巫水流域的工業(yè)污染源調(diào)查和干流水質(zhì)特征分析

唐彬，周理程，陳燦，龔子豪，邱亞群

(湖南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，湖南 長沙410004)

20 世紀(jì)90年代初以來，隨著沿河兩岸工礦企業(yè)的興辦和發(fā)展及水電站等項(xiàng)目的建設(shè)，巫水局部河段(主要為綏寧長鋪鎮(zhèn))存在一定程度的污染[1]。巫水水質(zhì)污染不僅對該流域眾多水庫和農(nóng)田灌溉存在不利影響[2]，而且對沅水乃至洞庭湖的水質(zhì)均具有重大影響。關(guān)于巫水流域污染源及巫水水質(zhì)變化情況尚未見報道。筆者對巫水流域工業(yè)污染源進(jìn)行調(diào)查，采用單因子評價法[3–4]，依照國家標(biāo)準(zhǔn)[5–8]對巫水干流水質(zhì)的CODCr和NH4–N、TP 含量等進(jìn)行分析與評價，旨在為水資源管理與污染控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

巫水位于湖南省西南部，系沅水一級支流，發(fā)源于城步巫山，流經(jīng)城步縣、綏寧縣、會同縣及洪江區(qū)，在洪江區(qū)匯入沅水，全長244 km，流域面積4 205 km2，約占沅水流域面積的4.70%。巫水流域水資源量30.60 億m3，森林覆蓋率69%，農(nóng)業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和工業(yè)均較發(fā)達(dá)。巫水流域主要污染源分布于流域中、上游的邵陽城步和綏寧境內(nèi)，流域下游的懷化會同及洪江區(qū)沒有大的工業(yè)污染源。

1.2 樣品的采集

自巫水上游往下依次對主要工業(yè)污染源進(jìn)行調(diào)查，采取用污水設(shè)施處理后的綜合水樣。在巫水干流上選取白云庫區(qū)、長鋪鎮(zhèn)、洪江區(qū)水廠、大橋頭4 個主要斷面，在每個斷面中心線布置1 個采樣點(diǎn)。采樣方法為瞬時采樣。采樣深度為水面下50 cm。2007—2011年，分別于每個斷面每月采集水樣1 次，水樣裝入聚乙烯瓶，過濾后分析水樣的CODCr和NH4–N、TP 含量，各指標(biāo)結(jié)果均取其12 個月的平均值。

1.3 水質(zhì)分析與評價方法

1.3.1 評價標(biāo)準(zhǔn)的選取

根據(jù)《湖南省主要地表水系水環(huán)境功能區(qū)劃》(DB43/023—2005)，白云庫區(qū)和洪江區(qū)水廠屬于飲用水水源保護(hù)區(qū)，故采用文獻(xiàn)[5]中的Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)評價這2 個斷面的水質(zhì)；長鋪鎮(zhèn)和大橋頭屬于漁業(yè)用水區(qū)，故采用文獻(xiàn)[5]中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)評價這2 個斷面的水質(zhì)。因?yàn)榕湃胛墨I(xiàn)[5]中Ⅲ類水域(劃定的保護(hù)區(qū)和游泳區(qū)除外)的廢水執(zhí)行文獻(xiàn)[6]中的一級標(biāo)準(zhǔn)，或由污水處理廠排出的廢水執(zhí)行文獻(xiàn)[7]中的標(biāo)準(zhǔn)，所以，巫水流域造紙廠排放的污水執(zhí)行文獻(xiàn)[7]中標(biāo)準(zhǔn)，污水處理廠排放的污水執(zhí)行文獻(xiàn)[7]中的一級B標(biāo)準(zhǔn)，其他工業(yè)污染源排放限值執(zhí)行文獻(xiàn)[7]中的一級標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.2 評價因子及其測定方法

評價因子主要為CODCr和NH4–N、TP 及懸浮物、石油類等的含量和各工廠水質(zhì)特征因子。各因子的測定方法見表1。

表1 評價因子的測定方法Table 1 Method for the determination of evaluation factor

1.3.3 評價方法

采用單因子評價法，即以水質(zhì)最差的單項(xiàng)指標(biāo)所屬類別來確定水體的綜合水質(zhì)類別。具體方法：對照項(xiàng)目分類標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)水體各監(jiān)測項(xiàng)目的監(jiān)測結(jié)果確定該項(xiàng)目的水質(zhì)類別，在所有項(xiàng)目的水質(zhì)類別中選取水質(zhì)最差的類別作為水體的水質(zhì)類別。根據(jù)公式Pij=Cij/Sij進(jìn)行單因子評價，式中，Cij為i 污染物在j 點(diǎn)監(jiān)測的質(zhì)量濃度(mg/L)；Sij為i 污染物的地表水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度(mg/L)[4]。根據(jù)比值Pij是否大于1 來評價污染物i 是否超標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 巫水流域的主要工業(yè)污染源

由表2 和表3 可知，巫水流域的主要工業(yè)污染源為造紙企業(yè)，其廢水排放量占總排放量的50.5%，CODCr排放量占總排放量的74.9%；其次為污水處理廠，其廢水排放量占總排放量的47.6%，CODCr排放量占總排放量的24.4%，化工、礦業(yè)類企業(yè)的排放量雖然占污染源排放總量的27.3%，但其污水排放量不到總排放量的2%，對巫水的影響較小。對比文獻(xiàn)[9]和文獻(xiàn)[7]一級標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)因子排放限值，巫水流域污染源廢水的CODCr和TP、TN、NH4–N、石油類、懸浮物等均是達(dá)標(biāo)排放。與文獻(xiàn)[5]中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值相比較，CODCr排放存在一定的潛在風(fēng)險，尤以造紙企業(yè)的風(fēng)險最大，因此，巫水流域主要工業(yè)污染源造紙企業(yè)的廢水排放量大，且相關(guān)污染因子存在一定的環(huán)境風(fēng)險，應(yīng)加強(qiáng)對該類企業(yè)廢水處理的監(jiān)管。

表2 巫水流域的主要工業(yè)污染源Table 2 A survey of the main industrial pollution sources in Wushui River valley

表3 巫水流域主要工業(yè)污染源的廢水排放量與CODCr 排放量Table 3 Waste water discharge and quantity of the CODCr of the main industrial pollution sources in Wushui River valley

2.2 巫水干流水質(zhì)特征

2007—2011年巫水的水質(zhì)總體較好，各斷面的CODCr和NH4–N 等均是達(dá)標(biāo)排放，部分?jǐn)嗝娴腡P含量存在超標(biāo)現(xiàn)象，超標(biāo)斷面為巫水上游的白云庫區(qū)和中游的長鋪鎮(zhèn)斷面。2008—2011年，白云庫區(qū)TP 含量超標(biāo)，超標(biāo)率約為42%，超標(biāo)0.7~1.3 倍，這與巫水流域污染源主要分布在上游有密切關(guān)系。

由圖1可知，不同斷面各水質(zhì)指標(biāo)隨時間的變化趨勢差別較大，CODCr大體呈逐年遞增的趨勢，尤以白云庫區(qū)和長鋪鎮(zhèn)的增幅較大，均從2007年的7 mg/L 左右上升到2011年的14 mg/L 左右；洪江區(qū)取水口和洪江區(qū)大橋頭斷面的CODCr較穩(wěn)定，從2007年的8 mg/L 左右上升到2011年的10 mg/L左右，說明2007—2011年巫水流域新增污染源對巫水的水質(zhì)造成了一定的影響。

圖1 不同年份巫水各斷面水中的CODCr 排放量Fig.1 CODCr in each river cross sections of the Wushui River in different years

由圖2可知，不同斷面NH4–N 含量變化較大，同一斷面NH4–N 含量隨時間的延長而下降，除長鋪鎮(zhèn)斷面在0.12~0.27 mg/L 波動外，其余斷面保持在0.07~0.15 mg/L，這說明2007—2011年巫水流域氨氮類污染源有所減少。

圖2 不同年份巫水各斷面水中的NH4–N 含量Fig.2 The content of NH4–N in each river cross sections of the Wushui River in differ rent years

由圖3可知，2007—2011年，白云庫區(qū)、長鋪鎮(zhèn)和洪江區(qū)取水口3 個斷面水質(zhì)的TP 排放量平穩(wěn)地維持在0.05 mg/L 左右，而大橋頭斷面上水質(zhì)的TP 排放量波動較大，波動范圍為0.04~0.27 mg/L，總體上呈下降趨勢。這說明2007—2008年大橋頭斷面附近污染源數(shù)量或污染源中TP的排放量劇增，而在2008 之后至2011年污染源數(shù)量得到控制，水中TP 排放量逐漸減少；其他斷面中TP 含量隨時間的推移幾乎沒有變化。

圖3 不同年份巫水各斷面水中的TP 含量Fig.3 Content of TP in each river cross sections of the Wushui River in differ rent years

從空間上分析，上游的白云庫區(qū)和長鋪鎮(zhèn)斷面各指標(biāo)數(shù)據(jù)的波動明顯大于下游的2 個斷面，且越靠近上游，化學(xué)需氧量增加趨勢越明顯，這說明新增污染源主要分布于巫水上游，這與前面污染源分布特征分析結(jié)果是一致的；另外，越靠近上游，化學(xué)需氧量增加趨勢越明顯，這一現(xiàn)象與有機(jī)物的降解特征有關(guān)，上游新增污染源對上游水質(zhì)造成了一定的沖擊，而隨著輸送距離的增加，污染物質(zhì)的稀釋度增大，降解時間增長，水中污染物含量的變化趨勢越不明顯[9–10]。

2.3 水質(zhì)影響因素

基于本研究結(jié)果，結(jié)合2007年湖南省第一次全國污染源普查相關(guān)資料[9]，認(rèn)為巫水上、下游水質(zhì)的變化和中、上游總磷含量超標(biāo)與以下3 方面因素有關(guān)。

1) 農(nóng)村面源污染。巫水流域兩岸農(nóng)業(yè)活動較為活躍，化肥施用、禽畜養(yǎng)殖、農(nóng)村生活污水等給巫水帶來了較大污染負(fù)荷。

2) 工礦企業(yè)的分布。巫水流域主要污染源分布于流域中、上游的邵陽城步縣和綏寧縣境內(nèi)，下游懷化會同縣及洪江區(qū)沒有大的工業(yè)污染源。上游污染源對上游水質(zhì)造成的影響導(dǎo)致上游水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)的波動，而隨著輸送距離的增加，水中污染物逐漸減少，至下游時已接近環(huán)境本底值[11–12]。

3) 電站的建設(shè)。巫水因坡降較大，水資源豐富，水電站建設(shè)發(fā)展很快。筑壩蓄水對水質(zhì)的影響程度與水庫調(diào)節(jié)方式密切相關(guān)，其中庫容較小的徑流式日調(diào)節(jié)水庫由于庫區(qū)水較淺，換水快，有利于有機(jī)物降解[12–13]；相反，白云庫區(qū)和長鋪鎮(zhèn)上游的江口塘電站水庫分別屬于多年調(diào)節(jié)水庫和季調(diào)節(jié)水庫，長期處于高水位運(yùn)行，庫區(qū)內(nèi)陳水得不到及時更換，因此，水質(zhì)受影響的程度較大。

3 結(jié)論與討論

巫水干流的總體水質(zhì)較好，CODCr和NH4–N等均是達(dá)標(biāo)排放，部分?jǐn)嗝娴腡P 排放存在超標(biāo)現(xiàn)象。不同斷面各水質(zhì)指標(biāo)變化趨勢差別較大，CODCr大體上呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢，尤以白云庫和長鋪鎮(zhèn)增加較為明顯；不同斷面水中NH4–N 含量變化較大，同一斷面水中NH4–N 含量隨時間的延長也存在一定的下降趨勢；白云庫區(qū)、長鋪鎮(zhèn)和洪江區(qū)取水口3 個斷面水中的TP 含量平穩(wěn)地維持在0.05 mg/L 左右，大橋頭斷面的為0.04~0.27 mg/L。

由于巫水流域主要工業(yè)污染源分布于流域中、上游，巫水水質(zhì)上游要劣于下游，且上游水質(zhì)受污染源的影響較大。在眾多污染源中，造紙企業(yè)、污水處理廠、化工礦業(yè)類企業(yè)對巫水水質(zhì)的影響依次減小，其對水體中CODCr的貢獻(xiàn)率分別為74.9%、24.4%、0.7%，所以，巫水上游及巫水流域造紙企業(yè)廢水的排放需加強(qiáng)監(jiān)管。

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[6]GB8978—2002 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S]．

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[8]GB3544—2008 制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S]．

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