污水再生利用的跟踪监测研究

徐 林
（中国市政工程华北设计研究院，天津 300074）

1 概述

　　城市污水再生回用景观环境在我国刚刚起步，目前还缺乏这方面的工程性实践经验，我们不仅在人体健康研究方面缺乏足够的技术支持，在对土壤和地下水的环境影响方面更缺乏足够的研究支持。我国地域辽阔，环境条件复杂，因此一时一地的研究不足以说明问题，只有使用标准的各方持之以恒地进行跟踪研究，才能获得令人信服的数据，进一步完善标准的准则体系，从而更好地指导实践活动。因此有必要鼓励使用标准各方对利用再生水的景观河道、湖泊和水景的水质，底质以及回用地的大气，地下水进行跟踪监测研究，及时发现回用中的问题，为以后的深入研究提供基础资料，积累我国在景观环境回用方面的经验。
　　2003年初，国家标准化管理委员批准发布了《城市污水再生利用 景观环境用水水质》国家标准，为城市污水的景观回用实践提供了技术支持。本文是在《城市污水再生利用 景观环境用水水质》国家标准的基础上提出的一套跟踪监测规范，作为标准准则体系的补充，还需要不断地加以完善，使城市污水再生利用有一套完整的跟踪监测系统。

2 跟踪监测

2.1 本底监测
　　再生水回用之前应对回用场地或场地附近背景值进行监测，包括地表水、大气、地下水、土壤的本底监测。其数据可代表该地自然本貌，这些数据将与回用工程建成后的监测值比较，以便考察再生水作为景观环境用水对周围环境是否产生污染或者污染程度。
2.2 景观水体的水质监测
　　根据目前我国的实际情况，作为再生水水源的城市污水往往含有比例偏高的工业废水、成分复杂，且再生水本身已承载了一定的污染，再作为景观环境用水，其自净能力较差，所以对这样的景观环境用水进行水质监测，特别是监测与河湖富营养化密切相关的营养盐指标，可及时掌握水体水质现状与变化，及时发现问题并采取相应的措施，保证水体的观赏性功能。
2.2.1 监测项目
　　监测项目为pH值、化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD₅）、悬浮物、浊度、氨氮、总氮、总磷、溶解氧、粪大肠菌群、余氯、色度12项以及选择控制项目。监测项目取《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）表1，增加了控制和研究中必要的水质常规指标COD，评价水质时，COD标准值参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准A标准。选择控制指标根据各地情况从标准的表2中筛选。
2.2.2 采样频率
　　采样频率确定是遵循“以最低的采样频次，取得最有代表性样品”的原则，既要反映水质状况，又要切实可行，考虑到再生水的特殊性，确定采样频率为一月一次，全年不少于12次。
2.2.3 采样点的确定
　　采样点可为回用地的进水口、出水口及其它有代表性的点（水质特性在水平方向未呈现明显差异时，可在水的最深位置以上布设—个采样点），回用场地地形较复杂的考虑增设。选定的采样点应在地图上标明准确位置，在岸边设置固定标志。同时，用文字说明采样点周围环境的详细情况，并配以照片。这些图文资料均存入档案。采样点一经确认即不得任意变动。确需变动时，需经主管部门同意，重作优化处理与审查确认。
2.2.4 水样的采集与保存
　　水质采样方法与样品保存应符合国家《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91-2002）。
2.2.5 监测分析方法
　　监测分析方法优先选用国标规定的方法，也可采用ISO方法体系等其它等效分析方法，但应经过验证合格，其检出限、准确度和精密度应能达到质控要求。
2.3 景观水体的底质监测
　　当前水环境管理通常集中在水质上，往往忽略底质的影响，事实上景观环境水体沉积物中的有机物、重金属污染物等微量有毒物质通过直接沉淀或与沉淀颗粒相结合，在底质中可积累到相当水平，当在自然或人为作用下环境条件发生改变时，底质中的污染物会释放出来，再次污染水体。底质是否受污染和污染程度还间接指示了水体的水质变化情况。同时，底质还是许多水底生物及浮游生物幼体的栖息地，底质中的有毒物质如果在食物链中累积，还会对动物和人类的健康产生负面影响。此外，底质中的有毒有害物质会在周围的土壤和地下水含水层中迁移，引起土壤和地下水的污染问题。因此，底质的二次污染不可忽视，有必要对其进行跟踪监测，
2.3.1 监测项目
　　监测项目分为必测项目（砷、汞、铬、铅、镉、铜、锌、镍、总氮、总磷、pH值、有机质）12项和选测项目（有机氯农药、有机磷农药、苯并芘、石油类、多氯联苯、多氯代二苯并二恶英/多氯代二苯并呋喃）6项。监测项目的选取参考了《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91-2002）中的底质监测项目、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的污泥控制标准部分的污泥农用时污染物控制标准及国外相关标准和技术规范，结合了再生水的特殊情况，同时也考虑到我国现阶段的底质监测水平与监测能力较低，对监测实施可行性的限制。
　　其中，必测项目为有毒有害的重金属、以及反映底质有机污染的有机质。pH值则是底质的重要指标，不仅与底质的氧化还原状态密切相关，还可能对水体产生影响。此外，我们还另增加了与再生水富营养化关系密切的营养盐指标总氮和总磷。经过一定时期的积累，底质中的氮磷负荷往往较高，有可能在某个季节或时期对水体富营养化发挥作用，结合相应采样点水质的监测数据，有助于了解和研究底质中营养盐的行为，控制水体富营养化的内负荷。
2.3.2 采样频率
　　由于底质比较稳定，受水文、气象条件影响较小，故采样频率远较水样低，一般为一年一次。
2.3.3 采样点的布设
　　底质采样点的设置原则与水质采样点相同，其位置应尽可能与水质采样点相重合，以便于将沉积物的组成及其物理化学性质与水质监测情况进行比较。水质采样点正下方无法采样时，可略作移动，移动的情况应在采样记录表上详细注明。底质采样点应避开底质沉积不稳定及水草茂盛、表层底质易受搅动之处。
2.3.4 样品的采集与保存
　　（1）采样量
　　底质样品采集量视监测项目、目的而定，一般为1～2kg，一次的采样量不够时，可在周围采集几次，并将样品混匀。如样品不易采集或测定项目较少时，可予酌减。
　　（2）采样方法
　　在较深水域一般常用筒式采样器或蚌式采样器采样。在浅水区或干涸河段用塑料勺或金属铲等即可采样。
　　（3）采样的注意事项
　　底质样品的采集应与水质采样同步进行，采样前，采样器应用水样冲洗，采样时应避免搅动底质。详细记录采样时间（年、月、日、时），采样点位置（用图标出），采样方法（使用采样器名称、型号、采样使用的方法），并对底质作现场描述，如质地、色、味等。
　　（4）样品的现场处理与保存
　　样品在尽量沥干水份后，剔除样品中的砾石、贝壳、动植物残体等杂物，存放一般均使用广口容器，存储容器必须是惰性的。由于这种样品含有大量的水分，因此要特别注意容器的密封。
　　采集的样品应尽可能迅速地进行分析，若不能立即进行分析时，应按照分析目的的要求进行妥善保存。在样品制备与处理过程中应尽量避免沾污和污染物损失。
2.3.5 监测分析方法
　　监测分析方法优先采用国标, 也可采用ISO方法体系等其它等效分析方法，但须经过验证合格，其检出限、准确度和精密度应能达到质控要求。
2.3.6 底质污染评价
　　底质污染通常没有明确的概念，不能把底质中存在杂质就认为是污染，因为杂质不一定有毒性，金属及一些营养物本身就有一定的自然背景浓度，而对于那些非自然产生的有机合成物质的存在，也不一定会对环境产生负面影响，关键是根据环境保护目标及保护程度来评价这些物质的存在对环境的潜在危险性。
　　由于我国目前的底质监测评价尚处于初级阶段，监测水平不高，且花销较大，但却又必须进行，以便对景观环境回用作深入的研究，考虑到方案的可操作性，现阶段将底质监测结果与回用地回用前表层土壤背景值的调查结果比较，考察污染物在底质中的累积与累积程度。随着研究的深入，结合与底质污染相关的有毒物质生物体内累积和形态畸形变异等，再对底质进行全面细致的评价。
2.4 回用地的大气监测
　　再生水回用于城市人工景观环境的目的就是美化城市环境，给人以感官上的享受，不产生令人不快的异味是基本要求。但再生水中的营养盐含量远高于天然水体，如果控制不当，水体溶氧急剧下降，水中厌氧菌对有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、甲烷等，水质严重恶化、变黑发臭，影响周边居民的生活环境。
　　根据水质跟踪监测数据，对水质正常的景观环境水体，可不进行大气监测。对水质已发生恶化现象的水体，为考察其对周边大气环境的影响，应对回用地进行臭气监测。
2.4.1 臭气监测
　　采样时间可选择水体恶化较易发生的夏季，采样点在回用地年主导风向的下风向，根据臭源监测项目定为硫化氢（H₂S）、氨气（NH₃），臭气评价可根据日本环境厅的臭气六级分级法及与之对应的污染物浓度对照法，见表1、表2。回用地应控制臭气臭级不得超过1级。监测分析方法应按卫生部批准的现行《大气监测检验方法》执行。

表1 臭气六级强度分级标准（日本环境厅）

级别

强度

说 明

0

无臭无味

完全嗅不出或感觉不出味

1

极弱

稍微感觉到臭味（感知阀值）

2

弱

能辨认是何种臭味（认知阀值）

3

显著

感觉到明显臭味

4

强

迅速产生不愉快感觉

5

极强

强烈异臭和异味

表2臭气污染物浓度与臭气强度对照表

单位：mg/m³

臭气污染物

结构式

臭气强度级

1

2

2.5

3

3.5

4

5

氨

NH₃

0.1

0.6

1

2

5

10

40

硫化氢

H₂S

0.0005

0.006

0.02

0.06

0.2

0.7

3

2.4.2 健康调查
　　对于经济发达或有条件的地区，鼓励对回用地进行人群健康调查。
　　调查对象必须选自在当地居住年限不少于5年的居民。要选择暴露机会多的人群作为调查对象，甚至可选择老人、儿童等体弱人群。同时应避免职业暴露、服用药物、吸烟、饮酒等嗜好、室内空气污染等混杂因子的干扰。最好是该地区相同人群在回用实施前后的对照，若是异地对照，则对照人群也必须同样按上述要求严格选定，而且在性别、年龄、居住年限、职业种类、生活居住条件、饮食习惯、经济水平等均应大致相同。调查项目由当地卫生部门确定，包括疾病资料、儿童生长发育资料、生化指标、生理功能指标、免疫指标、人体的遗传毒性试验等，最后根据卫生统计学和流行病学的方法对资料进行统计分析。
2.5 回用地的地下水监测
　　再生水中尚存的污染物质经过迁移可能会到达回用地的含水层，影响到地下水的水质。可在回用区设置监测水井，监测背景值和含水层中进入再生水时出现的情况。
2.5.1 监测项目
　　监测项目参考《地下水质量标准》（GB/T14848-93）选择，包括pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬（六价）、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物、总大肠菌群20项，以及反映本地区主要水质问题的其它项目。
2.5.2 采样频率
　　有条件的地方按地区特点分四季采样，已建立长期观测点的地方可按月采样监测。通常每一采样期至少采样1次，对有异常情况的井点，应适当增加采样次数。
2.5.3 采样点的布设
　　可设三个监测井，在回用现场地下水上游设本底监测井；在回用现场旁侧设污染扩散监测井，主要用以监视污染扩散情况；回用现场地下水下游设污染监测井，主要监视再生水是否对下游地下水产生污染。
2.5.4 采样
　　采样时采样器放下与提升时动作要轻，避免搅动井水及底部沉积物。用机井泵采样时，应待管道中的积水排净后再采样。水样采集量应满足监测项目与分析方法所需量及备用量要求。
2.5.5 监测分析方法
　　监测分析采用《生活饮用水标准检验方法》（GB5750）规定监测分析方法或选用ISO国际标准和其它等效分析方法。

3 结语

　　景观回用是污水再生利用的主要方式之一，随着社会的进步，人们对城市环境的要求也越来越高，在缺水危机日趋严重的今天，污水再生利用于景观及娱乐性水环境将是一种重要途径。目前我国污水再生回用于景观环境的跟踪监测研究基本上还处于初级阶段，且不仅仅是景观用水，其它诸如农、林、牧、渔、城市杂用水、以及补充水源水，都应该在回用后进行跟踪监测，以保证回用的安全性，并在实践中发现问题，促进污水再生利用的发展。但如何对其系统化、规范化并真正实施，还需要环境管理与研究部门不断地努力。

参考文献

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