（环境工程专业论文）苏州河底泥中有机污染物的分布特征及原地稳定化技术研究.pdf

上海大学硕士学位论文 摘要 本论文首先综述了苏州河底泥的有机污染状况，底泥处置的常用方法和底泥 原地处理的优点和发展前景。本论文工作以苏州河市区段表层底泥作为研究对 象，首先对苏州河若干断面底泥中的有机物的种类、特征、相对含量进行定性分 析，特别是对1 6 种优先控制的多环芳烃类有机物( p a h s ) 进行分析测定，然后按 照底泥原地处理的方法采用零价铁、硫酸盐和硝酸盐这三种药剂，考察其在静态 条件下对底泥中有机物的治理效果。 对苏州河河水c o d c ，、b o d 5 含量进行测量，结果显示河水中c o d c 。含量 为4 0 9 6 4 6 3 8 m g l ，b o d 5 为1 1 9 4 1 4 8 8 m g l ，均略高于国家v 类水标准， 但超标程度不太大。通过监测底泥的c o d c ，、有机污染物的种类与特征来反应底 泥的有机污染情况。结果表明，苏州河底泥中c o d c r 含量要在2 2 ，0 0 0 m g k g 以 上，而在有些断面处可达到3 3 ，0 0 0 m g k g ；苏州河底泥中的有机物主要以烷烃类 及其衍生物为主，象醇类、酸类、酚类等；底泥中的有机物分子量较大，一般在 2 0 0 以上。 苏州河底泥中1 6 种优控p a h s 的总量在2 - 1 4 p , g g 之间，而在各个断面中的 含量并不相同：其中处于市区中段的长寿路桥、昌化路桥处的p a h s 含量最高： 而靠近郊区处的北新泾、古北路桥处，位于黄浦江入口附近的四川路桥、河南路 桥处p a h s 的污染较轻。底泥中芴、菲、荧葸、芘和葸这5 种p a h s 含量最高， 其总和达到了这1 6 种优控多环芳烃( p a h s ) 总量的3 4 ；这5 种p a h s 分子结构 中具有3 - 4 个苯环，其在苏州河底泥中的含量已经超过或接近了e p a 的标准。 根据这1 6 种优控p a h s 百分比组成及其来源分析，通过对比近十几年来苏州河 底泥中p a h s 的含量和种类所发生的变化，可以了解到近些年来上海的工业类型 和主要污染源的转变。 零价铁由于本身所具有的吸附、还原等特性，用于底泥的处理会起到降解底 泥中有机物的作用：经f e ( 0 ) 处理9 0 天后，底泥中有机物的数量明显较多，主 要是由于f e ( 0 ) 的加入使底泥中产生了一些分子量较小的( 2 0 0 以下) 、原始底泥 v 上海大学硕士学位论文 中并不含有的有机物，如 、吸、( k 等：而两种指 标化合物十六酸和十六醇的含量分别降低了1 2 1 9 和3 5 6 。同时向底泥中加 入零价铁会对上覆水体产生影响：零价铁加入1 0 天后，水体的p h 值从6 7 上升 到8 0 以上，而d o 值从6 5 m g & 下降到2 2 4 m g l ；h + 和溶解氧的消耗速率分别 为1 9 l 1 0 “t o o l ( l d ) 、0 4 3 6 m g ( l d ) ，较未加入零价铁的高出3 4 倍。 硫酸根、硝酸根可以作为些微生物的电子受体，来完成对有机物的降解。 经硫酸盐处理9 0 天后，两种指标化合物十六酸和十六醇的含量分别降低了 1 9 0 1 和5 3 7 0 ；而在硝酸盐处理过的底泥中，这两种指标化合物含量也降低 了4 4 5 2 和2 3 4 8 。加入硫酸盐、硝酸盐会降低水体中溶解氧的消耗速率：硫 酸盐、硝酸盐加入3 0 天后，水体的d o 仍然保持在3 4 m g l ；溶解氧的消耗速 率仅仅为o 0 9 3 、o 1 0 8 m g ( l d ) ，仅仅是未加入硫酸盐、硝酸盐的1 2 左右。 由于零价铁与硫酸盐、硝酸盐对底泥中有机物的降解原理不同，所以产生的 效果以及对水体的影响也不相同；在实际应用中，要结合当地的实际情况( 如底 泥污染类型和程度、河水流速、河道类型等) 选择原地处理药剂的种类。最后， 对以上药剂用于底泥原地处理时的成本进行分析，可以看出底泥原地处理的成本 要比易地处理低许多。 关键词i 苏州河，受污染底泥，有机物分析，原地处理 上海大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h i sp a p e rs u m m a r i z e st h es t a t u so fo r g a n i cc o n t a m i n a n t si ns t t z h o uc r e e k ，t h e c o m m o nm e t h o d st ot h es e d i m e n t sd i s p o s a la n dt h ea d v a n t a g eo fi n - s i t ut r e a t m e n t t h eo r g a n i ca n a l y s i se s p e c i a l l yt h ec o n t e n t sa n dc h a r a c t e r i s t i c so f1 6s o r t sp r i o r i t y p a h si n s t u 正a c es e d i m e n t sf r o ms u z h o uc r e e ka l ：es t u d i e d ，t h ee f f e c tt oo r g a n i c p o l l u t i o ni ns e d i m e n t sw i t hz e r ov a l e n ti r o n ( z v i ) 、s u l f a t ea n dn i t r a t ew i t ht h em e t h o d o f i n - s i t ut r e a t m e n ti si n v e s t i g a t e d t h ec o d e rc o n t e n t so ft h ef i v e ri ns u z h o uc r e e ki sb e t w e e n4 0 9 6 4 6 3 8 m g l ， b o d 5i sb e t w e e n11 9 4 1 4 8 8 m g l ，b o t he x c e e dt h en a t i o n a lw a t e rs t a n d a r dg r a d e vs l i g h t l y t h ec o d e rc o n t e n t si ns e d i m e n ta r ea b o v e2 2 ，0 0 0 m g k g ，w h i c hn e a r l y 3 3 ，0 0 0 m g k gi ns e v e r a ls e c t i o n s t h et y p e so fo r g a n i ci ns e d i m e n tf r o ms u z h o uc r e e k a r em a i na l k y lh y d r o c a r b o n sa n dt h er a m i f i c a t i o n s ，s u c ha sa c i d 、a l c o h o la n dh y d r o x y b e n z e n e t h em o l e c u l a rw e i g h to f t h eo r g a n i c si ns e d i m e n ta r em a i n l ya b o v e2 0 0 t h ec o n c e n t m t i o n so f16s o r t sp f i o r i t yp o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ( p a h s ) i ns u r f a c es e d i m e n tf r o ms u z h o uc r e e ka r eb e t w e e n2 - 1 4 g g t h es u r f a c es e d i m e n t f r o mt h ec h a n g s h o ul u q i a o 、c h a n g h u al u q i a oa td o w n t o w nc o n t a i nt h eh i g h e s t c o n c e n t r a t i o no fp r i o r i t yp a h s ；t h es e d i m e n t sf r o mt h eb e i x i n j i n g 、g u b e il u q i a o w h i c hn e a rs u b u r ba n dt h a tf r o ms i c h u a nl u q i a o 、h e n a nl u q i a on e a rh u a n g p ur i v e r a r el o w e rp o l l u t e d f l u 、p h e 、f l u o 、a n ta n dp y tw h i c hc o n t a i n3 - 4r i n g si nt h e r e m o l e c u l e sh a v et h eh i g h e s tc o n t e n ti na l lt h e1 6s o r t sp f i o r i wp a h s t h ec o n t e n t so f f l u 、p h e 、f l u o 、a n ta n dp y te x c e e do ra p p r o a c ht h ee p a s t a n d a r d s r e c e n t l yy e a r s ， w ea l s of o u n dt h a tp a i l si nt h es e d i m e n t sh a dao b v i o u s l yt r a n s f o r m a t i o n t h e s o u r c e so f p a h si ns u r f a c es e d i m e n t sw e r ea l s od i s c u s s e dp r e l i m i n a r i l y a st h ee f f e c to fs o r p t i o na n dd e o x i d i z a t i o n ，z v ic a nb eu s e do ft h eo r g a n i c d i s p o s a li ns e d i m e n t ：9 0d a y sa f t e rt r e a t e dw i t hz v i ，i ns e d i m e n tt h e r ea r es o m en e w t y p e s o fo r g a n i c ，w h i c hh a v el o w e rm o l e c u l a rw e i g h t ( b e l o w2 0 0 ) ，s u c ha s w 、0 文、0 v v v i i e t c ；t h er e m o v a lr a t e so f t a r g e to r g a n i c s 上海大学硕士学位论文 h e x a d e c a n o i ca c i d 、h e x a d e c a n o i ca l c o h o la r e1 2 1 9 a n d3 5 6 a l s o z v ic a na f f e c t t h eo v e r l y i n gw a t e r ：p hc h a n g e sf r o m6 7t o8 ，d od e c r e a s e sf r o m6 5t ol m g la f t e r 1 0d a y sm i x e d 、v i t hz v i t h ed e c r e a s er a t eo f h + a n dd i s s o l v eo x y g e na r e1 9 1 x l o 一 8 m o l ( l d ) a n d0 4 3 6 m g ( l d ) ，w h i c ha r e3 - 4t i m e sf a s t e rc o m p a r e dw i t hn oz v i t r e a t m e n t s u l f a t ea n dn i t r a t ec a nb e u s e da se l e c t r o na c c e p t e r sb ys o m et y p e so f m i c r o o r g a n i s mt od e g r a d eo r g a n i c s ：9 0d a y sa f t e rt r e a t e dw i t hs u l f a t e ，t h er e m o v a l r a t e so ft a r g e to r g a n i c sh e x a d e c a n o i ca c i d 、h e x a d e c a n o i ea l c o h o la r e1 9 0 1 a n d 5 3 7 0 ；w h e nt r e a t e d 、析t 1 1n i t r a t e t h er e m o v a lr a t e so ft a r g e to r g a n i c sh e x a d e c a n o i c a c i d 、h e x a d e c a n o i ca l c o h o la r e4 4 5 2 a n d2 3 4 8 t h eo v e r l y i n gw a t e rt r e a t e dw i t h s u l f a t ea n dn i t r a t ec a l la l s oa f f e c tt h ed e c r e a s er a t eo fd i s s o l v eo x y g e n ：o n i y0 0 9 3 、 o 10 8 r a g ( l d ) m u c hl o w e rt h a nt h a tm i x e dw i t hz v i b e c a u s eo fd i f f e r e n tp r i n c i p l ea n da p p r o a c ht od e g r a d eo r g a n i c s ，t h ee f f e c to f z v i 、s u l f a t ea n dn i t r a t et os e d i m e n ta n do v e r l y i n gw a t e ra r ev a r i e dt o o i np r a c t i c a l a p p l i c a t i o n s ，w ec h o o s et h et y p e so fi n - s i t ut r e a t m e n tm a t e r i a la c c o r d i n gt ot h e p o l l u t i o ns t a t u si ns e d i m e n t f i n a l l nac o s ta n a l y s i so fi n - s i r et r e a t m e n ts h o w s 血a t i n - s i t ut r e a t m e n ti sm u c h c h e a p e rt h a ne x s i t ut r e a t m e n t k e yw o r d s ：s u z h o uc r e e k ，s e d i m e n tc o n t a m i n a t e d ，o r g a n i ca n a l y s i s ，i n s i t u t r e a t m e n t v i i i 上海大学硕士学位论文 图形清单 图1 1 苏州河自鹤断面主要污染物浓度的历年变化 图12 苏州河浙江路桥断面主要污染物浓度的历年变化 图1 3 苏州河表层底泥c o d c r 的沿程分布 图1 4 受污染底泥综合整治技术框架 图1 5 受污染底泥易地处理处置流程 图2 1 苏州河底泥采样断面分布图 图2 2 索氏提取器 图2 3k d 浓缩管 图2 4 玻璃套管 图3 1 北新泾断面底泥g c m s 图谱 图3 2 古北路桥断面底泥g c m s 图谱 图3 3 武宁路桥断面底泥g c m s 图谱 图3 4 昌化路桥断面底泥g c m s 图谱 图3 5 苏州河表层底泥中多环芳烃( p a h s ) 的总量 图3 6 苏州河底泥中各种多环芳烃( p a h s ) 所占的百分比 图3 7 苏州河底泥中不同分子量组p a h s 的分布特征 图4 1 零价铁的加入对上覆水体p h 的影响 图4 2 零价铁的加入对上覆水体d o 的影响 图4 3 零价铁加入后上覆水体f e 2 + 和f e 3 + 的浓度 圈4 4 零价铁的加入对上覆水体的c o d c r 的影响 图4 5 零价铁处理后底泥g c m s 图谱 图4 6 零价铁的加入对底泥c o d c ，的影响 图4 7 硫酸盐、硝酸盐的加入对上覆水体口h 的影响 图4 8 硫酸盐、硝酸盐的加入对上覆水体d o 的影响 图4 9 硝酸盐加入后上覆水体硝酸盐的浓度 图4 1 0 硫酸盐、硝酸盐的加入对上覆水体c o d c ，的影响 “ “ j 耶 笛 西 刀 舶 刃 m 似 舶 即 埘 m 崩 脚 渤 艘 厕 棚 厕 上海大学硕士学位论文 表格清单 表l _ 11 9 9 6 1 9 9 8 年苏州河典型断面污染物平均含量 表1 2 苏州河底泥不同层位c o d c r 的含量 表1 3 苏州河底泥柱样c o d c ，的表层、峰值和背景含量 表1 4 苏州河底泥不同层位优先有机污染物平均含量及变化范围 表1 , 5 苏州河底泥柱样z 0 0 6 3 孔优先有机污染物含量 表1 6 苏州河底泥柱样z o l 3 1 孔优先有机污染物含量 表3 1 苏州河不同断面河水c o d c r 、b o d 5 含量 表3 , 2 苏州河不同断面底泥c o d c ，含量 表3 3 底泥中主要有机污染物及其在g c m s 所对应的保留时间 表3 , 4 各采样点底泥g c m s 图谱中不同峰面积范围中有机物的个数 表3 5 底泥中有机污染物的种类 表3 6 河水中各采样点有机污染物的种类 表3 7 几种p a h s 的e p a 标准以及在苏州河1 0 个断面底泥中的平均含量 表3 8 各河段表层沉积物中荧葸庇和芘苯并( a ) 芘 表3 9 苏州河表层底泥中优控p a h s 的平均含量及变化范围 表4 1 加入零价铁对底泥中有机物数量的影响 表4 2 加入零价铁后底泥中指标化合物含量的变化 表4 3 加入硫酸盐、硝酸盐对底泥中有机物数量的影响， 表4 4 加入硫酸盐、硝酸盐后底泥中指标化合物含量的变化 。 一 m 川 m 讲 埘 m 脚 写： m 椰 朋 朋 瑚 脚 棚 上海大学硕士学位论文 图41 l 硫酸盐处理后底泥g c m s 图谱 围41 2 硝酸盐处理后底澹g c ，m s 凰谱 l 6 8 6 8 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 竺渥 签名：摩坦 日期2 竺：壁 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：叠l 导师签名： i i 上晦大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 苏州河及其污染状况概述 1 1 1 苏州河的自然地理特征与历史变迁 1 1 1 1 自然地理特征 苏州河是长江三角洲冲积平原河网地区的感潮河流，又名吴淞江，是黄浦江 晟大的支流，也是上海的母亲河。其源头在东太湖的瓜泾口，经江苏省的苏州市 和昆山市后曲折东流，于青清的赵屯以北入上海市，流经青浦县及闵行、嘉定、 普陀、长宁、静安、闸北、虹口和黄浦区，在外白渡桥附近的黄浦公园汇入黄浦 江，全长1 2 5 k i n ，在上海境内为5 3 1 k m ，市区段约2 3 8 k m ，平均宽约7 0 m 。 苏州河在历史上曾经是太湖排水入海的主要通道，后日渐淤浅缩窄，成为黄 浦江的一条支流。由于流域内地形北高南低，受其影响，主要入汇支流多分布在 主河道北侧。上海境内北岸支流主要有顾浦、蕴藻浜、盐铁塘、封浜、新搓浦、 木渎港、真如港、彭越浦等，南岸支流主要有西大盈、东大盈、新通波塘、盐仓 浦、蟠龙港、华漕港、新泾港等。两岸支流纵横交错，为典型的平原网状水系。 苏州河沿途地势平坦，河道比降较小，从黄渡到河口的河底比降只有万分之 o8 5 。河道蜿蜒曲折，从赵屯至外白渡桥共有1 6 个“v ”字形弯道，其中市区段 就占了9 个。尤其是从凯旋路至恒丰路桥河段形成一个大凸湾，弯道曲率半径较 小，是苏州河曲折迂回最严重的河段。该段直线距离仅4 6 8 0 m ，实际河道长度却 达9 ，3 0 0 m ，弯曲系数达1 9 9 。由于河道比降小、弯道多，致使水流不畅，流速缓 慢，最大流速仅0 5 8 m s ，由北新泾排入苏州河的污水约需五六天时间才能最终泄 入黄浦江。 苏州河穿越上海市区中心，为中等感潮河流，潮流界在黄渡以上，潮区界在 青浦赵屯附近。潮型属于浅海河口不规则半日潮，平均2 4 小时5 0 分内有不等的 两个高潮位和两个低潮位。般夏季夜潮大于日潮，冬季曰潮大于夜潮。河口( 黄 埔公园) 多年平均高潮位3 1 2 m ，低潮位1 2 6 m ，平均潮差1 8 6 m ，历史最高潮位 上海大学硕士学位论文 出现在1 9 8 1 年9 月1 目，为5 2 2 m 。上游北新泾多年平均高潮位2 7 8 m ，低潮位 2 o o m ，平均潮差o 7 2 m ，历史最高潮位出现在1 9 9 1 年8 月7 日，为4 0 9 m 。 苏州河上游太湖瓜泾口多年平均流量为1 9 m 3 s ，但流经上海境内的黄渡多年 平均流量只有6 m 3 s ，减少了6 8 4 。黄渡以下由于工业废水、生活污水和支流 水量的大量汇入，特别是上世纪9 0 年代以后，苏州河市区段每天排入约7 0 万吨 的工业废水和4 6 7 万吨的生活污水( 合流量1 3 5 9m 3 s ，约占苏州河水量的6 2 ) ， 使河口( 浙江路桥) 多年平均流量增至2 2 m 3 s ，比黄渡增加7 2 7 i 2 ”。夏季上游农 田用水量高峰期，来水减少，若遇大潮讯，污水上溯加剧。因地表坡度缓和，以 及1 年中的大部分时间缺水，苏州河的排泄容量受下游水位的控制，旱季( 1 2 3 月) 较低的海平面，导致上游来水注入黄浦江比雨季还多。 苏州河流域为太湖流域的一部分，受东亚季风气候的控制，夏季多为东南风， 冬季为西北风。4 9 月气候温暖，1 0 3 月气温较低，年平均气温1 6 。年平均 降水量1 1 4 4 m m ，夏季的降雨量占全年的4 0 ，在5 8 月会发生大面积、持续时 间较长的暴雨，并可能引发洪涝灾害。 1 1 1 2 历史变迁 苏州河古称松江，北宋年间开始称为吴淞江，1 9 1 6 年以后将吴淞江市区河段 称为苏州河，1 9 4 9 年以后苏州河成为全河的通称。 唐代以前，松江是太湖下泄的主要河道。太湖流域在成陆过程中，由于排水 的需要，自然冲刷出主要排水干道，即东排水的松江、东北排水的娄河( 今浏河) 以及东南入海的东江( 它在唐代以后湮没，后由黄浦江替代) 。 古代吴淞江最早的正源出自今日江苏省吴江县以南的太湖口，下游自黄渡以 下经归江( 今虬江) 入海。据记载，东晋时河口在今北区火车站附近，南北朝时期( 公 元3 6 世纪) 吴淞江的河口段大约在今虹口区西部一带，唐代河口在今日江湾下 沙一线以东，北宋时河口己抵今复兴岛以东、高桥一带，河道随时间不断向东延 伸。古代吴淞江是一条河宽水深、水量大的河道，唐时河宽超过二十里，北宋时 河宽还有九里。随着东江和娄河的淤浅，使其成为太湖流域的入海主道。当时吴 淞江是重要的对外航道和饮用水源，渔业十分发达。渔民在松江下游设鱼障，捕 鱼虾。当时捕鱼方法是设簖捕鱼，即插竹列河中，以绳横拦，向岸张开两翼。竹 绳编成的栅栏，涨潮时设置在河中，落潮时鱼因竹栅阻拦而不能游出，被渔民捕 2 上海大学硕士学位论文 捞。这种情况称为“扈”，今日上海简称“沪”即由“扈”演变而来。可见上海与 吴淞江下游设簖捕鱼之间存在着深厚的渊源关系。 古代吴淞江河口非常宽阔，当涨潮时海水携泥沙入江，易在河口淤积。但在 唐末之前，淤积现象并不严重。唐代以后，随着海岸线向东淤涨，吴淞江河线不 断延伸，河身“蟠曲如龙”，有“五汇四十二弯”之称，流速减少，冲淤能力减弱。 宋代中期，吴淞江淤积日益严重，形成两头窄、中间宽的畸形河态。宋庆历二年， 在吴淞江上游重修了八十里长的吴江塘路。庆历八年又在吴江县东南原留着的一 个大缺口上建木桥，名利往桥，又名垂虹桥。堤与桥工程有利于国计民生，但吴 淞江原广阑的进水口为之分散柬狭，来水量逐渐减少，流速减慢，无力冲淤。河 口宽度由北宋时的九里淤变为五里、三里，宋、元、明三代虽不断疏浚吴淞江，“但 屡浚屡淤，不能经久，嘉定以南，华( 亭) 上( 海) 以北，一望平芜”，吴淞江于是逐 渐失去了太湖主要泄水河道的功能。 明初以前，黄浦( 当时尚未称为“江”) 一直是古吴淞江的一条支流，由外白 渡桥附近向北汇入吴淞江。但随着吴淞江的不断淤塞，明永乐年间先后实施了“引 淞入浏”，“疏范家浜，引浦入海”等一系列措施，形成“黄浦渐大，夺淞入海” 的局面。吴淞江下游经改造入苏州河今道，由外白渡桥入黄浦江，吴淞江终于演 变成黄浦江的支流。清末为吴淞江铺设了石砌护岸，束窄和稳定的河床。可以认 为，在1 5 2 2 年( 明嘉靖元年) ，距今4 0 0 多年前，黄浦江水系已全面形成。 1 1 2 苏州河水质污染历史与近况 1 1 2 1 苏州河水质污染历史 苏州河的水质原本清澈见底，是水产品种繁多、渔业兴盛之地，松江鲈鱼曾 久享盛名。1 9 1 1 年兴建于苏州河恒丰路桥附近的上海第一座水厂即以清洁的苏州 河水为水源。但是，从1 9 2 0 年起，随着上海城市规模的迅速扩大，苏州河两岸工 厂林立，人口剧增，大量的工业废水和生活污水不经处理直接排入苏州河，导致 河流水质不断恶化。每逢夏季高温时期，苏州河市区段出现季节性的水体黑臭现 象，某些重金属含量超过饮用水标准几十倍。1 9 2 8 年，闸北水厂被迫迁移至军工 路现址，改以黄浦江为水源。闸北水厂的搬迁可视为苏州河水质恶化，导致影响 饮用的一个标志。 上海大学硕士学位论文 1 9 4 9 年春，苏州河中山西路的监测资料表明，b o d 达1 7 m l ，n h 4 + - n 达 4 5 7 m g l ，均已超过国家地面水v 类标准。1 9 4 9 年后，由于在苏州河畔及其支流 上兴建北新泾、彭浦、桃浦、安亭等工业区，一些重污染行业如化工、印染、棉 纺、造纸、制革、食品、制药等纷纷兴起，同时市区苏州河两岸居民也猛增至3 0 0 万，使苏州河水质污染日趋严重，污染范围逐年上溯：1 9 5 6 年污染带影响到北新 泾，1 9 6 4 年扩展至华漕，1 9 7 8 年己直达青浦的白鹤、赵屯【3 】。此后，苏州河在上 海境内全部遭受污染，市区段水质远劣于国家地面水v 类标准，终年黑臭，成了 一条名副其实的臭水浜。 1 1 2 2 近年来苏州河的水质污染状况 根据上海市水文站1 9 8 l 1 9 9 5 年间苏州河干流水质的监测资料，苏州河各河 段中d o 含量普遍偏低：没有国家地面水标准中的i 类水，仅1 9 8 2 年、1 9 8 3 年、 1 9 8 4 年出现i i 类水，从1 9 9 1 1 9 9 5 年，【类水已基本消失，均在类水以下； d o 污染最严重的是1 9 9 5 年，劣于v 类水河段长2 7 4 k m ，占评价河长的5 1 6 。 苏州河c o d m n 污染较严重，且有上升之势：从1 9 8 1 1 9 9 5 年已没有i 、i i 类水， 类水仅1 9 8 1 1 9 8 4 年、1 9 8 8 年和1 9 8 9 年出现，其余年份均在类以下，占评 价年份的6 0 ；污染最重的是1 9 9 2 年和1 9 9 4 年，劣于v 类水河段长均于3 7 5 k m ， 占评价河长的7 0 6 。总的来说，b o d 5 污染比c o d m 污染轻，但亦呈上升趋势： i i 、类水逐年减少，类以下逐年增加；污染较严重的是1 9 9 2 年和1 9 9 4 年， ， 均在v 类水以下，其中劣于v 类的河段长均达2 7 4 k m ，占评价河长的5 1 6 ；其 次是1 9 9 3 年和1 9 9 5 年。苏州河n h 4 + - n 含量一直较高：i i 、m 类水逐年减少，1 9 8 5 年以后均在类以下；n r 4 * - y 污染最严重的是1 9 9 2 年，各河段均劣于v 类，占 评价河长的1 0 0 n 。 从沿程分布来看，苏州河的水质污染呈现从上游到下游逐渐加重的趋势，特 别是进入城区后，自华漕断面起，污染程度明显加重。表1 1 列出了苏州河各主要 监测断面1 9 9 6 年、1 9 9 7 年和1 9 9 8 年污染物平均含量。由表1 1 可见，1 9 9 6 年苏 州河水质污染以市区河段武宁路桥和北新泾断面最为突出，其c o d c ，、b o d 5 、 n h 4 + - n 等水质指标均远劣于国家地面水v 类标准，平均超标2 3 倍，d o 严重亏 损，水体基本上处于缺氧状态；而靠近河口的浙江路桥断面，因受黄浦江潮水的 稀释影响，水质污染程度有所缓解，但各项指标仍然劣于国家地面水v 类标准， 4 上海大学硕士学位论文 平均超标1 倍左右：上游黄渡、白鹤断面的水质较好，除c o d c ，、n l - h + - h i 仍劣于 v 类标准外，其余指标均在v 类标准范围内。可见1 9 9 3 年底苏州河污水合流一期 工程投入运行后，苏州河水质虽然有了一定程度的改善，但市区河段水体黑臭问 题并未得到根本解决。自19 9 6 年起，上海市政府为了改善上海水环境的整体形象， 消除困扰多年的苏州河水体黑臭现象，开展了声势浩大的苏州河水环境综合整治 工作，因而1 9 9 7 年和1 9 9 8 年苏州河的水质开始出现比较明显的改善口】。与1 9 9 6 年相比，c o d c 。显著下降，其含量在各断面均未超过v 类标准，b o d 5 、n h 4 + - n 和d o 也有一定程度的改善。 表1 11 9 9 6 1 9 9 8 年苏州河典型断面污染物平均含量( m g r l ) t a b l e 1 1t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o n so f p o l l u t a n t sa tt y p i c a lc r o s s - s e c t i o n si ns u z h o uc r e e k d u r i n g1 9 9 6 4 1 9 9 8 从时间进程来看，苏州河上游水质虽然污染程度较低，但一直呈持续恶化态 势，而下游水质在经历了多年的严重污染后，近年来逐步趋于好转。根据1 9 8 1 2 0 0 0 年间苏州河上游白鹤断面和下游浙江路桥断面水质监测资料的对比分析( 图 1 1 和图1 2 ) ，苏州河上游白鹤断面2 0 世纪8 0 年代水质总体较好，主要污染指标 c o d m 。、b o d s 和d o 值的指标均在i i i 类水之间，n h 4 + - n 的浓度除个别年份 外，一般也在v 类水范围内。9 0 年代上游水质明显变差，污染逐年加重，c o d m 。、 5 上海大学项士学位论文 b o d 5 的浓度上升以及d o 值的下降) 至i 类水，n h 4 + _ n 更是远劣于v 类水标 准。与此相反，苏州河下游浙江路桥断面从8 0 年代到9 0 年代中期，水质污染一 直相当严重，c o d m 。、b o d 5 、n t h + 一n 、d o 等污染指标均远劣于v 类水，超标l 8 倍，水体溶解氧严重亏损，出现黑臭现象，反映了两岸工业废水和生活污水排放 对苏州河水质的突出影响。近年来，随着苏州河污水合流一期工程和苏州河水环 境综合整治一期工程的开展，下游断面水质出现了明显的改善趋势，c o d m 。、b o d 5 和n h 4 + - n 的浓度均有不同程度的下降，d o 值有所上升。可见，苏州河下游市区 河段的水污染治理己取得初步的成效，但是苏州河上游水质的持续恶化，提醒我 们要彻底改善苏州河的水质，不但要加强本市的污染源治理，同时还要加强苏州 河流域上游的协调，只有结合太湖流域水环境的综合整治，苏州河的水质才能得 到根本改善。 图1 1 苏州河白鹤断面主要污染物浓度的历年变化 f i g 1 1 a n n u a lc o n c e n t r a t i o n v a r i a t i o n so f m a i n p o h u t a n t sa t b a i h e 图1 2 苏州河浙江路桥断面主要污染物浓度的历年变化 f i g 1 2 a n n u a lc o n c e n t r a t i o nv a r i a t i o n so f m a i np o l l u t a n t sa t z h e j i a n g l u q t a o 6 上海大学硕士学位论文 综上所述，苏州河己经是终年黑臭难闻，成为一条远近闻名的污水浜，不仅 严重影响了市民的日常生活和健康，而且极大的损害了上海国际大都市的形象。 苏州河已经成为我国污染历史最长、污染程度最严重、治理经费投资最大的城市 河流。因此，综合整治苏州河水环境，重塑城市整体形象，成为上海可持续发展 过程中迫切需要解决的重大问题；而且，其成功的整治经验，对我国各地正在进 行的城市河流污染治理具有示范和借鉴意义【”。 1 2 苏州河底泥有机污染状况 在河水一底泥体系中，底泥是各种有机污染物积累富集转化的场所，底泥含 污染物的程度可以间接反映河水的污染程度，因此，底泥的污染状况是全面衡量 水质的重要因素【6 】。 在水体治理过程中，随着各种水体外污染源逐步得到控制，底泥中累积的大 量有机污染物，通过与上覆水体间的物理、化学和生物交换作用，会对上覆水体 产生二次污染。底泥就会逐渐从污染物的“汇”转变为污染物的“源”，成为对 河流的二次污染、影响河流水质的重要因素，对水体、人类健康和生态环境构成 潜在的或现实的危害【7 】。 据1 9 9 6 年末的实地采样，苏州河市区段受到污染的黑色底泥平均厚度约在 1 5 m 左右，其主要的污染为有机污染；污染层中c o d c ，最高可达3 3 ，0 0 0 1 3 0 ，0 0 0 m 【g k g t ”。这是苏州河水环境治理，市区达到v 类水的关键问题之一。 多年污染物的排放致使污染物质与自然沉积的泥沙一起淤积在河床上，形成 很厚的污染层。以有毒有害污染物( p o p s ) 、多环芳烃( p a h s ) 、有机氯代物( 象p c b s ) 等为例，它们的水溶性和蒸气压都比较小，容易被水中悬浮颗粒和沉积物所吸附， 底泥中该类有机污染物的含量远大于其在水中的含量。所以，对苏州河底泥中的 有机物进行全面系统分析和调查是迸一步深化苏州河治理所必需的 9 1 。 1 2 1 苏州河底泥中有机污染的研究概述 地表水环境中有机污染物主要包括耗氧性有机污染物和难降解有机污染物， 其中能导致水体黑臭的有机污染物主要是耗氧性有机污染物。耗氧性有机污染物 是指那些在自然环境中能被微生物在短期内降解为二氧化碳、水、硝酸盐、氨、 有机酸、醇等简单化合物的有机物质，主要来源于生活污水和工农业排污，可用 7 上海大学硕士学位论文 五日生化需氧量( b o d 5 ) 、高锰酸钾指数( c o d m 。) 和化学需氧量( c o d c r ) 来表示。 由于b o d 5 所代表的耗氧性有机污染物非常容易降解，基本上在水中就己大部分 分解，因而这一指标在评价底泥耗氧有机污染程度上并没有太多的实际意义。 c o d m 。和c o d c 。均是用化学氧化剂( k m n 0 4 、k 2 c r 2 0 7 等) 氧化有机物所需消耗的 氧量，其中c o d c ，所代表的耗氧性有机污染物含量更高，因此为了充分反映底泥 的耗氧有机污染程度。 下面是1 9 8 9 1 9 9 6 年间对苏州河底泥中的耗氧性有机污染物的研究结果【5 】。 1 2 1 1 含量水平 表1 2 苏州河底泥不同层位c o d c ，的含量( m g k g ) t a b l e 1 2c o n t e n to f c o d c ri nd i f f e r e n ts e d i m e n tl a y e r so fs u z h o uc r e e k ( m g ，k 曲 根据底泥柱样( 长为2 1 0 c m ) 样心剖面的野外现场观察，苏州河底泥具有十分 明显的三段式层序结构，一般包括顶部流动浮泥层，中部黑色粉砂质泥层以及底 部灰黄色泥层。表1 2 列出了苏州河底泥不同层位c o d c r 的含量变化范围及其平 均值。由表可见，苏州河底泥中的顶部浮泥层和中部黑泥层c o d c ：的含量远远高 于底部黄泥层，表明其耗氧性有机污染相当严重。其中浮泥层c o d c r 的变化范围 较小，一般在1 5 ，2 9 0 2 1 ，9 4 0 m g k g 之间，为黄泥层的l 2 倍；而黑泥层c o d c ， 的变化范围较大，一般在1 0 ，5 4 7 4 1 3 2 ，2 5 4 m g k g 之间，为黄泥层的1 1 0 倍。值 得注意的是，浮泥层c o d c ，的平均含量比黑泥层低，这可能与浮泥层易于再悬浮， 与上覆水体的交换比较频繁，因而好氧性有机污染物降解得较快有关。显然，具 有较高c o d c 。的黑泥层对苏州河水体的耗氧性污染程度远甚于浮泥层。 1 2 1 2 沿程分布和垂直分布 将苏州河市区段以桥为界划分为1 5 个主要河段作为采样点，这十五个采样点 分别是外摆渡桥、四川路桥、河南路桥、福建路桥、浙江路桥、西藏路桥、恒丰 路桥、长寿路桥、昌化路桥、江宁路桥、西康路桥、武宁路桥、中山路桥、古北 路桥、北新泾桥、沪杭铁路桥。由图1 3 可以看出，从外摆渡桥到北新泾桥，苏州 河市区各河段表层底泥的c o d c ，含量均高于上游赵屯、黄渡等参照点的相应值， 上海大学硕士学位论文 表明整个市区河段底泥均已形成耗氧性有机污染。但不同河段有机污染程度存在 较大差异，其沿程分布呈不规则的波状起伏，在某个河段出现明显高值。其中， 以西藏路桥一恒丰路桥河段底泥的c o d c r 含量最高，超过5 0 ，0 0 0 m g k g ，分别是 苏州河黑泥层平均含量的2 倍和黄泥层平均含量的6 倍，说明该河段底泥有机污 染十分严重。此外，昌化路桥一江宁路桥河段和古北路桥一北新泾桥河段底泥的 c o d c 。含量也很高，均已超过3 0 ，0 0 0 m g k g 。不难看出苏州河底泥耗氧性污染比较 严重的河段主要有：西藏路桥一匿丰路桥、昌化路桥一江宁路桥、武宁路桥一中 山路桥、古北路桥一北新泾。 图1 3 苏州河表层底泥c o d c r 的沿程分布 f i g 1 3 l o n g i t u d i n a ld i s t r i b u t i o no f c o d e rc o n t e n t s i ns u r f a c es e d i m e n t o f s u z h o u c r e e k 苏州河底泥c o d c ，的垂直变化具有典型的峰值分布特征：即样心底部c o d c r 的含量较低：中部含量较高，出现明显的富集；而表层含量又趋于降低。这一峰 值分布为顶部黑色淤泥层和底部黄色河道自然沉积层为c o d c ，的低值段，而中部 黑色粉沙质泥层为其高值段。 同时c o d e ，的分布与河道地理环境有关，c o d c r 的峰值含量在弯道和支流河 口中较高，而直道的情况则比较复杂，一般来说，两岸l o r e 以内河段底泥的耗氧 性污染程度相对比较严重。表1 3 列出了对苏州河若干河段的柱状取样的测量结 果。由此可见，苏州河底泥的耗氧性污染程度可能主要与河段的空间地貌部位有 关口1 。 上海大学硕士学位论