Evaluation of water quality before and after treatment at Gongye River and Xiaozhai River in Shanghai
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摘要: 针对上海市普陀区工业河、小宅浜治理前后水质进行评价.对河道水体中溶解氧、浊度、硝态氮、叶绿素a和浮游动物种群密度等5项指标进行单因子变化趋势分析；选取总磷、氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量及五日生化需氧量共5项指标进行水质灰色关联度分析.结果表明：两条河道中溶解氧和浊度在治理前后并无明显变化；硝态氮浓度在治理后先降低后升高；叶绿素a浓度显著升高；浮游动物种类及密度有所上升；灰色关联分析显示，两条河道水质在治理前接近Ⅴ类，而在治理后的短期内均曾达到Ⅰ类，但随后又有所回落并稳定在Ⅳ类.Abstract: The water quality of Gongye River and Xiaozhai River in Putuo District of Shanghai before and after treatment were evaluated in this study. Single factor trend of dissolved oxygen, turbidity, nitrate nitrogen, chlorophyl a, and population density of zooplankton in these two rivers were analyzed; in addition, grey correlation analysis was conducted with total phosphorus, ammonia nitrogen, permanganate index, chemical oxygen demand, and five-day biochemical oxygen demand. The results showed no obvious changes in dissolved oxygen and turbidity before and after treatment. The concentration of nitrate nitrogen decreased initially after treatment. The concentration of nitrate nitrogen decreased initially after treatment, but increased thereafter, meanwhile, the concentration of chlorophyl a rose significantly after treatment. There's an increase in both species and densities of zooplankton with treatment. The grey relational analysis indicated that the water quality of the two rivers was close to Class Ⅴ before treatment, reached Class Ⅰ in the short term directly after treatment, and eventually stabilized at Class Ⅳ.
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Key words:
- river regulation /
- water quality evaluation /
- grey relation
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图 1 工业河、小宅浜溶解氧及浊度变化
Fig. 1 Variations in dissolved oxygen and turbidity at Gongye River and Xiaozhai River
图 2 工业河、小宅浜硝态氮浓度变化
Fig. 2 Variations in nitrate nitrogen at Gongye River and Xiaozhai River
图 3 工业河、小宅浜叶绿素a浓度变化
Fig. 3 Variations in chlorophyl a at Gongye River and Xiaozhai River
图 4 工业河(a)、小宅浜(b)浮游动物种群密度变化趋势
Fig. 4 Variations in zooplankton population density at Gongye River (a) and Xiaozhai River (b)
表 1 工业河、小宅浜治理工程概况
Tab. 1 Summary of the treatments at Gongye River and Xiaozhai River
工程措施 工业河 小宅浜 实施情况 时间节点 实施情况 时间节点 截污工程 封堵1个, 截污4个 2016.12 封堵11个, 改排管道2个, 截污9个 2016.12 督促企业纳管 - - 1家企业, 6个排放口 2016.12 清理底泥 5 150 m3 2015.12 1 736.71 m3 2017.06 生态浮床 - 2017.06 1 474 m2, 覆盖度20%, 生物基4 532 m2 2017.06 曝气装置 4套微孔曝气装置、6套喷水式曝气装置 2017.06 2套微孔曝气装置、4套喷水式曝气装置 2017.06 固定化微生物培养器 1套固定化微生物培养器 2017.06 1套固定化微生物培养器 2017.06 堤岸生态处理 长度1 738 m 2017.06 - - 
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表 2 水质理化指标及浮游动物监测设备或测定方法
Tab. 2 Detection equipments or methods for physical and chemical indexes of water quality and zooplankton
监测指标 监测设备或监测方法 溶解氧(DO) HACH便携式溶氧仪 浊度(TD) HACH2100Q浊度仪 总磷(TP) 钼酸铵分光光度法 总氮(TN) 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 硝酸盐氮(NO$_{3}^{-}$-N) 紫外分光光度法 氨氮(NH$_{4}^{+}$-N) 纳氏试剂光度法 叶绿素a(Chla) 分光光度法 化学需氧量(COD$_{\rm Cr})$ 快速密闭催化消解法(含光度法) 高锰酸盐指数(COD$_{\rm Mn})$ 酸性高锰酸钾法 五日生化需氧量(BOD$_{5})$ 稀释接种法(GB11892--89) 浮游动物 《水和废水监测方法(第四版)》, 浮游生物的测定
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表 3 各级评价标准标准化
Tab. 3 Standardized values for evaluation criteria
水质等级(GB3838-2002) TP NH$_{4}^{+}$-N COD$_{\rm Mn}$ COD$_{\rm Cr}$ BOD$_{5}$ Ⅰ 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 Ⅱ 0.789 0.811 0.846 1.000 1.000 Ⅲ 0.526 0.541 0.692 0.800 0.857 Ⅳ 0.263 0.270 0.385 0.400 0.571 Ⅴ 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
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表 4 工业河各指标标准化
Tab. 4 Standardization of indexes for Gongye River
月份 TP NH$_{4}^{+}$-N COD$_{\rm Mn}$ COD$_{\rm Cr}$ BOD$_{5}$ 3 0.202 0.037 0.199 0.462 0.168 4 0.579 0.146 0.442 0.000 0.782 5 0.463 0.826 0.000 0.367 0.367 6 0.118 0.000 0.415 0.081 0.571 7 0.461 0.653 0.748 0.962 0.000 8 0.814 0.272 0.460 0.921 0.305 9 1.000 1.000 0.406 1.000 1.000 10 0.000 0.356 0.867 0.761 0.887 11 0.829 0.337 1.000 0.653 0.964
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表 5 工业河各指标权重
Tab. 5 Weights of indexes for Gongye River
月份 TP NH$_{4}^{+}$-N COD$_{\rm Mn}$ COD$_{\rm Cr}$ BOD$_{5}$ 3 0.238 0.382 0.126 0.119 0.134 4 0.169 0.392 0.113 0.249 0.077 5 0.266 0.126 0.225 0.212 0.171 6 0.247 0.379 0.097 0.191 0.086 7 0.316 0.267 0.117 0.025 0.274 8 0.146 0.471 0.155 0.037 0.191 9 0.214 0.079 0.478 0.029 0.200 10 0.403 0.367 0.073 0.080 0.078 11 0.168 0.518 0.071 0.153 0.090
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表 6 工业河3月份灰色关联系数
Tab. 6 Grey relational coefficients of Gongye River in March
水质等级(GB3838-2002) TP NH$_{4}^{+}$-N COD$_{\rm Mn}$ COD$_{\rm Cr}$ BOD$_{5}$ Ⅰ 0.385 0.342 0.384 0.482 0.375 Ⅱ 0.460 0.393 0.436 0.482 0.375 Ⅲ 0.606 0.498 0.503 0.596 0.420 Ⅳ 0.891 0.682 0.729 0.890 0.553 Ⅴ 0.712 0.930 0.715 0.520 0.749
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表 7 工业河水质灰色关联分析法评价
Tab. 7 Grey relational analysis for Gongye River
月份 关联度 评价等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 3 0.379 0.422 0.526 0.745 0.778 Ⅴ 4 0.427 0.486 0.610 0.711 0.721 Ⅴ 5 0.466 0.536 0.611 0.697 0.631 Ⅳ 6 0.374 0.416 0.514 0.732 0.836 Ⅴ 7 0.503 0.607 0.723 0.586 0.610 Ⅲ 8 0.484 0.565 0.625 0.816 0.573 Ⅳ 9 0.740 0.691 0.631 0.698 0.438 Ⅰ 10 0.469 0.536 0.666 0.708 0.703 Ⅳ 11 0.593 0.650 0.709 0.720 0.493 Ⅳ
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表 8 小宅浜水质灰色关联分析法评价
Tab. 8 Grey relational analysis for Xiaozhai River
月份 关联度 评价等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 3 0.392 0.435 0.546 0.672 0.808 Ⅴ 4 0.435 0.461 0.561 0.770 0.719 Ⅳ 5 0.430 0.471 0.526 0.703 0.757 Ⅴ 6 0.433 0.489 0.576 0.631 0.782 Ⅴ 7 0.726 0.705 0.667 0.582 0.450 Ⅰ 8 0.484 0.550 0.675 0.650 0.690 Ⅴ 9 0.739 0.762 0.687 0.603 0.417 Ⅱ 10 0.450 0.477 0.580 0.730 0.703 Ⅳ 11 0.612 0.649 0.690 0.696 0.530 Ⅳ
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