀区南沙河流域共有4座污水处理厂和33座污水处理站，实际处理污水量为4.85万m3/d，合计1770.25万m3/a。由于海淀段的污水量为2964.32万m3/a，污水处理率仅为59.7%（处理情况见表6）。

表6 南沙河流域（海淀段）污水处理厂基本情况

对污水处理厂的退水进行调查 ，具体数据见表7、表8。

表7、表8数据显示：4座污水处理厂处理的污水都能达标排放；33家污水处理站有22家出水水质不能达标排放，11家达标排放，达标率仅为33.3%，表8为超标前5名的村级污水处理站的主要污染物浓度，其中秀山污水处理站的氨氮浓度值最高，超标13.4倍，总磷超标12.6倍。长期超标超负荷排放，河道承载能力有限，水质较差，严重影响了南沙河流域的水环境质量。

（3）南沙河支流污染物调查结果

由表4可知，南沙河支流21条水渠，除罗家坟是IV类水体外，其余均为劣V类水体，水体污染严重。以上庄水库为界，上游水质要好于下游水质。宏丰渠监测数据在21条排水渠中污染物浓度最高；由于上庄镇市政管网铺设滞后，污水直排单位较多，因此上庄政府门前的排污沟污染尤为严重，影响了南沙河的水质。

表7 4座污水处理厂退水水质水量调查表

表8 部分超标污水处理站退水水质

3.2 南沙河流域水环境治理情况

近年来，北京市海淀区推进了南沙河下游生态修复项目和南沙河下游清瘀两个项目，从河道的行洪功能和生态功能等多方面综合治理此段河道。2015年底共清瘀疏挖河道5.52公里，对东埠头沟、周家巷沟、友谊渠等12条排水渠进行防洪及生态治理，共治理27.0公里；还有9条河道尚未治理。这些河道长期受污水直排影响，河底淤积污染严重，水体缺乏流动，水质较差。另外对海淀山后地区分两期共铺设污水管网69.6公里，建污水检查井2092座，提升泵站6座，临时污水处理站4座，完善了排水设施，提高了污水收集率，经污水处理站处理后，降低了污染物的排放浓度。同时，进行了污水处理厂的升级改造和再建，上庄再生水厂和稻香湖再生水厂也即将投入使用。

由2015年和2014年数据比较可见，上述措施对南沙河流域的水环境改善起到了作用，但南沙河水质仍然没有达到地表水质量要求的IV类水体标准，与人们对美好生态环境的期望还有很大差距。

4 问题分析

4.1 补水资源严重不足

南沙河的补水主要是自然降水和污水处理厂的退水。截至2015年，污水处理厂的退水量为1769.43万m3/a，天然径流量为2881.2万m3/a。水资源短缺致使河流缺少新鲜水补给，造成自净能力和纳污能力非常有限。另外由于水体缺乏有效的流动，造成水体含氧量极低，在氮、磷等营养盐的作用下，极易出现水华等水体富营养化情况，水环境质量恶化。

4.2 污水收集管网覆盖不全，污水收集和处理能力总体不足，点源污染严重

南沙河流域内的总体污水处理量小于设施设计的污水处理量，污水收集能力明显不足，收集管网建设也不足。部分污水处理厂（翠湖再生水厂、温泉再生水厂）的实际污水处理量远小于设计污水处理能力，污水处理厂服务范围内的污水收集管网覆盖不全。已建成的污水处理厂站设计污水处理量小于污水产生量，仅能满足92.4%（污水处理厂设计处理能力为2960.15万m3/a，污水产生量为2964.32万m3/a），说明污水处理能力不能满足现有需求。加上管网建设不足，导致流域内污水处理率仅为59.7%。大量生活污水直排，使点源污染成为主要污染来源，占污水总量40%的生活直排污水贡献了78%的化学需氧量、96%的氨氮和82%的总磷。消除点源污染是提高南沙河流域水环境质量的关键。

4.3 面源污染有加剧的趋势

根据《北京市水环境非点源污染调查与评估》，可得出农业非点源污染排放清单数据，如表9所示。污染物种类分为COD、氨氮和总磷，根据表9得出南沙河流域海淀段的COD面源污染负荷量为969.07t/a，氨氮污染负荷量为133.69t/a，总磷污染负荷量为16.49t/a。农业非点源污染来源中，COD、氨氮的主要来源是耕地，总磷则主要来源于所占比重较大的人口。

表9 南沙河流域海淀段农业非点源污染负荷量 （单位：t/a）

当前面源污染占整个流域污染负荷约1/3，考虑到南沙河流域处于城乡结合部，开发速度较快，导致的面源污染仍有加剧的趋势。

5 建议

5.1 增加生态补水

增加生态补水，保证河流的生态需水。维持水生生物生存需水、河道的稀释自净需水、维持岸边植物生长需水、河流蒸发及渗漏需水、景观效应需水。利用南水北调进京初期全市环境用水量充足的契机，协调相关部门增加南沙河生态补水量。

5.2 完善污水收集管网，加快污水处理厂建设及升级改造

将直排入河的点源纳入管网收集，提高污水收集处理率，特别是上庄闸以下的直排口优先纳入污水收集管网。尽快完善上庄再生水厂和稻香湖再生水厂污水收集管网，以减少或控制污水直接排入河流。

规划的稻香湖再生水厂和上庄再生水厂尚未投入使用，且管网建设不足。应尽快投入运行以缓解处理能力不足的现状。处理不达标但具备接入大型污水处理厂处理的小型污水处理站，例如秀山小区污水处理站、西埠头村污水处理站等，建议接入大型厂站进行处理。处理不达标但不具备接入大型污水处理厂处理的小型处理站进行升级改造，并加强对污水处理厂及其他污染治理设施的检查管理工作，确保出水水质达标排放，以减少入河污染物的量。

5.3 加强面源污染治理

充分利用海淀地区新建区的市政基础设施建设的后发优势，在污水处理能力建设中留足对初期雨水处理的冗余量。充分利用北京市建设海绵城市的发展契机，在雨洪水集蓄设施建设中考虑雨水中污染物的沉淀与处理。

6 结语

南沙河流域海淀段是北京海淀北部地区水生态环境非常重要的组成部分，加强对南沙河水污染现状的调查研究，找到污染的成因并进行针对性治理，对恢复河水生态环境意义重大。南沙河流域海淀段存在如下问题：1）水资源量不足，补水主要是污水处理厂的退水，缺乏生态补水，水体自净能力下降；2）服务范围内污水收集管网覆盖不全，且污水处理能力和污水收集能力不足，污水处理站不能达标排放，造成点源污染严重；3）面源污染有加剧趋势等因素的影响，使南沙河流域海淀段水质类别5年来一直为劣V类，不能达到其相应的水质标准要求。

针对存在问题，建议采用改进措施：1）进一步加强市政管网建设，加快海淀北部地区污水管网及集中式污水处理厂的建设，实现全面截污改造，提高污水收集处理率； 2）加大污水处理厂再生水回用工程的建设，在治污的同时通过退水缓解水资源紧张的状况；加快对污水处理厂（站）的建设及升级改造，进一步提高污水处理厂（站）的处理效率，能够实现达标排放；3）加强面源污染治理，严格实施入河污染物总量控制；生态治河，减少面源污染，提高河道自净能力，在雨洪水集蓄设施建设中考虑雨洪水中污染物的沉淀，并在污水处理能力建设中留足对初期雨洪水处理的冗余量，对雨供水进行处理，以控制面源对南沙河的污染；4）各职能部门协同管理，加大河道的监管监测及治理力度，确保南沙河水质能够得到持续有效的改善。

对南沙河流域海淀段水生态环境现状的调研和问题的解决，还需要更多的研究探索，只有针对性地开展深入的理论研究并实践应用，才能更加有效地恢复水生态环境，更加长久地保证治理效果；能够使南沙河水质得到持续有效的改善，促进人与自然的和谐发展。

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Study on Water Environmental Quality Evaluation in Beijing Nansha River Valley

LIU Ai-hua

X522

A

1006-5377（2017）06-0063-05