清水河流域的污染狀況及成因分析

潘聲旺，何茂萍，李 玲，許仁科

(成都大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程研究所，四川成都 610106)

0 引言

城市河流，主要是指發(fā)源于城區(qū)或者流經(jīng)城區(qū)的河流或河流段，包括歷史上人工開挖但經(jīng)多年演變已具有自然河流特點的運河和渠系［1］，其在城市防洪排澇、水路運輸和景觀美化等方面具有重要作用.城市河流因其河道相對封閉，自凈能力及水體更新速度遠不及大江大河，易受沿岸排放的污染物影響.因此，多數(shù)城市河流均存在不同程度的水體污染現(xiàn)象.

清水河，又名十陵河，自成都東郊的圣燈鄉(xiāng)人民塘村、長林盤村，經(jīng)十陵鎮(zhèn)、成都大學(xué)、西河鎮(zhèn)，與發(fā)源于龍泉山脈的西江河匯于沱江，全長6.2公里.清水河流經(jīng)區(qū)域工業(yè)集中、人口密集，各種加工、冶煉等污染型“五小企業(yè)”星羅棋布，基礎(chǔ)設(shè)施改建、擴建頻繁，工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)生活污水、生活垃圾的排入，河水污染日趨嚴重，既影響了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)景觀與用水安全，也妨礙了沿岸居民正常的生產(chǎn)、學(xué)習(xí)和生活.因此，明確清水河流域的污染狀況，澄清污染源，可為相關(guān)部門凈化污染環(huán)境，遏制污染提供依據(jù).

1 監(jiān)測斷面、水質(zhì)評價因子及分析方法

1.1 監(jiān)測斷面

圖1 監(jiān)測斷面采樣點分布示意圖

根據(jù)清水河流域的水文特點、工農(nóng)業(yè)布局和生產(chǎn)活動狀況，本研究分別在十陵河段、人民塘支流、長林盤支流各設(shè)置3個監(jiān)測斷面(見圖1).其中:十陵河道入水口(W3，青和苑社區(qū)上端、支流交匯處下游100 m)、中點(W2，江華社區(qū))、出水口(W1，成都大學(xué)下游100 m)的監(jiān)測結(jié)果可表征主河道的水質(zhì)狀況;長林盤支流源頭(W6，長林洗砂廠下游200 m)、中點(W5，五金廠排水口上游100 m)、末端(W4，支流交匯處上游100 m)的監(jiān)測結(jié)果可表征該支流的污染特征(污染物種類、含量);人民塘支流源頭(W9，青山洗砂廠下游200 m)、中點(W8，塑料廠排水口下游100 m)、末端(W7，支流交匯處上游100 m)的監(jiān)測結(jié)果可表征該支流的污染特征.比較W3、W4、W7的污染特征，則可判別主要污染源的位置與類型.

1.2 水質(zhì)評價因子及分析方法

結(jié)合城市河流的污染特點，本研究選擇對環(huán)境危害較大的COD、BOD5、氨氮、總磷、總氮、CN－、F、As、Cr6+、Pb、Cu、Cd、Zn、Hg、糞大腸菌群、揮發(fā)酚和石油類17個指標(biāo)作為水質(zhì)評價因子.并嚴格依照國家環(huán)?？偩诸C布的《水和廢水監(jiān)測分析方法》［2］對水樣進行檢測.其中，F(xiàn)采用氟離子選擇電極法，COD采用重鉻酸鉀法，BOD5采用5 d培養(yǎng)法，As采用原子熒光法，Hg采用冷原子吸收法，Cd、Pb、Cr6+、Cu采用石墨爐原子吸收法，Zn采用火焰原子吸收法.

2 單因子指數(shù)評價結(jié)果及分析

在水質(zhì)評價中，首先采用單因子評價指數(shù)法［3－4］，即評價因子的實際監(jiān)測值與環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)值的比值，其計算公式為，

式中，Cj為評價因子的實際監(jiān)測值;Sj為評價因子的標(biāo)準(zhǔn)值，本研究采用《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838－2002)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［3］;Ij為單因子污染指數(shù).評價結(jié)果如表1所示.

表1 清水河流域主要河段的單因子污染指數(shù)(Ij)及均值(Mj)

2.1 無機物污染

表1數(shù)據(jù)顯示:9個監(jiān)測斷面中，水樣的F、CN－污染指數(shù)均大于1，說明整個清水河流域均存在不同程度的F、CN－污染現(xiàn)象.不同河段間F污染指數(shù)差異很大，人民塘支流(1.25)＞十陵河道(1.12)＞長林盤支流(1.07);不同河段中，人民塘支流各斷面間的F污染指數(shù)差異較大(1.02、1.46、1.27)，十陵河道(1.12、1.13、1.11)與長林盤支流(1.05、1.08、1.07)的差異較小，說明十陵河道中的F污染主要源于人民塘支流;在該支流的3個監(jiān)測斷面中，中點(W8，1.46)的F污染指數(shù)遠大于源頭(W9，1.02)，說明該支流上游沿岸的鋁制品廠、塑料制品廠等“五小企業(yè)”是清水河流域的主要污染源.就CN－而言，不同河段間的平均污染指數(shù)(1.10、1.12、1.15)與河段內(nèi)不同監(jiān)測斷面間的CN－污染指數(shù)差異并不明顯，說明清水河流域的CN－污染主要源于支流源頭(長林洗沙廠、青山洗沙廠)，此可能與洗沙用土中CN－背景值偏高有關(guān).

2.2 有機物污染

河流的有機污染狀況可通過COD、BOD5、氨氮、總磷、總氮、揮發(fā)酚和石油類等指標(biāo)來反映.

表1數(shù)據(jù)顯示:所有河段中的COD、BOD5含量均超出國家《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838－2002)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其污染指數(shù)依次為，十陵河道(1.49、1.45)＞長林盤支流(1.35、1.32)＞人民塘支流(1.17、1.15);W3、W4、W7的監(jiān)測結(jié)果則顯示，W4(1.45、1.38)＞W(wǎng)3(1.38、1.35)＞W(wǎng)7(1.28、1.25)，說明清水河流域的有機物污染主要來自長林盤支流、十陵河道沿岸的有機污染源，而人民塘支流對流域水系中的COD、BOD5貢獻率則相對較小.9個監(jiān)測斷面中，兩條支流源頭的COD、BOD5污染指數(shù)(W9，1.05、1.04;W6，1.08、1.07)普遍偏低，可見源頭各沙廠洗沙用土的有機物背景值對流域水系的COD、BOD5影響較小.進一步比較各個河段內(nèi)不同監(jiān)測斷面間的COD、BOD5污染指數(shù)則發(fā)現(xiàn)，W5(1.53、1.52)＞W(wǎng)4(1.45、1.38)＞W(wǎng)6(1.08、1.07)、W1(1.58、1.51)＞W(wǎng)2(1.53、1.49)＞W(wǎng)3(1.38、1.35)，說明長林盤支流的COD、BOD5污染源主要來自W5、W6間的農(nóng)田、居民區(qū)，十陵河道的COD、BOD5污染源主要來自W2、W3間各社區(qū)、加工作坊的污水排放;在人民塘支流，W9(1.05、1.04)、W8(1.18、1.16)、W7(1.28、1.25)間的COD、BOD5污染指數(shù)依次遞增，且幅度平緩，說明沿岸沒有重大COD、BOD5污染源存在，或污染源分布均勻.

此外，表1數(shù)據(jù)還顯示，氨氮、總磷、總氮的污染指數(shù)排序與COD、BOD5略有不同.十陵河道(1.21、1.55、1.55)＞人民塘支流(1.18、1.40、1.35)＞長林盤支流(0.93、1.05、1.01).W3、W4、W7的監(jiān)測結(jié)果則顯示，W7(1.38、1.55、1.57)＞W(wǎng)3(1.18、1.45、1.45)＞W(wǎng)4(0.89、1.08、1.01)，監(jiān)測斷面W4、W5、W6上針對氨氮、總磷、總氮的監(jiān)測結(jié)果差異較小，且接近于《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838－2002)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，說明清水河流域的氨氮、總磷、總氮主要來自人民塘支流、十陵河道兩岸的污水排放，尤其是人民塘支流沿途的居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、養(yǎng)殖場的污水排放，是該流域水系中氨氮、總磷、總氮負荷偏高的主要因素.

揮發(fā)酚、石油類污染物是工業(yè)廢水、生活污水的主要成分，也是城市河流水質(zhì)監(jiān)測的重要內(nèi)容.表1數(shù)據(jù)顯示，所有監(jiān)測斷面中揮發(fā)酚、石油類的污染指數(shù)明顯超標(biāo).人民塘支流(2.60、1.92)＞十陵河道(2.50、1.88)＞長林盤支流(1.27、1.17)，說明整個流域均存在較嚴重的揮發(fā)酚、石油類污染現(xiàn)象.9個監(jiān)測斷面中，兩支流源頭的揮發(fā)酚、石油類的污染指數(shù)(W9，1.40、1.29;W6，1.20、1.21)均明顯超標(biāo)，說明源頭各沙廠洗沙用土中揮發(fā)酚、石油類背景值較大，是該流域揮發(fā)酚、石油類的主要輸出源之一.各河段內(nèi)不同位點揮發(fā)酚、石油類污染指數(shù)的監(jiān)測結(jié)果顯示，W8(3.60、2.47)＞W(wǎng)7(2.80、2.01)＞W(wǎng)9(1.40、1.29)、W2(2.60、2.05)＞W(wǎng)3(2.50、1.84)＞W(wǎng)1(2.40、1.74)，說明人民塘支流上游W8、W9間的居民點以及沿岸的鋁制品廠、塑料制品廠等“五小企業(yè)”是該流域揮發(fā)酚、石油類的主要污染源;W3、W2監(jiān)測點和W5、W4監(jiān)測點間的揮發(fā)酚、石油類污染指數(shù)均呈現(xiàn)遞增趨勢，說明十陵河道W3、W2監(jiān)測點間以及長林盤支流W5、W4監(jiān)測點間分布的居民社區(qū)、各類加工作坊的污水排放也是該流域揮發(fā)酚、石油類污染主要原因之一.

2.3 金屬污染

被監(jiān)測的Cu、Zn、As、Hg、Cd、Cr6+、Pb 7種金屬元素中，除Zn污染指數(shù)接近于1外，其余6種金屬元素均存在一定程度的超標(biāo)現(xiàn)象.6種金屬中，以Cd污染最為嚴重，十陵河道(5.10)＞人民塘支流(4.97)＞長林盤支流(1.20).W7(6.10)＞W(wǎng)3(5.40)＞W(wǎng)4(1.30)，說明十陵河道水體中的Cd污染主要源于人民塘支流;W8(7.50)＞W(wǎng)7(6.10)＞W(wǎng)9(1.30)，說明上游(W9、W8監(jiān)測點之間)沿岸的鋁制品廠、塑料制品廠等“五小企業(yè)”是流域Cd污染的主要污染源.支流源頭的Cd污染指數(shù)(W9，1.30;W6，1.20)則說明，源頭沙廠洗沙用土存在較高的Cd背景值，這也是該流域Cd污染的重要輸出源之一.

Cu、Hg、Cr6+、Pb 4種金屬在整個流域中的污染特征與Cd污染相似:W7＞W(wǎng)3＞W(wǎng)4、W8＞W(wǎng)7＞W(wǎng)9，即人民塘支流上游(W9、W8監(jiān)測點之間)的鋁制品廠、塑料制品廠等“五小企業(yè)”的污水排放是整個流域中Cu、Hg、Cr6+、Pb污染的主要污染源，但支流源頭的洗沙廠對水體Cu、Hg、Cr6+、Pb污染負荷也有較大的貢獻.

相比之下，As的污染特征略有不同.長林盤支流(1.30)＞十陵河道(1.07)＞人民塘支流(1.00)，且W4(1.20)＞W(wǎng)3(1.10)＞W(wǎng)7(1.00)，說明十陵河道中的As污染主要源于長林盤支流;W6(1.40)＞W(wǎng)5(1.30)＞W(wǎng)4(1.20)，說明支流源頭洗沙廠的洗沙用土As污染較嚴重，背景值偏高，是流域As污染的主要污染源.

2.4 微生物污染

河流的微生物污染狀況可通過糞大腸菌群指標(biāo)來反映.表1數(shù)據(jù)顯示，所有河段水體中糞大腸菌群指標(biāo)均超出國家《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838－2002)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其污染指數(shù)依次為，十陵河道(1.99)＞長林盤支流(1.88)＞人民塘支流(1.48).W3、W4、W7的監(jiān)測結(jié)果則顯示，W4(1.88)＞W(wǎng)3(1.79)＞W(wǎng)7(1.42)，說明整個清水河流域均存在較為嚴重的微生物污染，且長林盤支流、十陵河道尤為突出，這可能與長林盤支流、十陵河道沿岸人口密度大，各類學(xué)校、醫(yī)院、機關(guān)單位的生活污水、生活垃圾排放量較大，進而有利于各種微生物的生長、繁殖有關(guān).

3 綜合污染指數(shù)評價結(jié)果及分析

在單因子評價基礎(chǔ)上，本研究采用算術(shù)平均值法計算綜合污染指數(shù)，該指數(shù)計算公式［5－8］為，

式中，I為綜合污染指數(shù)，n為參與環(huán)境要素綜合指數(shù)計算所涉及的評價因子數(shù)，Ij為對應(yīng)的單一因子評價指數(shù).

選取 COD、F、As、Pb、Cd、Cr6+、Cu、Zn、Hg、CN－、揮發(fā)酚、石油類、糞大腸菌群指標(biāo)作為評價因子［9］，依照表2的水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)［7］，各河段的綜合污染指數(shù)評價結(jié)果如表3所示.

表2 地表水水質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)

表3 清水河流域主要河段的綜合污染指數(shù)(I)、均值(MI)及其評價結(jié)果

表3數(shù)據(jù)顯示，9個監(jiān)測斷面中，除W3為嚴重污染(I=2.11)外，其余監(jiān)測斷面的水質(zhì)狀況均達到中度污染水平(I=1.19～1.84)，但不同河段間平均綜合污染指數(shù)(MI)差異很大，十陵河道(MI=1.75)＞人民塘支流(MI=1.71)＞長林盤支流(MI= 1.21)，且W7(I=1.84)＞W(wǎng)3(I=1.74)＞W(wǎng)4(I= 1.26).可見，十陵河道的污染負荷除部分來自河道沿岸的工農(nóng)業(yè)廢水、生活污水外，有相當(dāng)一部分來源于人民塘支流.

4 清水河流域的污染特點及成因分析

表1數(shù)據(jù)顯示，清水河流域主要以有機污染為主，其次是金屬污染，再次是微生物污染和無機污染，但不同河段的污染特點及成因很不一致.

在人民塘支流，有機污染主要以氨氮、總磷、總氮以及揮發(fā)酚和石油類為主，金屬污染主要以Cd、Cu、Hg、Cr6+、Pb為主，而無機污染的主要成分則是F、CN－.其中，氨氮、總磷、總氮以及糞大腸菌群等污染負荷主要來自支流沿岸居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、養(yǎng)殖場的污水排放，金屬污染、揮發(fā)酚和石油類主要源于支流上游(監(jiān)測點W9、W8之間)的各類鋁制品廠、塑料制品廠等“五小企業(yè)”.

在長林盤支流，有機污染主要以COD、BOD5為主，金屬污染主要以As為主，而微生物污染也是該流域的重要特征之一.其中，COD、BOD5污染源主要來自W5、W6間的農(nóng)田、居民區(qū)，As污染主要來源于源頭沙廠的洗沙用土，而微生物污染則主要來自支流沿岸的居民區(qū)、農(nóng)田種植區(qū)、養(yǎng)殖場等處，尤其是監(jiān)測斷面W5、W6之間的各類污染源的污水排放.

十陵河道，匯集了人民塘支流、長林盤支流以及河道沿岸的各種污染負荷，有機污染、金屬污染、微生物污染和無機污染交叉并存.其中，人民塘支流對河道中氨氮、總磷、總氮、糞大腸菌群以及Cd、Cu、Hg、Cr6+、Pb、F、CN－等污染負荷的貢獻較大，而長林盤支流對河道中COD、BOD5、As等污染負荷的貢獻則大于人民塘支流.同時，河道沿岸排放的各種工農(nóng)業(yè)廢水與生活污水，也是河水中有機污染、微生物污染的主要來源之一.

5 污染治理與防治

從宏觀政策層面上看，依法加強清水河流域水污染防治工作，制訂清水河流域控制斷面水污染負荷，通過技術(shù)改進和經(jīng)濟杠桿防治清水河流域水污染，是有效降低清水河流域污染的主要措施.

5.1 取締支流源頭沙廠，凈化流域水源

依照國家及有關(guān)部門的相關(guān)規(guī)定，依法取締清水河流域源頭所有無證經(jīng)營或未達標(biāo)排污的洗沙廠，尤其是人民塘村的青山洗沙一廠、二廠，以及長林盤村的長林洗沙廠等，以剔除污染源，從而達到凈化流域水源的目的.

5.2 加強工業(yè)污水排放監(jiān)督，減少污水排放

目前，清水河流域主要工業(yè)污染源有:各類鋁制品廠、塑料制品廠、食品廠、乳品廠、水泥廠、五金加工廠等“五小企業(yè)”，其生產(chǎn)廢水大部分直接排放.對其實施排污總量控制、限期治理超標(biāo)準(zhǔn)污染源，是治理流域水污染的根本所在.

5.3 完善城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)，削減排污負荷

根據(jù)清水河流域城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃，確定流域各社區(qū)生活污水治理方案，改進、完善污水管網(wǎng)，進行雨污分流.同時，加大宣傳力度，提高公民節(jié)水意識與水資源保護意識，加強對污染嚴重的生活用水排污部門的管理，實施居民基本生活用水、超額用水的水價分離制度，從經(jīng)濟機制上控制生活用水，降低排污負荷.

5.4 提高農(nóng)業(yè)用水效率，防止次生污染

加強農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，提高灌溉用水的利用效率，提倡安全使用各類化肥和農(nóng)藥，宣傳限量和限時施肥和使用農(nóng)藥，避免由于過量施肥所引起的地表水污染造成的清水河流域次生污染，保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展.

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