泵站放江行为对城市中小河道水质的影响

孙吉萌，许锡炜，金 星

(上海市杨浦区环境监测站，上海 200093)

1 研究背景

杨浦区污水管系统较为老旧，为雨污合流系统，因此在汛期时，沿河市政泵站在开启泵站放江时会将大量的生活污水同时排入河道中[1-2]。

本研究在放江前后检测水体理化性质，阐明放江行为对水体环境的影响，可用于描述放江行为对河道水体环境的影响，有助于为其他相关研究和政府决策提供参考。

2 材料与方法

河道位于上海市区杨浦区北部。沿途有六个泵站，每处泵站都设有涵洞，在汛期时，向河道放江，用于排除道路积水。

2.1 采样点位

采样点位布设见图1和表1所示，自上游至下游分别设四个采样点。于2021年7月(汛期)和 2021年9月(台风)采集地表水及沉积物样品，地表水采样根据《水质采样方案设计技术规定》(HJ 495-2009)的规定。

图1 采样点位、泵站点位与地表水自动监测站点示意图

表1 采样点位信息

2.2 监测指标

选取COD、氨氮作为主要水质监测指标，其中，COD 采用哈希(HACH)法(DR6000，美国哈希公司)测定，氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定。同时现场用多参数手持式水质检测仪(PRODSS,美国YSI公司)监测pH、温度、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)等。

2.3 数据处理

数据分析及处理均通过Excel 2016、Origin 2021b及SPSS 26.0完成。地理信息通过ArcGIS 10.6完成。

3 水环境质量状况

3.1 2021年1-10月自动站水质变化

pH值、浊度、溶解氧、总氮、氨氮、总磷、COD在观测周期内的值分别为3.94～9.19 NTU、0.6～99.9 NTU、0.00～9.93 mg/L、0.00～9.97 mg/L、0.00～9.61 mg/L、0.00～1.77 mg/L、1.99～99.7 mg/L，在304天的观测日均值数据中，pH值超标1天，溶解氧超标215天，氨氮超标103天，总磷超标82天。

图2 2021年1～10月杨浦区降水量及自动站水质变化

由图2可以看出，降水事件后，往往伴随着溶解氧、pH的降低和氨氮、总磷、总氮等指标的升高，这可能是由于降水引发的地表径流和汛期放江共同作用引起的，这一点也在诸多文献研究中得到证实[3-6]。

为了更好地研究降水事件(放江事件)对受纳水体水质的影响，我们自创了事件累积污染指数来进行说明：

(1)根据我们定义的事件，选取出一定日期内足够数量的样本，用于获取数据及后续的统计分析；

(2)定义事件的窗口期，通常为事件日(t0)的前后数天[tn,tk]；

(3)计算事件窗口期中每日的水质参数测量值与标准限值之间的差值(Cti=Ci-Bi)；

(4)在此基础上计算每日的累积污染指数:

以几场降水(2月11日、2月26日、3月16日、5月4日、7月3日、7月24日、9月12日、9月29日)进行说明，结果见表2和图3所示，图3中大部分曲线显示出三个有明显区分的部分：(1)在事件发生前的上升(溶解氧)或者下降(氨氮)部分，这表明事件发生前，水体环境处于良好的状态；(2)在事件当天(t0)或者事件前一天(t-1)(这可能取决于是当日放江还是提前放江)水质会明显地恶化，具体表现在，溶解氧的事件累积污染指数曲线出现向下的拐点，氨氮的事件累积污染指数曲线出现向上的拐点，而这种恶化往往会持续大约一周甚至数周时间；(3)当再次出现拐点时，则意味着污染事件对环境影响的结束。

在环境监测领域，事件累积污染指数可以用来衡量某一事件对环境质量的影响。

图3 几次典型降水的事件累积污染指数曲线

表2 事件累积污染指数

3.2 研究期间两次放江后河道水质变化

本研究于2021年7月(汛期)和 2021年9月(台风)采集了两轮河道地表水样品，其中7月2日，9月7日，9月8日，9月9日为放江事件，结果见图4所示。

图4 两次放江后水质变化

由图4可以看出，放江后，泵站释放大量的污染物到受纳水体中，河道整体ORP急剧下降，由好氧状态转化成厌氧状态，导致水体中溶解氧骤降且数值相近，同时各采样断面pH下降，氨氮、COD上升。7月在放江3天至1周后，河道水质各指标总体趋于平缓且恢复至V类水标准，9月在放江1～2周后，河道水质各指标方趋于平缓且恢复至V类水标准，这可能是由于9月放江持续时间长且放江量大导致的。

4 结 论

降水事件后，往往伴随着溶解氧、pH的降低和氨氮、总磷、总氮等指标的升高，这可能是由于降水引发的地表径流和汛期放江共同作用引起的。

为了更好地研究降水事件(放江事件)对受纳水体水质的影响，我们自创了事件累积污染指数来进行说明，在事件当天(t0)或者事件前一天(t-1)(这可能取决于是当日放江还是提前放江)水质会明显地恶化，具体表现在，溶解氧的事件累积污染指数曲线出现向下的拐点，氨氮的事件累积污染指数曲线出现向上的拐点，而这种恶化往往会持续大约一周甚至数周时间。在环境监测领域，事件累积污染指数可以用来衡量某一事件对环境质量的影响。

放江后，泵站释放大量的污染物到受纳水体中，河道整体ORP急剧下降，由好氧状态转化成厌氧状态，导致水体中溶解氧骤降且相近，同时各采样断面pH下降，氨氮、COD上升。