秦淮河南京段水质变化过程及污染控制

毛晓文,常 虹

秦淮河南京段水质变化过程及污染控制

毛晓文1,常 虹2

(1.江苏省水文水资源勘测局,江苏南京 210029;2.江苏省水利工程规划办公室,江苏南京 210029)

从秦淮河南京段的水功能区划目标着手,运用污染指数法对秦淮河南京段2001—2010年的水质变化过程进行分析评价,指出秦淮河南京段污染源贡献大小依次为NH3-N、BOD、CODMn和石油类,主要超标污染物为NH3-N;秦淮新河的水质明显优于其他河段,内秦淮河的水质污染情况依旧严重。总结10年治污对秦淮河水质的影响,指出城市污水接管率、污染源、水动力条件等仍是影响秦淮河水环境的主要因素。在污染源综合整治、河道疏浚、生态修复、政策保障等方面提出了控制污染的措施及建议。

秦淮河南京段;水质评价;综合污染指数法;污染控制

随着经济建设的高速发展和人口的急剧增加,秦淮河南京段污染物排放量大幅增加,为了实现“污水不下河,死水变活水”的目标,南京市政府从1985年起实施内秦淮河整治工程,至2001年三期工程结束,先后经历了16年,累计投资约10亿元,先后完成了内秦淮河清淤、河道整治、污水截流、长江引水、两岸景观建设等工程。建成了二级处理能力40万t/d的江心洲污水处理厂、40多千米的截污输污管道,大中桥、凤台路、江边等3座污水提升泵站,夹江江底污水输送隧道,8万t/d的大桥水厂引水工程和10万t/d的上元门水厂引水工程等项目,使秦淮河水质有了根本的改善。为全面总结治污成效,并对未来秦淮河南京段水质改善提出更有针对性的措施,笔者对南京地区内秦淮河、外秦淮河、秦淮新河大规模治理后的水质变化进行分析评价,总结问题,进一步探求控污方法。

1 流域概况及功能分区

1.1 流域概况

秦淮河是长江下游南岸的一条重要支流,流经江苏省溧水、句容、江宁3县(区)和南京城区,全长约110 km(其中南京段105 km,镇江段约5 km),流域面积约2631 km2。上游由南源溧水河、北源句容河组成,两源于江宁区西北村汇合成秦淮河干流,绕江宁区方山西侧北流,在江宁东山镇分为两支,一支为秦淮新河,从东山镇河定桥起经铁心桥、西善桥在雨花区的金胜圩入长江,全长18 km;另一支从东山镇往北,由七桥瓮入南京城区。进入城区的秦淮河干流在东山镇以下有运粮河、友谊河、响水河、南河等支流汇入,在象房村附近又分为两支：一支经武定门节制闸环古城墙绕行,称为外秦淮河;另一支称为内秦淮河,由东水关穿越古城墙,进入南京老城区,经城南夫子庙出西水关,再次汇入外秦淮河,全长5 km。内、外秦淮合流后,过草场门、定淮门,循石头城北流,在三汊河口汇入长江。

1.2 功能分区

水功能区划是根据研究区域的现有水资源状况,考虑经济发展需求,在相应水域按各类水功能区的指标,把某一水域划分为不同类型的水功能区单元的一项水资源开发利用和保护的基础性工作。在某一水域多种功能并存的情况下,按水资源的自然属性、开发利用现状及社会经济需求,结合各功能对水量要求的大小,兼顾各功能对水质要求的高低,经功能重要性排序而拟定的首位功能即为该区的主导功能。

水功能区划采用二级体系,即一级区划和二级区划。一级区划主要协调地区间用水关系,从宏观上解决水资源开发利用与保护的问题,包括保护区、保留区、开发利用区和缓冲区4类。二级区划主要协调局部区域和相关各用水部门之间的关系,包括饮用水源区、工业用水区、农业用水区、渔业用水区、景观娱乐用水区、过渡区和排污控制区7类。

内秦淮河段主要是景观用水,执行GB3838—2002《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类标准;秦淮新河是秦淮河的分洪道,集行洪、灌溉和航运功能于一体,执行地表水Ⅳ类标准;外秦淮河经过溧水、江宁和南京市区,在水功能区划中共分为10段,作为城市河道,除汛期的排涝行洪外,景观、工业、农业为其主要功能,执行地表水Ⅳ类标准,个别河段如溧水东芦段、江宁禄口段、江宁殷巷段具有饮用水水源地功能,执行地表水Ⅲ类标准。

2003年3月,江苏省人民政府批复了《江苏省地表水(环境)功能区划》,秦淮河南京段水功能区划分情况见表1。

表1 秦淮河南京段水功能区划分情况

2 评价方法

水质变化过程评价采用综合污染指数法进行。该法是依据环境质量标准将有关的污染物浓度等标化,计算得到简单的无量纲指数,可以直观、简明、定量地描述和比较环境污染的程度。

综合污染指数法是以监测值除以GB3838—2002《地表水环境质量标准》的标准限值,得出各项污染物的分指数,再计算出污染综合指数,根据水质污染程度分级标准(表2)判断水质级别。

综合污染指数P的计算公式为

式中：P为某河流综合污染指数;n为参与评价的污染物项目数;pi为第i项污染物的污染指数;ρi为第i项污染物监测值;ρi0为第i项污染物标准限值。

表2 污染物污染程度分类标准

对于秦淮河底质的污染评价采用瑞典科学家Hakanson提出的潜在生态危害指数法进行重金属污染危害评价。

3 水质变化过程

3.1 水质监测成果

江苏省水环境监测中心在内外秦淮河共布设了18个监测断面,本次评价考虑断面的周边环境、分布、设站历时、水量调度等情况,选择内秦淮河上的文德桥、西水关闸2个断面,秦淮新河上的曹村河、西善桥2个断面,秦淮河上的东山大桥、武定门闸和洋桥3个断面2001—2010年代表断面的CODMn、BOD、NH3-N、石油类4项指标的历年年均值(表3)进行污染指数评价。

表3 2001—2010年秦淮河南京段主要污染物污染指数

结果表明,2001—2010年秦淮河南京段按污染源贡献大小依次为NH3-N、BOD、CODMn和石油类,主要超标污染物为NH3-N,其余指标多是个别年份超标。秦淮新河的水质明显优于其他河段,内秦淮河的水质污染情况依旧非常严重。可见,控制氮的摄入量是秦淮河水污染控制的关键。

3.2 过程分析

2001—2010年间内秦淮河综合污染指数变化情况见图1。由图1可见,内秦淮河10年综合污染指数平均值为1.47,水质总体处于重度污染水平。10年中,2001、2004年为严重污染,2003年、2006年、2007年3个年份为中度污染,其余5个年份为重度污染,2004—2007年水质有显著改善趋势, 2007年后水质持续恶化。

图1 2001—2010年内秦淮河综合污染指数变化情况

2001—2010年间外秦淮河综合污染指数变化情况见图2。由图2可见,监测年份外秦淮河10年综合污染指数平均值为1.13,水质总体处于重度污染水平,但污染程度低于内秦淮河。10年中,2003年为轻度污染,2007年、2008年、2010年3个年份为中污染,其余6个年份为重度污染,2005年水质恶化达到最高峰,2006年后水质改善趋于稳定。

图2 2001—2010年外秦淮河综合污染指数变化情况

图3 2001—2010年秦淮新河综合污染指数变化情况

2001—2010年间秦淮新河综合污染指数变化情况见图3。由图3可见,监测年份秦淮新河10年综合污染指数平均值为0.78,水质总体处于中度污染水平,水质污染程度明显低于内秦淮河和外秦淮河。10年中,除2002年、2004年、2005年3个年份为重度污染外,其余7个年份基本为轻-中度污染, 2005年后水质改善趋于稳定。

3.3 底泥沉积物

除上述4类水质常规监测项目外,根据中科院南京土壤研究所发布的相关资料,2008—2010年内秦淮河底泥沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr等5种重金属质量比检测结果见表4。

表4 2008—2010年内秦淮河底泥重金属质量比检测结果mg_/_k_g

由表4可见,内秦淮河底泥沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr等5种重金属离子均超出土壤背景值,且不同重金属元素的质量比差异较大。

采用瑞典科学家Hakanson提出的潜在生态危害指数法对内秦淮河的重金属污染进行生态危害评价,结果如表5所示。

表5 内秦淮河底泥沉积物重金属生态危害评价结果

由表5可见,内秦淮河底泥沉积物重金属历年均具有很高的潜在生态风险,且主要来自重金属Cd。从3年的重金属平均生态危害来看,5种重金属的生态危害从大到小依次为Cd、Pb、Cu、Zn、Cr。

3.4 分析

a.从监测数据可见,秦淮河南京段水质污染指标CODMn、BOD、NH3-N、石油类4项指标中,主要超标污染物是NH3-N,测次超标率高达86.6%,其中,内、外秦淮河NH3-N超标率都为100%,其余3项指标测次超标率依次为BOD 40%,石油类16.7%, CODMn3%,基本能够达到相应功能区的水质要求。从污染时段分析,外秦淮河和秦淮新河自2005年后水质都有所改善,内秦淮河在2007年后水质持续恶化。南京地区内秦淮河、外秦淮河和秦淮新河污染程度由轻到重依次为：秦淮新河、外秦淮河和内秦淮河。

b.内秦淮河水质不稳定,持续超标的原因主要有：①内秦淮河地处南京市繁华地段,商业和旅游业较为发达,现有城镇集中污水接管率约为70%～80%,虽高于全省50%左右的水平,但生活污水的集中接管率尚不充分,仍有余地;②每年3—10月的汛期,为防止外秦淮河水倒灌入城,会关闭内秦淮河通外秦淮河的西水关闸和铁窗棂闸,使河流流速较小,污水长时间滞留在河道中,不利的水动力条件加剧了水质污染;③沿线仍分布着少量的排污口,包括污水处理厂的尾水口和泵站、涵闸的出水口,尾水的水质和泄洪水质在很大程度上影响了秦淮河水质。

c.外秦淮河水质近年稳定改善,秦淮新河虽为人工开挖河道,沿线也多处于城郊接合部,但秦淮新河除2002年、2004年、2005年呈现重污染外,其余年份均为轻度污染或中度污染。这种水质的改善一方面归功于2005—2006年的大规模治理已初见成效,内秦淮河的截流减排措施更加严厉,使输入外秦淮河的污染负荷有所降低;另一方面与南京市2007年后实施的一系列河滨水环境改造工程有很大关系,特别是在秦淮新河和外秦淮河上实施的利用长江水源进行的补水工程,即从秦淮新河闸翻水入秦淮新河,流经西善桥、河定桥进入外秦淮河,流经七桥瓮、武定门闸、三山桥、草场门桥、三汊河口闸后入长江,形成“长江—秦淮新河—外秦淮河—长江”的引水线路,这在很大程度上增加了整个秦淮河的环境容量,也改善了水动力条件,长江水的稀释作用也直接地改善了秦淮河水质。

d.秦淮河中沉积着大量的底泥,内秦淮河底泥沉积物中常见重金属污染物的生态危害由大到小依次为Cd、Pb、Cu、Zn、Cr,且重金属Cd的生态危害要远高于其他4种重金属。据中科院土壤研究所最新监测资料,内外秦淮河和秦淮新河污染底泥总面积约为6.28 km2,其中,内、外秦淮河合计为4.98 km2,占79.3%,COD年释放量为187.97t,NH3-N年释放量为18.48t,TP年释放量为17.31t,TN年释放量为92.39 t;秦淮新河为1.30 km2,占20.7%,COD年释放量为51.17t,NH3-N年释放量为5.03t,TP年释放量为4.71 t,TN年释放量为25.15 t;可见,底泥污染物的不断释放和消解是秦淮河不可忽视的内源。

4 建 议

秦淮河流域为典型的城市河流生态系统,治理过程中,应将秦淮河作为一个全流域系统进行整体规划,实现全流域联动治理。建议控制措施有：

a.明确污染控制重点和难点。根据以上分析,秦淮河南京段的治污重点仍为污染最为严重的内秦淮河段,污染控制指标为NH3-N。在污染源控制方面,应强化城市生活污水截流,加大污水处理力度和水平,全面实施城市雨污分流,减少面源污染物入河量;对于沿线分布的污水处理尾水排放口,应严格管理,严禁超标排放;强化秦淮河水上娱乐设施管理,控制船运交通污染源。在当前秦淮河的污染综合整治中,应将重点转为对入秦淮河的支流口和农业灌溉引发的面污染控制,加强纳污总量研究,设置支流口入秦淮河排污控制红线,建议在秦淮河、溧水河、句容南河、汤水河及其支流和前进河、新林河、三干河两岸建设缓冲带,工程规模约为80 hm2,实施农业灌溉和面源生态拦截工程。

b.清淤疏浚,减少底质污染。在枯水季节开展清淤疏浚,提高河道蓄水量,防止底泥污染物释放。可实施的疏浚清淤工程有：秦淮河干河(上坊门桥—西北村段)、句容河河道的拓浚工程,土方量约为1000万m3;对入秦淮河的22条县级河道、165条乡级河道,有计划地开展清淤修复,清淤土方量预测有1500万m3,可减少内源污染。

c.规划促进水体流动的水利工程,改善河道水动力条件,研究调引上游石臼湖水、长江水等较清洁水源入河,加大河道水体流动,增加环境容量,改善水质。

d.推进生态修复,实施生态工程。利用生物的吸收和自净作用,选择适宜生物种类进行植草、栽藕或养鱼等,吸收水体中的高氮、高有机物;实施滨水环境的生态改造工程,建设秦淮新河全河段16.8km的生态景观带工程,提高河道护坡污染物吸收量。

e.加强法律监管和公益宣传力度,提高公众的环保意识,营造保护秦淮河人人有责、人人受益的良好社会氛围。

[1]GB3838—2002 地表水环境质量标准[S].

[2]樊婧妍.河流健康评价研究：以南京市秦淮河为例[D].南京：河海大学,2010.

[3]李东林.秦淮河河岸带土壤主要生物学与生态学特性研究[D].南京：南京林业大学,2008.

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Water quality variation process in Nanjing reach of Qinhuai River and pollution control measures

MAO Xiaowen1,CHANG Hong2
(1.Jiangsu Province Hydrology and Water Resources Investigation Bureau,Nanjing 210029,China; 2.Jiangsu Water Conservancy Planning Bureau,Nanjing 210029,China)

Based on water function zoning of the Nanjing reach of the Qinhuai River,we used the pollution index method to analyze and evaluate the water quality variation process in the reach from 2001 to 2010.We found that the pollution sources of the Nanjing reach of the Qinhuai River were in the following order of descending significance：NH3-N,BOD,CODMn,and oil,of which the main contaminant was NH3-N.The water quality of the new Qinhuai River was much better than that of other river reaches,and the inner Qinhuai River was still seriously polluted.In this paper,we summarize the influences of ten-year pollution control on the water quality of the Qinhuai River and point out that the urban sewage connection rate,pollution sources,and hydrodynamic conditions are the main factors affecting the water environment of the Qinhuai River.To control the pollution,we propose several measures and engineering solutions,including integrated pollution remediation,river dredging,ecological restoration,policy support.

Nanjing reach of Qinhuai River;water quality evaluation;integrated pollution index method pollution control

X832

A

1004-6933(2014)01-0074-05

201307-25 编辑：徐 娟)

10.3969/j.issn.1004-6933.2014.01.015

毛晓文(1968—),女,高级工程师,硕士,主要从事水质分析和评价、水资源保护与水污染控制技术的研究工作。E-mail：410030279@qq.com