PFU法快速监测高碑店污水处理工程对北京通惠河水质的影响

北京高碑店污水处理厂 翟家骥 邵永怡
中国科学院动物研究所 许木启

1　前言

　　随着环境保护和环境监测科学的迅速发展，水质的生物监测日益受到广泛重视，特别是利用水体微生物群落的种类和数量组成的变化研究生态环境的变化和控制管理方法越来越受到广泛的关注。极其丰富的原生动物所形成的聚合体组成了水生生态系统中完整的生态单元，许多原生动物对水质状况和水质污染的敏感性而被人们用作指示生物，通过它们的结构与特征的变化，及时了解和掌握水体的污染和清洁情况。
　　本文采用PFU(Polyurethane Foam Unit—聚氨酯泡沫塑料块)人工基质方法，通过原生动物1天的群集速度(功能参数)及其群落结构的有关参数(种类组成、个体丰度、生物量和多样性指数)，结合水质分析资料，综合评价北京高碑店污水处理厂(日处理污水50万吨)二级处理出水排放对通惠河水环境质量影响的效果，为通惠河水质改善和综合治理提供科学依据。

2　材料与方法

　　通惠河位于北京东郊，一直是北京的一条主要排污河道。过去，大量工业废水和生活污水通过各明渠和暗沟排入河中，造成了严重污染。高碑店污水处理厂的建成运行，对于改善通惠河水质和提高沿河两岸人民的健康水平发挥了重要作用。监测站点选择自高碑店原污水河段至通惠河会入北运河的入口，并选择通县北关附近较干净的水体——温榆河作为对照站点。共设溢流口、高碑店闸、双桥、东关、温榆河五个监测站点。
　　实验采用5.5×6.5×9.5cm的PFU人工基质块，在各站点水下约20cm处分别悬挂两块，24小时后取回，用食品袋包装带回实验室在显微镜下进行活体种类观察鉴定。另于各站点取表层1升水样，现场用鲁哥氏试剂固定，于实验室静沉4O小时后浓缩定容至3Oml；用定量吸管吸取O.lml注入O.lml计数框中，在显微镜下以10×30之放大倍数计数3次后取平均值。按下列公式换算成单位体积中的个体数量：

　　　　N=(VS×n)/(V×Va)

　　式中N为1升水中原生动物的个体数(个/L)；V为采样体积(L)；Vs为沉淀体积(ml)；Va为计算体积(ml)；n为计算数所得的个休数。同时计算多样性指数：

　　　　d=(S-1)lnN

　　式中d为多样性指数；S为种类数；N为个体数。d值的高低表明种类多样性的丰富与贫乏，由此可反映水质的优劣程度。同时结合理化指标对以上实验结果进行分析。

3　结果与分析

　　3.1　　5个站点理化指标的变化
　　通惠河——温榆河5个站点水体中污染物浓度及其它理化指标的变化见表1。从表1中可以看出，5个站点对PH值差异不大，均在7.74—8.06间；与其它4个站点相比，温榆河对照站点具有最高大溶解氧分布和较低的污染物浓度。原污水河段站点水质黑臭，溶解氧仅为1.53mg/L，各种污染物浓度均明显高于其他站点。由高碑店闸向下游至通县东关的3个站点，溶解氧增高；污染物浓度下降显著。
　　3.2　　各采样站点原生动物种类组成和群集速度
　　原生动物的种类和群集速度均与水质状况密切相关。在溢流口，仅发观3种耐污的鞭毛虫。其它几个站点，发现的种类均达到十几种至数十种，如双桥站点发现十九种。温榆河站点高达37种，且种类丰富多样，不仅有为数较多的广步型种类，如小口钟虫、吸管虫等，而且还发现一些分布在较干净水体的种类，如单鞭金藻、匣壳虫、砂壳虫等。同样，严重污染的水域中，原生动物的群集速度亦很低，随着水质的清洁程度提高，原生动物的群集速度亦迅速提高。溢流口24小时内仅群集了3种耐污鞭毛虫。而通惠河沿岸的站点，如24小时内，双桥站点群集了19种，东关站点群集了33种，对照站点温榆河群集了37种。
　　3.3　　各采样站点d值的变化
　　原污水河段d值仅为O.26，而高碑店闸和双桥两站点d值骤然上升至1.97和1.84。东关和温榆河站点则分别高达3.07和3.93。这与水体被污染的程度有关。原污水河段中有机物含量高，污染严重，d值很低，说明水生群落很少。自高碑店间至东关和温榆河，水体质量逐渐提高，有机污染物含量迅速下降，水生群落亦显示出丰富多样性。
　　3.4　　个体数量和生物量的变化
　　各站点的原生动物个体数量和生物量的分布密切涉及到不同河段的水体质量(见图3和图4)。原污水河段的个体数量为2000个/L，生物量为0.31mg/L，均是5个站点中最低的。优势种群主要是高度耐污的眼虫和滴虫，较少发现纤毛虫种类的个体，主要是该处污染物浓度高，毒性大，抑制了原生动物的生长繁殖。而从高碑店闸至东关的3个站点，原生动物种类、个体数量和生物量均大幅度上升。其中在东关站点，纤毛虫类的钟虫、累枝虫、斜管虫、珍珠映毛虫等密度很高，均是优势种群，生物的个体数量和生物量分别达到34，000/L和1.23mg/L。这是由于污水经高碑店污水处理厂处理后，产生了低毒性的洁净水排入通惠河，使河水得到净化，有机污染物含量明显减少，加之水含有一定量的氮和磷，有利于藻类等的生长，这就为纤毛虫类原生动物的生长提供了丰富的饵料，有利于其生长繁殖，从而增加了个体丰度和生物量。

4　结论

　　4.1　　通惠河4个站点PFU原生动物各参数与不同河段的水质状况密切相关，并证明与理化指标所反应的水质趋势基本一致。表面高碑店污水处理厂运行以来由于稳定达标的二级出水的持续排入，通惠河水质已得到明显的改善。高碑店污水处理厂的运行对改善通惠河水质，促进河流净化效能方面发挥了非常重要的作用。
　　4.2　　此项研究证实了PFU方法在监测水体水质的应用上，显示了快速准确和简便易行等诸多优点。今后可结合其它水生生物指标和理化指标的监测，使水质监测工作更全面地反映污水处理厂的作用力和河流水体的生态状况。
　　4.3　　应继续强化和提高通惠河的自净能力，结合采取清淤、污水污泥综合利用等措施，以促进河流水相和陆相环境质量的进一步改善，加速河流水生生态系统的恢复进程。