泗河水質(zhì)評價(jià)與污染源分析

張承德等

摘要利用2013年10月泗河流域21個(gè)斷面的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用平均綜合污染指數(shù)法，進(jìn)行河流水質(zhì)評價(jià)、重污染監(jiān)測點(diǎn)的篩選和污染源的分析。結(jié)果表明，泗河所有監(jiān)測斷面平均綜合污染指數(shù)Pj的平均值為2.9（>2），其中Pj>2的重污染監(jiān)測斷面占76.2%，這些斷面TN和TP的單項(xiàng)污染貢獻(xiàn)率分別為97.4%和65.8%，說明泗河總體上污染嚴(yán)重，TN和TP主要來自重污染斷面；CODMn、TP、TN的單項(xiàng)污染分擔(dān)率依次為13.1%、18.8%、68.1%，說明泗河首要污染物是TN，其次為TP和CODMn。綜合分析表明，流域附近城鎮(zhèn)未經(jīng)處理的生活污水以及工業(yè)廢水的排放等點(diǎn)源污染是造成流域水質(zhì)污染的主要原因，農(nóng)業(yè)面源污染應(yīng)引起重視。

關(guān)鍵詞泗河；河流污染；重污染篩選；水質(zhì)評價(jià)

中圖分類號S181.3；X522文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2015）29-255-03

泗河發(fā)源于魯中山地新泰市南部太平頂西麓，西南流入泗水縣境后改向西行，至曲阜和兗州市邊境復(fù)折西南，于濟(jì)寧東南魯橋鎮(zhèn)入南四湖之南陽湖。泗河為山洪性河流，干流長159 km，流域面積2 361 km2。泗河位于南水北調(diào)東線工程山東段匯水區(qū)內(nèi)，是南水北調(diào)東線工程最大調(diào)蓄湖南四湖的重要入湖河流，其水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。但研究表明，泗河的水質(zhì)污染污染嚴(yán)重，成為南四湖10條主要排污河流之一[2]83-84。但以往對于泗河水質(zhì)的研究主要基于入湖河口的一個(gè)監(jiān)測斷面（尹莊斷面）進(jìn)行[3-6]141，241，迄今未對泗河流域水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查。研究河流水質(zhì)污染特征對于河流的水質(zhì)管理具有重要的參考意義。筆者利用2013年10月泗河流域21個(gè)斷面的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用平均綜合污染指數(shù)法，進(jìn)行河流水質(zhì)評價(jià)、重污染監(jiān)測點(diǎn)的篩選和污染源的分析，以期為泗河流域水環(huán)境的治理提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1斷面設(shè)置根據(jù)泗河的長度、流域內(nèi)的工農(nóng)業(yè)布局以及流經(jīng)的主要城鎮(zhèn)，共設(shè)置了21個(gè)監(jiān)測斷面（圖1）。

1.2樣品采集與測定

2013年10月利用2.5 L采水器，在水下面0.5 m處采集水樣，于低溫下避光保存，采樣結(jié)束后立即對樣品進(jìn)行處理?？偟═N）測定采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法；總磷（TP）測定采用過硫酸鉀消解鉬酸銨分光光度法；氨氮（NH3N）測定采用納氏試劑比色法；CODMn即高錳酸鹽指數(shù)測定，采用高錳酸鹽指數(shù)法。

1.3平均綜合污染指數(shù)法

平均綜合污染指數(shù)評價(jià)是以單項(xiàng)污染指數(shù)為基礎(chǔ)，采用主要水質(zhì)指標(biāo)單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值進(jìn)行評價(jià)。通過公式計(jì)算泗河各監(jiān)測斷面的綜合污染指數(shù)，按其數(shù)值的大小判斷各監(jiān)測斷面的污染程度，篩選出重污染監(jiān)測斷面，計(jì)算單項(xiàng)污染的分擔(dān)率和單項(xiàng)污染貢獻(xiàn)率。具體計(jì)算如下：

單項(xiàng)污染指數(shù)：Pij=Cij/Csj

平均綜合污染指數(shù)：Pj=1niPij

所有監(jiān)測斷面的單項(xiàng)污染分擔(dān)率，即單項(xiàng)污染物占參與評價(jià)的所有污染物的比率：

Ki=1njPij/jPij×100%

重污染監(jiān)測斷面的單項(xiàng)污染貢獻(xiàn)率，即重污染監(jiān)測斷面占所有監(jiān)測斷面相應(yīng)污染物的比率：

Pi=嚴(yán)重污染jPij/jPij×100%

式中，i=1，2，3，依次表示主要水質(zhì)指標(biāo)CODMn、TP、TN；j為泗河監(jiān)測斷面編號（j=1，2，…，m）；Cij為水質(zhì)指標(biāo)i的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值（3種水質(zhì)指標(biāo)的III類標(biāo)準(zhǔn)依次為6、0.2、1 mg/L）；n為參與評價(jià)的水質(zhì)指標(biāo)數(shù)量。根據(jù)污染指數(shù)P，將污染程度分為3級，即符合Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)（P≤1）、Ⅳ類、Ⅴ類重污染（12）。

2結(jié)果與分析

2.1監(jiān)測斷面污染程度分析

由平均綜合污染指數(shù)分析可知，所有監(jiān)測斷面中，平均綜合污染指數(shù)為1.0～8.3，總體平均值P為2.9；只有1個(gè)監(jiān)測斷面Pj≤1，達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；12的有16個(gè)監(jiān)測斷面，處于超Ⅴ類水質(zhì)的重污染狀態(tài)，分別占監(jiān)測斷面總數(shù)的4.8%、19.0%、76.2%。由圖2可知，在篩選的16個(gè)處于重污染的監(jiān)測斷面中，平均綜合污染指數(shù)的平均值為3.4，重污染監(jiān)測斷面的綜合污染貢獻(xiàn)率為88.2%，其中曲阜泗河橋南監(jiān)測斷面（17#）的平均綜合污染指數(shù)最大達(dá)8.3，說明泗河總體污染比較嚴(yán)重，重污染斷面多，并且重污染監(jiān)測斷面的污染貢獻(xiàn)率較高。

2.2污染物分析

重污染監(jiān)測斷面CODMn、TP、TN的單項(xiàng)污染貢獻(xiàn)率分別為0%、65.8%、97.4%?？梢姡艉覶N、TP主要來自于重污染監(jiān)測斷面，其中CODMn 沒有重污染監(jiān)測斷面，所以其污染貢獻(xiàn)率為0%。所有監(jiān)測斷面的CODMn、TP、TN的單項(xiàng)污染分擔(dān)率依次為13.1%、18.8%、68.1%。由此可見，泗河首要污染物是TN，TN在重污染測斷面的篩選中起到主導(dǎo)作用，其次是TP，整個(gè)監(jiān)測斷面中CODMn的污染較輕。

2.3水質(zhì)評價(jià)

參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)中各水質(zhì)指標(biāo)的限值（NH3N的限值為1 mg/L）對泗河水質(zhì)CODMn、TN、TP、NH3N進(jìn)行總體評價(jià)。

由表2可知，泗河秋季監(jiān)測的CODMn超標(biāo)率為47.6%，超標(biāo)倍數(shù)平均值為0.5；TN超標(biāo)率為100.0%，超標(biāo)倍數(shù)平均值為5.0；TP超標(biāo)率為28.6%，倍數(shù)平均值為3.6；NH3N超標(biāo)率為9.5%，超標(biāo)倍數(shù)平均值為1.5。在水質(zhì)超標(biāo)的監(jiān)測斷面中，CODMn、NH3N、TP、TN的超標(biāo)倍數(shù)平均值依次增高。由此可見，泗河流域TN的污染具有普遍性，且大多數(shù)監(jiān)測斷面的TN污染最嚴(yán)重，CODMn的污染也較為普遍，但其污染程度并不高，TP和NH3N的污染主要集中在少數(shù)監(jiān)測斷面。

3討論與結(jié)論

研究表明，泗河所有監(jiān)測斷面平均綜合污染指數(shù)的總體平均值P=2.9（>2），處于嚴(yán)重污染狀態(tài)，且重污染斷面多，其所占比例達(dá)76.2%。泗河流域超標(biāo)污染物主要是TN，其次為CODMn和TP，這與以往研究的結(jié)果一致，TN的濃度一直處于超Ⅴ類水的嚴(yán)重超標(biāo)狀態(tài)，近年來也呈上升趨勢；TP在2006～2008年符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[4]144-145，但近幾年污染程度漲幅非常大，現(xiàn)在為Ⅳ類水質(zhì)，說明泗河富營養(yǎng)化程度有逐年上升的趨勢。這主要是由于泗河流經(jīng)泗水縣、曲阜市以及兗州、鄒城和濟(jì)寧市的部分區(qū)域，該區(qū)域工業(yè)門類較全，大量工業(yè)廢水排入河道；另一方面，泗河流域城鎮(zhèn)較多，導(dǎo)致大量生活污水排入泗河[2]84。此外，泗河流域內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染也是一個(gè)主要因素[6]241-242。

按水質(zhì)單項(xiàng)污染指數(shù)Pij>2，篩選出CODMn、TN、TP污染最重的監(jiān)測斷面，CODMn和TP污染最嚴(yán)重的是曲阜泗河橋南監(jiān)測斷面（17#），超標(biāo)倍數(shù)分別為0.9和15.6倍，TN污染最嚴(yán)重的是泗河街辦監(jiān)測斷面（11#），超標(biāo)倍數(shù)為11.3倍。污染程度最輕的監(jiān)測斷面為陶洛，綜合污染指數(shù)為0.95（<1），符合Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。曲阜泗河橋南斷面（17#）位于臨近古城煤礦，可能與煤礦開采導(dǎo)致的污染有關(guān)。泗河街辦（11#）監(jiān)測點(diǎn)在泗水縣內(nèi)，距離縣中心區(qū)較近，該河段接納了縣城大量的工業(yè)廢水和生活污水。陶洛斷面（13#）附近工廠企業(yè)分布少，人口分布松散，相應(yīng)排入該河段的生活污水和工業(yè)廢水相對較少，且陶洛河段的上游河道明顯變寬，水生植物豐富，使污染物質(zhì)由于水流變緩而沉積于河底或被吸收，所以該河段水體污染物濃度相對于泗河流域最低。

參考文獻(xiàn)

[1]

慕金波，郝光前，張洪秀，等.泗河水環(huán)境容量及最大容許排污量計(jì)算[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2009，32（11）： 177-180.

[2] 武周虎，仁杰，張曉波，等.南四湖入湖河口水質(zhì)綜合分析與改善效果分析[J].環(huán)境污染與防治，2012，34（7）： 80-84.

[3] 武周虎，張曉波，張芳園.南四湖入湖重點(diǎn)污染河流篩選與水環(huán)境問題分析[J].長江流域資源與環(huán)境，2011，20（4）： 475-481.

[4] 張偉，楊麗原.南四湖主要入湖河流水質(zhì)評價(jià)[J].海洋湖沼通報(bào)，2011（1）： 141-146.

[5] 高學(xué)平，李文猛，張晨，等.入湖河流對南四湖水質(zhì)的影響[J].水資源保護(hù)，2013，29（2）： 1-5.

[6] 李爽，張祖陸，孫媛媛.基于SWAT模型的南四湖流域非點(diǎn)源氮磷污染模擬[J].湖泊科學(xué)，2013，25（2）： 236-242.

[7] KOLOVOS A，CHRISTAKOS G，SERRE M L，et al.Computational BMEsolution of a stochastic advection-reaction equation in the light of site-specific information [J].Water resources research，2002，38（12）： 1318-1334.

[8] 國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京： 中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002 .

[9] 中國環(huán)境科學(xué)研究院.地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB3838-2002[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[10] 范瑜.平均綜合污染指數(shù)在地面水污染分級中的應(yīng)用[J].江蘇環(huán)境科技，1999，12（3）： 28-29.

[11] 辛穎，武周虎，慕金波，等.南四湖入湖、入干線河流與輸水干線的水質(zhì)動態(tài)分析[J].安全與環(huán)境工程，2003，20（3）： 36-41.

[12] 孔令昊，楊麗原.泗河表層沉積物重金屬污染特征及潛在生態(tài)危害評價(jià)[J].中國農(nóng)村水利水電，2013（3）： 41-44.