长春市串湖水系沿线污染成因调查及方法研究

赵梓梁

吉林省德惠市生态环境监测站，吉林 德惠 130300

0 引言

串湖也叫串联湖库，位于吉林省长春市绿园区西北部，是该区27条地表径流之一。原指伊通河支流四间河上的大房身水库、珍珠溪、杨家水库和新月水库，泛指整个四间河干流上包括下游四间水库和两甲水库的所有湖库及沿线水系。这一水系曾经承担着周边几十平方公里范围内城市及村落等居民区的供水、灌溉、养殖功能[1]。

二十世纪八九十年代开始，串湖水系沿线及周边环境遭到严重污染和破坏。至2000年起，长春市对串湖水系开展了一系列的治理工程，获得了显著成效[2]。但串湖水系各部分河段湖库及周边流域的水文条件不尽相同，部分点位仍存在污染超标情况。因此，其沿线的污染源调查及水质现状分析对该水系水质保护和后续调查治理工作的深入开展具有重要的指导意义。

1 调查研究区概况

串湖水系起点为长春公园南端，目前为区域收集的雨污混排调蓄池溢流口出水形成的水系，地表水体自南向北依次流经天嘉公园、珍珠溪公园、杨家公园、新月公园以及四间水库，经过北四环桥至出境断面河段(图1)。

图1 长春市串湖水系示意图Fig.1 Schematic diagram of Chuanhu Lake drainage system

串湖水系沿线与各公园水体连接，自起点长春公园南端至长农公路桥处共有排水口(含出水口)20处，其主河道18处，支流2处。其中，主河道有排污口1处，为天嘉污水处理厂入河排污口，属于淹没式排污口；雨污混排溢流口1处，位于起始处；生态补水口1处，雨水排口15处。

2 调查分析方法

2.1 调查分析目标

通过开展串湖水系径流水质现状监测调查，部分河段底泥等内源污染调查，排查径流沿线现存排水口所在位置、排放口类型，监测部分排水口水质现状等外源污染调查，勘察河道沿线两侧近堤岸处的环境等内容，完成该水系污染成因的初步认定。为后续的调查及治理工作提供前期依据。

2.2 调查分析时段及方法

本次调查分析的时段选在枯水期。

串湖水系水质现状监测调查：选取断面的pH值、COD、高锰酸盐指数、氨氮、总磷等监测因子。

内源污染调查：监测部分河段底泥现状，选取有机质、氨氮、全氮、亚硝酸盐氮、有效磷、总磷等监测因子。

外源污染调查：监测部分在用排水口的出水水质，选取pH值、COD、氨氮、总磷、高锰酸盐指数等监测因子。

地表水水质监测因子，内源污染监测因子，外源污染监测因子在环境分析化学领域的指标体系不同，互相之间不能一一对应。如地表水水质监测因子中的COD、高锰酸盐指数，内源污染监测因子中的有机质，外源污染监测因子中的COD都是表示相关介质中还原性物质的含量，但说法不尽相同。

根据结果，分析串湖水系水质达标情况。进一步分析河道管理范围内的流域及管理范围外的邻近区域等可能存在的各种污染源[3]。

2.3 调查分析布点

布设的13个监测断面以控制断面、河口处、入境断面、出境断面为主，见图2。有支流汇入时，在干流河流汇入口处上游和下游分别布设监测断面。有排水口设置的河段，在排水口上游和下游分别布设监测断面，并对排水口出水进行取样，多个排水口连续排布，不具备逐个对排放口上游和下游同时布设监测断面时，在第一排放口上游和最后排放口的下游各布设一个监测断面。尽量选择顺直河段、河床稳定、水流平缓、水面宽阔、无急流、无浅滩处。径流、水库、塘泡的出口、入口设置监测断面；流程较长的河流，经适当距离后应设置监测断面；有水工建筑物的河段，视情况分别在闸(坝、堰)上、下设置断面，如水质无明显差别，可只在闸(坝、堰)上设置监测断面。现场踏查阶段遇河段水质较差、有异味、藻类较多、污水排入或周围有面源污染情况时，在此类河段加设监测断面[4]。

图2 串湖地表水监测断面及底泥取样点位布设图Fig.2 Layout of surface water monitoring sections and sediment sampling points in Chuanhu Lake

3 调查分析结果

3.1 水质现状监测调查结果

各断面地表水水质监测结果见表1。所有监测断面的pH值介于7.6～8.0，不存在酸碱污染情况。氨氮最高监测浓度出现在起始断面，达到了2.90 mg/L，其次是串湖支流四间南路桥断面和串湖支流河口处断面，分别达到了1.42 mg/L和1.41 mg/L，两处断面均位于串湖水系汇入支流，该支流处于支流汇入口上游100 m处断面和支流汇入口处下游200 m处断面之间，其余各断面氨氮浓度均小于1.0 mg/L。总磷与氨氮趋势相似，最大浓度断面位于起始断面，而且串湖支流四间南路桥断面和串湖支流河口处断面处的总磷含量略高于二类水标准(数值见表1)，相比串湖水系整体五类水(0.4 mg/L)控制标准属于较低水平。

表1 串湖水质监测结果

各断面COD大多介于12～37 mg /L，只有四间水库出水口断面COD值偏高，达到了44 mg /L。高锰酸盐指数较高的断面于下游，最高点达到了8.2 mg/L，也位于四间水库出水口断面。

串湖水系起始断面污染来源主要为同位置调蓄池排口来水污染造成。来水管网的雨污分离不彻底，收集后进入调蓄池，经调蓄池排口排出，汇入串湖水系起点处地表水域，引起该断面处评价因子数值偏高，属于典型的外源污染。

为评价各因子的污染状况，根据《环境影响评价技术导则地表水环境》(HJ2.3—2018)[5]水环境质量评价方法，采用单项标准指数法对监测结果进行分析。一般性水质因子单项标准指数法数学模式如下：

Sij=Cij/C0

(1)

式中：Sij为单项水质参数i在第j点的标准指数；Cij为第i种污染物监测结果，mg/L；C0为第i种污染物评价标准，mg/L。

pH值的标准指数计算式：

(2)

(3)

式中：SpH，j为pH在第j点的标准指数；pHj为j点的pH值；pHsd为地表水水质标准中规定的pH值下限，取值6；pHsu为地表水水质标准中规定的pH值上限，取值9。

水质因子的标准指数>1时，表明该水质参数超过了规定的水质标准，已经不能满足使用要求，标准指数≤1时满足。

串湖水系所在水域地表水各监测断面执行《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类标准限值[3]，根据V类标准限值计算的各水质因子单项标准指数列于表2。所有断面的pH、高锰酸盐指数、总磷的单项标准指数均小于1，说明所有断面的pH、高锰酸盐指数、总磷不存在超标问题，满足断面水域V类功能区的水质要求。而氨氮的单项标准指数在起始断面达到了1.45，存在超标现象。COD在四间水库出水口断面的单项标准指数略高于1，达到了1.10，存在轻微超标现象。

起始断面调蓄池排水外源污染引起的氨氮超标应是非连续排水造成的，所以对下游的2、3、4、5、7断面氨氮值影响很小。串湖支流四间南路桥断面和串湖支流河口处断面相较于上游断面偏高的氨氮值(未超标)对下游断面的氨氮值会有明显的影响。串湖支流汇水也在一定程度上引起总磷在支流汇入处上游2、3、4、5、7断面的监测值较低，在支流汇入处下游断面监测值略升高的这种变化趋势。

表2 单项标准指数法评价结果

3.2 外源污染现状调查监测结果

同时，在踏查串湖水系沿线时，对有排放的排水口(含出水口)进行取样监测。长春公园南4号湖西南方位(皓月大路和正阳街交汇)调蓄池排口位于起始断面处，排水量较大。天嘉公园湖边雨洪排口位于长春公园北端断面和新竹桥断面之间，排水量较小。崔家营子东侧1排水口位于串湖支流四间南路桥断面和串湖支流河口处断面之间，排水量较小。北四环路桥北1排水口和北四环路桥北2排水口位于北四环桥南侧断面和北四环桥下游200 m处断面之间，排水量适中。排水量越大对下游断面水质潜在的影响程度就越大，但有些排水口对串湖水系的补给量并不大，且各排水口多半是间歇式排水，排水量不大的排水口除非超标严重，否则对串湖水系水质的影响可能并不十分明显。各排水口水质监测结果见表3。

上述排水口均未明确出水水质标准限值要求，故参照排入水体所在地表水环境功能区执行相应的标准限值，本次涉及地表水体功能区均为Ⅴ类，因此，上述排水口参照《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类标准限值执行[3]。按上述公式1、2、3计算结果如下，排水口达标情况见表4。

表3 污染源监测结果

表4 排水口达标情况

3.3 内源污染现状调查监测结果

根据水质现状监测调查和外源污染现状调查监测结果，对于COD超标断面上下游的底泥进行取样监测，监测结果见表5 。

从表4、表5可以看出，串湖水系下游的四间水库出水口断面的COD超标与底泥的有机质含量较高的内源污染有直接的关系。且从四间水库出水口断面开始，下游COD监测结果都略高，也和北四环路桥北1排水口和北四环路桥北2排水口的外源污染有一定的关系。

表5 底泥监测结果

4 结论

通过水质现状监测调查，外源污染调查和内源污染调查等一系列方法相结合，可以得出，串湖水系大部分监测断面的监测结果可以满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类标准限值，但起始断面氨氮和四间水库出水口COD超出限值，分别由外源污染和内源污染引起。这种体系性调查方法对城区河流、湖泊等水体的调查研究具有重要的价值，也是污染调查领域的实用工具。