浅析利用现代化监测手段调查河流水质pH 超标的经验和对策

李玉璞

（大连市生态环境事务服务中心，辽宁 大连116023）

1 概述

近年来，大连市境内某河流的部分河段持续出现pH 值超过9.0 的情况，水质按照《地表水环境质量标准》评价为劣V 类[1]。虽然该河流pH 值在历史上偶尔出现过超标现象，但是枯水期连续超标，甚至在冬季寒冷季节出现，在北方地区极为少见。这对环境监测和环境管理造成了极大困扰。对此情况，大连市环境监测中心通过以下几方面开展了详细调查。

2 调查过程

2.1 调查背景。2018 年10 月至2019 年4 月，大连市境内某条河流部分河段连续出现pH 大于9 的现象，根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）评价为劣Ⅴ类。为查明原因并提出解决对策，大连市环境监测中心根据现场调研和监测结果，制定调查方案，开展调查工作。

2.2 排位口排查。监测人员利用遥感手段，通过高分影像筛选出69 个疑似排污点位，包括排污沟渠、排污管道、排污口、入河支流等；结合历史监测情况，筛选出12 个河流断面。现场监测人员对疑似排污点位和河流断面进行现场核查后，排除掉解译错误、雨水排放口、泄洪排放口及无水断流等点位，最终确认20 个监测点位。监测人员同时对河段两岸的排污企业进行调查，发现排污企业没有产生碱性废水的工艺流程；对排污企业的排水进行了监测，也未发现排水有pH 超标的情况。

2.3 自然背景调查

2.3.1 水文地质。对河段上游及附近地层水文地质条件开展调研，主要构造为中生代的花岗岩、花岗闪长岩，下游河道底层为细砂、砂砾和二长花岗岩组成，岩层出水pH 值基本呈中性，说明其原生地质构造与pH 值超标相关性不大。

2.3.2 土壤。对河道周边土壤进行多点采样分析，土壤浸出液pH 值范围6.06-8.48，说明该河段pH 值超标与土壤相关性不大。

2.3.3 地下水。该地区地下水为基岩裂隙水，下游河道为松散岩类孔隙水。根据资料显示，天然状态下，花岗岩类基岩裂隙水pH 值由中性偏酸至中性偏碱，调查结果显示，地下水的pH值范围6.3～7.2，说明pH 值超标与地下水汇入相关性不大。

2.3.4 沉积物。采集该河段上游至下游多个地段的沉积物进行分析，浸出液基本为中性，pH 范围6.68～7.11，说明水质pH超标与沉积物相关性不大。

2.4 水质调查。在排除了碱性废水排放和自然背景原因后，监测人员重新对该河流进行了按段布点，并进行了扩项监测，监测项目包括透明度、流速、浊度、水温、浮游植物、叶绿素、溶解氧、总磷、总氮、化学需氧量和沉积物分析等。通过监测结果发现以下几点：

（1）pH 超标河段上下多个点位的浮游植物个体总数均较高，浮游植物个体总数约在7×106～1.4×107个/升之间，已超过《水华遥感与地面监测评价技术规范》（征求意见稿）轻度水华标准（超过2.0×106个/升即可判定轻度水华），且优势种占比均在90%以上，优势种均为硅藻门小环藻属(Cyclotella sp.)[2]。

（2）pH 超标河段上下多个点位的叶绿素a 浓度均较高，叶绿素a 浓度在21～46μg/L 之间。

（3）溶解氧数值异常偏高，最高点可达到18.8mg/L。

（4）监测点位总氮浓度较高，总磷超标现象较普遍，化学需氧量（CODcr）也有多个点位超标。

据资料显示，浮游植物硅藻门适宜在低温中繁殖生长。当地气象台提供气象数据显示当进入枯水期，在2018 年11 月～2019 年3 月期间天气晴好，光照充足，气温与往年同期相比稍高，而pH 值超标河段监测数据显示水温长期保持在4～10℃。硅藻门小环藻属能够耐受较低的温度，适宜在冬季流速缓慢的水体中生长。当水体中氮磷浓度、水温、光照条件满足要求，小环藻便会大量繁殖，造成水华[3]。

根据以上结果，通过查询相关文献，确定由于浮游植物大量繁殖，光合作用使水里的CO2迅速减少，打破水中原有碳酸盐平衡，造成水体pH 升高，同时浮游植物大量繁殖释放出氧气，导致水中溶解氧异常偏高[4]。反应方程式如下[5]：

2.5 水质自动监测车连续监测。水华的发生诱因之一是水体中含有大量适合浮游植物迅速繁殖的氮、磷和营养盐等[6]。水质监测结果显示，该河段的化学需氧量（CODcr）、总磷、总氮的浓度较高。原因可能由于该河段上游下游均有拦河坝存在，拦河坝闸门封闭，而河道在此处变宽，水流在此处流速变缓，水体交换性变差，上游汇水带来的污染物在此处沉降。但是污染物浓度过高，则附近极有可能有污染源排放。为确定排放源，大连市环境监测中心在发生水华河段临近的支流入河处放置水质监测车，对pH、化学需氧量（CODcr）、总磷、氨氮和总氮项目进行连续监测，这些项目在某个区域和某个时间段存在浓度异常变化规律，表明可能有污染源在偷排。结合人工采样和排查，并用监测车现场分析，逐步缩小了排查范围，最后确定两家水产企业存在超标排放现象，采集排污口水样监测分析结果化学需氧量（CODcr）、总氮和总磷均超标。至此，原因基本查明，两家超标排放企业的排污口均处于pH 超标河段上游，长期排放的污染物汇入下游，枯水期下游河道水量大幅减少，水流变缓，不利于污染物的稀释扩散，超标排放的氮磷提供了充足的营养，结合适宜的水温、光照、流速等条件，为浮游植物的大量繁殖提供了有利条件[7]。大连市环境监测中心即时将监测结果报送相关环境管理部门，待下一步处理。

3 结论

综上所述，本次调查在排除了排污单位排放碱性废水和水文地质条件、土壤、地下水、沉积物等相关因素后，使用遥感解译、现场核查、水质监测、水生生物监测及水质自动监测车连续监测等多种现代化监测手段查明，该河段水体流动性差，自身净化能力弱；企业排污导致化学需氧量（CODcr）、总氮、总磷等项目浓度较高，营养盐丰富；拦河坝导致水流缓慢，温度、光照等因素适宜致使浮游植物大量繁殖，造成水体pH 值超标。在对该问题进行仔细认真研究后，提出以下对策和建议：

（1）继续加强河段上游的的监控和监测，随着气温的升高和降水的增多，整体河道水量增加，污染物化学需氧量（CODcr）、总氮及总磷的浓度会有所下降；而浮游植物硅藻门小环藻属大量繁殖后也将进入衰退期，该河段pH 将呈下降趋势，但需警惕其他种属的浮游植物在合适的条件下再度爆发从而造成pH 值超标[8]。

（2）加强对河段及上游两侧企业的排污管理，不定期突击检查污水处理情况，对超标排放企业进行整治，切断污染源。

（3）采取有效手段增加该河段生态补水，疏通或拆除拦河坝，定期打开翻板闸放水，恢复水体流动性。

（4）对该河段的水生态修复开展探讨和研究，提高水体自净能力[9]。

本文对调查过程进行经验总结，并提出对策和建议，期望大连市环境监测中心探究pH 值超标原因的过程会对其他城市类似情况有所借鉴，并对环境综合整治提供思路。