城镇运河水质污染特征及污染来源分析——以丰沛运河为例

曹 杨

(江苏省徐州环境监测中心，江苏 徐州 221000)

1 引言

随着社会发展，水环境质量问题日益凸显，为此我国实行各形式的环境质量考核制度，并对跨省、市重大河流设置国家级或省级考核断面，以保障水质良好[1]。而城镇尺度下的河流，因其流域面积较小、长度短、流动性不稳定等特点，水质状况易被忽视。现有文献中[2～4]，仅有少量是以中小河流为具体对象进行生态研究，结果均指出水环境指标影响最为突出。因此，开展评价城镇尺度下的中、小河流水质污染特征及溯源分析十分有必要。

丰沛运河是贯穿徐州市丰县与沛县的中小型河流，沿途流域既有农田种植区也有镇(村)生活区和乡镇工业区，水质较差。2020年10月采用集中加密监测的方式研究丰沛运河水质污染特征及污染来源，以期为水环境质量管理工作提供参考。

2 研究方法

2.1 监测概况

丰沛运河位于江苏省徐州市，西起丰县境内的复新河，向东经沛县入京杭运河，全长约37 km。沿途流经农业种植区、乡镇工业区、城(镇、村)生活区。本次监测区域为国考断面上游33 km、下游1 km范围内的干流及主要入河支流。

2.2 监测点位

采用加密监测方法布设点位，在丰沛运河干流及支流沿线75 km 范围内共布设25个监测点位，其中支流点位17 个(编号为Z1～Z17)、干流点位8个(编号为G1～G8)。G5为李集桥国家级地表水环境质量监测控制断面，每月开展1 次例行监测。监测点位编号见表1。

表1 采样点位明细

2.3 监测指标

2.4 评价方法

(1)

(2)

式(2)中:Ci为第i个水质指标的质量浓度，mg/L;Cs(i)为第i个水质指标的标准限值，mg/L;WQI(i)为第个水质指标的水质指数。

(3)

式(3)中:C(DO)为溶解氧的质量浓度，mg/L；Cs(DO)为溶解氧的地表水Ⅲ类标准限值，mg/L；WQI(DO)为溶解氧的水质指数。

(4)

式(4)中:WQI综合为水质综合指数；WQIi为第i个水质指标的水质指数；n为水质指标个数。

3 结果与分析

3.1 丰沛运河逐月水质

计算2011～2020年丰沛运河逐月水质指数(数据来源为李集桥国控断面例行监测数据)，结果见图1。由图1可知，丰沛运河历年水质指数基本从6月份开始逐渐升高，8月份达到最高值，10月份开始下降。汛期水质指数波动较大，除汛期外其他月份水质较平稳，符合该地区河流断面水质与水期的相关性研究结论[6]。考核断面水质指标浓度随降雨量增加而升高，呈一定正相关性，分析原因为降水形成径流携带大量地表污染物入河导致[7]。

图1 2011～2020年丰沛运河水质指数

3.2 污染指标分析

图2 主要污染因子质量浓度监测值

3.3 污染物溯源调查

根据3.2节分析结果，选取影响较大的2项指标TP和COD为本次河流水质污染溯源的指标。

3.3.1 干流调查监测结果

丰沛运河干流沿线布设监测点位8 个，除G1点位在丰县外，其余7个点位均位于沛县境内。监测点位TP和COD 调查监测结果见图3。由图3可知，G5上游25.6 km处水质较差，为Ⅴ类，主要污染物为COD(36 mg/L)、TP(0.33 mg/L)；向东17 km处水质无明显变化，为Ⅴ类，超标污染物仍为COD、TP；G2向东至沛县城区下游水质有所改善，沛县城区向东至G4水质类别无变化，但由于支流的汇入加上城镇区的生活污染源影响，超标污染物变化为化学COD(30 mg/L)、TP(0.29 mg/L)；G4向东至G5处水质改善为Ⅲ类，干流由西向东水质整体呈变好趋势。

图3 干流TP和COD质量浓度监测值

3.3.2 支流调查监测结果

支流沿线布设监测点位17 个，除Z1，Z2点位外，其余15个点位均位于沛县境内。监测点位TP和COD 调查监测结果见图4。分析图4可知，ρ(COD)在25～45 mg/L之间，均值为33.8 mg/L，Ⅴ和劣Ⅴ类占比76.5%，浓度呈先降低再升高再降低的趋势；ρ(TP)在0.24～1.77 mg/L之间，均值为0.523 mg/L，Ⅴ和劣Ⅴ类占比70.6%。浓度呈明显的先大幅降低再缓慢小幅升高再降低的趋势，除Z1，Z2，Z9，Z10外，其他点位TP浓度稳定较低。

图4 支流TP和COD质量浓度监测值

3.4 国控断面水质影响分析

根据加密监测数据结果，丰沛运河干流总体水质在Ⅲ～Ⅴ类之间，从上游至下游水质逐渐变好。G5上游25.6 km处水质最差(Ⅴ类)，G1～G2为Ⅴ类，G2至丰沛运河城区下游(G5上游5.8 km)水质有所改善，水质为Ⅳ类，城区下游至G5断面河段水质进一步改善为Ⅲ类。G5至下游丰沛运河入京杭运河处(G5下游0.7 km)水质有所恶化至Ⅳ类。丰沛运河G5上游各入河支流水质较差，在Ⅳ～劣Ⅴ类之间，58%的支流水质为劣Ⅴ类，提闸放水或直接入河后对李集桥断面水质影响较大；国控断面下游各入河支流水质也较差，在Ⅴ～劣Ⅴ类之间，影响丰沛运河入京杭运河水质。

国控断面上、下游水质类别组成见图5。由图5可以看出，G5下游比上游Ⅲ类断面占比升高16.7%，Ⅳ类比例升高11.1%，Ⅴ类比例降低11.1%，劣Ⅴ类降低38.8%。丰沛运河现场调查水域由西(上游)向东(下游)水质整体变化呈现逐渐变好趋势。

图5 国控断面上、下游水质类别组成

3.5 污染来源调查

调查点位WQI结果见图6，由图6可以看出：WQI初始值较高，沿丰沛运河由西相东呈先降低后升高再降低趋势，水质污染情况整体逐步减轻。

图6 各监测点位WQI值

结合现场调查情况来看，沛县城区(G5上游5.8 km)是城区生活及工业重污染区域，在平、枯水期丰沛运河城区段及其支流受城镇生活源和工业源影响，水质较差，对G5国控断面水质影响显著。沛县城区上游至丰县城东段20 km范围是农村面源重污染区域，沿线干、支流水质基本为Ⅴ～劣Ⅴ类，主要集中在沙支河、义河、鹿栖大沟、高坊集中沟、闫栖公路沟、马桥大沟、孟楼中沟、黄井中沟、石灰窑大沟、苏北堤河东(北段)。主要污染支流均流经镇区，沿途以村镇生活污水、农村面源污染为主，河道周边有生活污水排口、河道狭窄、水体流动性差、水草覆盖、周边环境恶劣，部分乡镇污水处理设施建设滞后。汛期排涝行洪对G5国控断面污染影响潜在风险较大。水利工程对河流水质也有一定的影响[11～13]，受丰沛运河沿线及各支流闸坝调蓄利用水资源限制，干、支流常年合理生态流量不足，水体生态容量低，自净能力差，进一步导致水质恶化，影响国控断面水质。

4 结语

本文以例行监测及溯源调查加密监测数据结果为依据，结合现场调查和资料分析研究了丰沛运河污染特征及污染物来源。丰沛运河贯穿城镇与农村，沿线支流承接了大量的工业、农业和生活源污染物，水体流动性普遍较差，污染物降解能力弱，遇降雨形成干、支汇水则会导致干流水质变差。针对此类中小型城镇运河建议严格排查，关闭沿河偷排口，开展沿河及支流河道、水面及堤岸清理，引导规模化养殖规范治理，减少污染物排放。同时配合实施水利工程，如关闭各支流闸坝，采取常态化调水引流，对重污染支流水质进行预处理等综合措施，优化调整河流正常生态流量，增强中小河流水体环境容量、自净能力。