雨季市政溢流污水高 COD 危害 近岸水域生态短期长期影响及治理-吉佳水务
来源: | 作者:吉佳 | 发布时间: 2025-08-25 | 10 次浏览 | 分享到:
雨季时,市政合流制与截流式合流制排水管网因雨水瞬时增量易出现 “溢流污水”,其 COD 浓度高达 800-1500mg/L,远超污水处理厂出水限值。这类污水直接排入近岸水域,短期内会引发溶解氧骤降,导致水体 “窒息”、生物群落急性死亡及水质物理性状剧变,48 小时内浮游植物生产力下降 50% 以上、敏感底栖生物消失;长期来看,会造成生态系统结构单一化、生物多样性断崖式下降,水域水质净化、渔业生产等功能永久退化,还会通过食物链传递与流域扩散,威胁人类健康(如肠胃炎发病率升高 30%)与流域整体生态,形成 “污染 - 淤积 - 内涝” 恶性循环。缓解此危害需从源头减量、过程拦截、末端治理三方面入手,同时加强近岸水域生态修复。

雨季来临,市政排水系统尤其是合流制管网与截流式合流制管网,常因雨水瞬时增量超出截流与处理能力,出现 “溢流污水” 现象。这类溢流污水携带大量生活污水、工业残留污染物、地表冲刷物,其 COD 浓度普遍高达 800-1500mg/L(远超污水处理厂出水 COD 限值 50mg/L),直接排入近岸水域后,会通过物理、化学、生物多重作用,对水域生态系统造成从短期冲击到长期破坏的连锁危害,严重威胁生态平衡与人类用水安全。


一、短期危害:48 小时内的生态系统急性冲击

雨季溢流污水的排放具有 “瞬时性、高浓度、强负荷” 特点,在排放后 48 小时内,会对近岸水域生态系统造成快速、直接的急性伤害,核心危害集中在溶解氧剥夺、生物群落急性死亡、水质物理性状剧变三大维度。


(一)溶解氧骤降引发 “水体窒息”

溢流污水中高浓度的 COD(以可快速降解有机物为主,如生活污水中的碳水化合物、餐饮废水中的油脂)是导致近岸水域溶解氧(DO)骤降的核心诱因。这些有机物进入水体后,会被水中的好氧微生物快速分解,微生物呼吸作用需消耗大量氧气 —— 据测算,每降解 1mg/L 的 COD,约需消耗 1.42mg/L 的溶解氧。当溢流污水 COD 浓度达到 1000mg/L 时,若排放总量占近岸水域水体量的 10%,会导致水域 DO 浓度在 6-12 小时内从正常的 5-8mg/L 骤降至 2mg/L 以下,部分区域甚至出现 DO<0.5mg/L 的 “厌氧区”。


溶解氧的急剧下降会直接引发近岸水域的 “窒息效应”:首先,浮游植物因光合作用受抑制(低氧环境影响叶绿素合成),初级生产力下降 50% 以上,导致水域 “基础食物链断供”;其次,底栖生物(如螺类、蚌类、底栖昆虫)因无法适应低氧环境,在 24 小时内出现大规模死亡,死亡个体漂浮水面或沉积水底,进一步加剧有机物分解,形成 “低氧 - 有机物增多 - 更缺氧” 的恶性循环;最后,鱼类等水生动物会出现明显的应激反应,如快速游动、跃出水面,若 DO 持续低于 1mg/L,耐低氧能力较弱的鱼类(如草鱼、鲢鱼)会在 48 小时内出现批量死亡,而耐低氧鱼类(如鲫鱼、黑鱼)也会因生理机能受损,生长与繁殖能力暂时丧失。


(二)污染物急性毒性导致生物群落结构破坏

溢流污水中除高 COD 外,还携带大量 “协同污染物”,如生活污水中的氨氮(浓度常达 30-80mg/L)、磷酸盐(5-15mg/L),地表冲刷带入的重金属(如铅、锌,浓度 0.1-0.5mg/L)、农药残留(如有机磷类,浓度 0.01-0.05mg/L),这些物质与高 COD 协同作用,会对近岸水域生物产生急性毒性。


从生物个体层面看,氨氮在低氧环境下会转化为毒性更强的非离子氨(NH₃),当非离子氨浓度超过 0.02mg/L 时,会破坏鱼类鳃部黏膜,导致鱼类呼吸功能衰竭;重金属则会通过生物富集作用进入浮游动物体内,抑制其酶活性,如锌浓度超过 0.1mg/L 时,枝角类浮游动物(如水蚤)的摄食率会下降 70%,24 小时内死亡率超 50%。从群落结构层面看,高浓度污染物会导致 “敏感物种消失、耐污物种泛滥”:例如,近岸水域原有的硅藻、绿藻等优势浮游植物,会因农药残留的毒性作用大量死亡,而耐污的蓝藻(如微囊藻)则因竞争优势凸显开始快速繁殖,形成 “蓝藻水华” 的早期征兆;底栖生物中的蜉蝣、石蛾等对污染敏感的类群会在 48 小时内完全消失,仅留下耐污的摇蚊幼虫、寡毛类蠕虫,生物多样性骤降 60% 以上。


(三)水质物理性状剧变破坏栖息地环境

溢流污水携带的大量悬浮物(SS,浓度常达 200-500mg/L)会导致近岸水域浊度在短时间内从 5-10NTU 升至 50-100NTU,水质从 “清澈” 变为 “黑褐色浑浊”,这种物理性状的剧变会直接破坏水生生物的栖息地环境。


对浮游植物而言,浊度升高会阻挡阳光穿透水体,导致水下光照强度下降 80% 以上,光合作用有效光辐射不足,即使 DO 未降至致死水平,浮游植物的生长也会因 “光照饥饿” 受到抑制,生物量在 24 小时内减少 40%;对底栖植物(如苦草、狐尾藻)而言,悬浮物沉积会覆盖其叶片表面,堵塞气孔,导致植物无法正常呼吸与光合作用,36 小时内叶片开始发黄、枯萎;对底栖动物与鱼类而言,高浊度水体不仅会影响其视觉捕食(如鱼类无法定位猎物),还会导致鳃部堵塞,引发呼吸障碍 —— 幼鱼对浊度更敏感,当浊度超过 80NTU 时,幼鱼的存活率会下降 90%,直接影响鱼类种群的补充。


二、长期危害:数月至数年的生态系统慢性退化

若雨季溢流污水长期、反复排放,近岸水域生态系统的急性伤害会逐渐转化为慢性退化,形成 “污染 - 修复失衡 - 生态功能丧失” 的长期困境,核心危害体现在生态系统结构不可逆破坏、生物多样性持续下降、水域功能永久退化三大方面。


(一)生态系统结构 “单一化” 与 “耐污化”

长期反复的溢流污水输入,会导致近岸水域生态系统的 “群落演替方向扭曲”,从多样化的 “健康群落” 向单一化的 “耐污群落” 转变,且这种结构改变具有不可逆性。


在浮游生物层面,蓝藻因长期适应高 COD、高氮磷的污染环境,会逐渐成为绝对优势物种,形成 “全年性蓝藻水华”—— 与短期水华不同,长期水华会分泌大量藻毒素(如微囊藻毒素),不仅会直接毒害鱼类、底栖生物,还会抑制其他浮游植物的生长,导致浮游植物群落多样性从原有的 10-15 种降至 3-5 种;在底栖生物层面,耐污的摇蚊幼虫、寡毛类蠕虫会占据底栖环境的 90% 以上,而原有的螺类、蚌类等滤食性生物因栖息地破坏与食物短缺,会逐渐灭绝,导致底栖生物群落的 “滤食功能丧失”—— 原本底栖生物可通过滤食悬浮物净化水质,群落单一化后,水质净化能力下降 70%,进一步加剧水体污染;在鱼类群落层面,耐低氧、耐污染的杂食性鱼类(如鲫鱼、泥鳅)会成为优势种群,而肉食性鱼类(如鲈鱼、鳜鱼)因食物链断裂(猎物减少)与水质恶化,数量会持续下降,最终形成 “鲫鱼 + 泥鳅” 的单一鱼类群落,生态系统的 “营养级结构简化”,自我调节能力基本丧失。


(二)生物多样性 “断崖式” 下降与遗传多样性丧失

长期溢流污水的慢性毒性,会导致近岸水域生物多样性从 “物种层面” 向 “遗传层面” 退化,且这种退化难以通过自然修复恢复。


从物种多样性来看,据国内某城市近岸河流监测数据显示,在溢流污水长期排放的区域,水生生物物种数从 2015 年的 42 种降至 2023 年的 15 种,其中鱼类从 18 种降至 5 种,底栖生物从 12 种降至 3 种,浮游植物从 12 种降至 7 种 —— 物种消失的核心原因是 “慢性毒性积累” 与 “栖息地碎片化”:例如,氨氮的长期暴露会导致鱼类肝脏损伤,繁殖力下降,幼鱼存活率不足 5%,种群无法自然更新;悬浮物的长期沉积会导致底栖植物栖息地被 “水泥化”,植物无法扎根生长,进而导致依赖植物生存的昆虫、鱼类失去食物来源。


从遗传多样性来看,长期污染会导致存活生物的 “遗传漂变”—— 由于种群数量减少,生物个体的基因交流受限,耐污基因逐渐成为优势基因,而其他基因(如抗逆基因、生长基因)因无法传递逐渐消失。例如,某区域的鲫鱼种群,经过 5 年的污染暴露后,其体内与解毒相关的基因(如谷胱甘肽转移酶基因)表达量提升了 3 倍,而与生长相关的基因表达量下降了 50%,导致鲫鱼个体变小(平均体长从 375px 降至 250px)、生长速度减缓(生长周期从 1 年延长至 2 年),种群的 “生态适应性” 虽然增强,但遗传多样性的丧失使其难以应对未来的环境变化(如温度波动、新污染物入侵)。


(三)水域生态功能 “永久退化” 与 “服务价值丧失”

近岸水域原本具有 “水质净化、渔业生产、景观娱乐、调蓄洪水” 等多重生态功能,长期溢流污水的排放会导致这些功能逐渐退化,甚至永久丧失,对人类社会与自然生态造成双重损失。


在水质净化功能方面,长期高 COD、高氮磷的输入会导致水体 “富营养化状态固化”—— 即使在非雨季,水域的 TN 浓度仍高达 5-10mg/L,TP 浓度达 0.5-1mg/L,远超富营养化阈值(TN>1mg/L,TP>0.2mg/L),水体的 “自净能力” 完全崩溃:一方面,微生物因长期处于高负荷状态,活性下降,有机物降解效率从正常的 80% 降至 30%;另一方面,底栖植物与浮游植物的净化作用丧失,水体中的污染物无法通过生物转化去除,只能通过物理稀释扩散,导致近岸水域长期处于 “黑臭” 或 “浑浊” 状态。


在渔业生产与景观娱乐功能方面,长期污染会导致近岸水域 “渔业资源枯竭” 与 “景观价值丧失”:由于鱼类种群单一化、个体小型化,渔业捕捞量从原来的 50kg / 亩降至 5kg / 亩以下,且鱼类体内富集的重金属(如铅、镉)与藻毒素超过食品安全标准,无法食用;同时,水体长期黑臭、蓝藻水华频发,不仅影响城市景观,还会释放恶臭气体(如硫化氢、氨气),导致周边居民生活质量下降,近岸公园、滨水步道等休闲设施被废弃,水域的 “社会服务价值” 完全丧失。


在调蓄洪水功能方面,长期悬浮物沉积会导致近岸水域 “淤积严重”—— 据测算,每年雨季溢流污水带入的悬浮物中,约 30% 会沉积在水底,导致近岸水域水深从原来的 2-3 米降至 1-1.5 米,调蓄容量减少 50% 以上,雨季时易出现 “水位暴涨、洪水漫溢” 的情况,加剧城市内涝风险,形成 “污染 - 淤积 - 内涝” 的恶性循环。


三、危害延伸:对人类健康与流域生态的间接威胁

雨季溢流污水对近岸水域生态系统的危害,还会通过 “食物链传递” 与 “流域扩散” 延伸至人类健康与更大范围的生态系统,形成 “生态 - 健康” 的连锁风险。


在人类健康层面,近岸水域是居民休闲(如游泳、垂钓)与部分地区农业灌溉的重要水源,长期污染会导致 “直接接触风险” 与 “食物链风险”:直接接触方面,水体中的粪大肠菌群(溢流污水中浓度常达 10⁴-10⁵个 / L)与藻毒素,会导致皮肤感染、肠胃炎等疾病,据某城市疾控中心数据显示,雨季近岸水域周边居民的肠胃炎发病率比非雨季高 30%;食物链方面,鱼类体内富集的重金属与藻毒素,会通过 “鱼类 - 人类” 的食物链传递,长期食用会导致重金属中毒(如铅中毒影响神经系统、镉中毒影响肾脏)与肝脏损伤,对孕妇、儿童等敏感人群危害更大。


在流域生态层面,近岸水域是河流、湖泊等流域生态系统的 “缓冲带”,长期污染会导致 “污染扩散至流域核心区”:例如,近岸水域的高 COD、高氮磷污水会随水流扩散至河流中上游,导致整个流域的富营养化加剧;死亡的水生生物尸体随水流漂移,会在流域内形成 “污染热点区”,进一步毒害其他水域的生物;同时,近岸水域生态功能的丧失,会导致流域的 “生态屏障” 失效,外来入侵物种(如食蚊鱼)更容易占据生态位,挤压本土物种生存空间,加剧流域生物多样性的丧失。


雨季市政排水溢流污水对近岸水域生态系统的危害,是短期急性冲击与长期慢性退化的叠加,不仅会破坏水生生物的生存环境、导致生物多样性下降,还会丧失水域的生态功能与社会服务价值,甚至威胁人类健康。要缓解这种危害,需从 “源头减量”(如推进雨污分流改造、控制初期雨水污染)、“过程拦截”(如提升管网截流倍数、建设调蓄池)、“末端治理”(如溢流污水应急处理设施)三方面入手,减少溢流污水排放,同时加强近岸水域生态修复(如种植水生植物、投放滤食性生物),逐步恢复生态系统的自我调节能力,实现市政排水与近岸水域生态的协调发展。