禿尾河水質(zhì)污染情況的調(diào)查與分析

惠 璠，郭雅妮，崔雙科，郭戰(zhàn)英，韓丹丹，王志剛

（1.西安工程大學 環(huán)境與化學工程學院，陜西 西安710048；2.陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計研究院，陜西 西安710048；3.西安工程大學 科技處，陜西 西安710048）

陜北能源化工區(qū)是一個極度缺水的地區(qū)，禿尾河是該地區(qū)最重要的工業(yè)用水來源之一.國內(nèi)很多研究人員都對該河流的水資源的利用及環(huán)境影響做了調(diào)查和研究.黃月琴［1］對禿尾河流域水資源環(huán)境進行分析指出，禿尾河水資源總量為3.705×108m3，可利用水資源總量為2.245×108m3，地表水水質(zhì)（除錦界工業(yè)園區(qū)外）總體較好，都在Ⅲ類水標準范圍內(nèi)；孫天青等［2］對禿尾河徑流特性及人類活動對徑流量的影響進行分析；李占斌等［3］對禿尾河流域的暴雨洪水產(chǎn)沙特性進行了研究等.但對該流域污染源的調(diào)查分析研究較少.為了更加客觀實際地對該流域污染源進行分析，通過實地調(diào)查和資料收集，采用目前比較實用的方法——等標污染負荷法對禿尾河流域污染物進行評價，通過分析比較，確定主要污染物，為該地區(qū)污染源的防治對策提供科學依據(jù)［4］.

1 現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 流域生態(tài)環(huán)境

禿尾河位于陜西省榆林市境內(nèi)，河源至棗稍溝段，主要流徑沙漠區(qū)，河道比降較小，其中圪丑溝以上比降為3.47‰.棗梢溝至高家堡段，沿岸多沙丘和黃土，河床不定，水流分散，地形上類似一個小盆地，河漫灘及一級階地發(fā)育.高家堡至紅花渠段，以砂岸為主，部分河段切入基巖40～60m，一束一放的形勢比較明顯，為寬緩平直河道與曲流巖岸的過渡河段.紅花渠至河口段，以巖岸為主，河谷深切，河道變窄，曲流發(fā)育，河漫灘及階地不發(fā)育［5］.禿尾河水系結(jié)構(gòu)簡單，呈樹枝狀分布，且西南岸支流較發(fā)育.流域主要天然植被類型為沙生植被和沼澤性植被，土壤類型以風沙土、黃綿土、黑壚土、新積土為主.生態(tài)環(huán)境容易被破環(huán)，而且自恢復(fù)能力極差，水土流失嚴重.

1.2 水資源利用情況

禿尾河水資源目前沒有大規(guī)模的開發(fā)利用，僅在河谷地帶傍河修建引水渠進行農(nóng)業(yè)灌溉，而且季節(jié)性很強，主要集中在每年的農(nóng)作物生長期.表1為禿尾河各支流的水資源情況.在沙母河溝和棗稍溝農(nóng)業(yè)用水較集中，多以渠道引水自流灌溉，水利化程度較低.在大保當河谷地帶現(xiàn)狀開采量僅占地表水總量的7%.喇嘛河村南筑有溢流壩，居民就近利用溝水灌溉莊稼.神木煤液化基地的錦界工業(yè)園區(qū)的供水依賴禿尾河上的瑤鎮(zhèn)水庫，供水量為0.547 5億m3/a.目前，已形成30萬m3/d供水能力的工程，現(xiàn)供水量為15萬m3/d.同時，在野雞河上游修筑高羔兔和野雞河兩座季節(jié)性水庫用以儲存水.禿尾河上的彩兔溝水庫，目的是為神木煤液化基地的大保當工業(yè)園區(qū)供水，工程設(shè)計供水量為5 700萬m3/a，庫容量為7 300萬 m3［6－8］.

表1 禿尾河支流長度、流域面積及年平均徑流量Table 1 Tuwei River′s tributary area，length and the average annual runoff

1.3 水功能區(qū)劃分

根據(jù)陜西省水功能區(qū)劃劃分，地表水環(huán)境質(zhì)量按照《陜西省人民政府辦公廳關(guān)于調(diào)整榆林市禿尾河水功能區(qū)劃的復(fù)函》（陜政辦函〔2010〕140號）規(guī)定，禿尾河一級水功能區(qū)劃分3個河段，神木源頭保護區(qū)（源頭至瑤鎮(zhèn)段，河長31.4km）水質(zhì)目標為ⅱ類，神木開發(fā)利用區(qū)（瑤鎮(zhèn)至高家堡段，河長38.8km）水質(zhì)目標為?！ゎ悾衲颈Ａ魠^(qū)（高家堡至入黃口段，河長69.4km）水質(zhì)目標為ⅲ類.在神木開發(fā)利用區(qū)劃定二級水功能區(qū)2處，神木飲用及農(nóng)業(yè)用水區(qū)（瑤鎮(zhèn)至采兔溝水庫大壩段，河長13km）水質(zhì)目標為ⅲ類，排污控制區(qū)（采兔溝水庫大壩至高家堡段，河長25.8km）水質(zhì)目標為ⅳ類.

2 污染源調(diào)查

此次調(diào)查的目的主要是以禿尾河流域的地表水為對象，對該區(qū)域的點源和非點源污染源進行調(diào)查，主要涉及內(nèi)容包括：污染源所在單位周圍的環(huán)境情況，污染治理情況，廢污水量及其所含污染物量，廢、污水排放方式與方向，污染物危害及其發(fā)展趨勢等.

2.1 點源污染源

點源污染源主要是指如工業(yè)廢水之類可以集中處理的污染源.對于這種污染源，一般采用詳細的工業(yè)流程調(diào)查和污水排放量調(diào)查.包括各工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的污水廢水量、所含污染物量、污水處理方式與去向等.

禿尾河流域工業(yè)區(qū)主要有現(xiàn)有的錦界工業(yè)園區(qū)和未來的大堡當工業(yè)園區(qū)，其中錦界工業(yè)園區(qū)對禿尾河的污染影響較大，因此以錦界工業(yè)園區(qū)為主要調(diào)查對象，對此工業(yè)園區(qū)的工業(yè)分布、主要產(chǎn)品、污染源等進行了詳細的調(diào)查.錦界工業(yè)園區(qū)有許多工廠，例如天元化工、北元化工、金聯(lián)建材、東風鎂業(yè)、錦龍水泥、瑞誠玻璃、恒益建材、神華神木化工、錦界煤礦、國華電廠、亞華電廠、錦興化工等.錦界工業(yè)園區(qū)不同行業(yè)水污染調(diào)查情況如表2所示.

表2 園區(qū)現(xiàn)有行業(yè)水污染源調(diào)查結(jié)果一覽表Table 2 List of the park′s existing industry water pollution source survey

2.2 非點源污染源

非點源污染源主要指農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、醫(yī)院、交通及日常生活等產(chǎn)生的污染.禿尾河流域城鎮(zhèn)生活用水指標為28L/（人·d），農(nóng)村生活用水指標為15L/（人·d），這些水除了少量作為飲用水外，大部分用于廚房洗滌、淋浴、廁所沖洗等，最終以污水的形式排放［9－10］.生活污水中含有一定量的懸浮物、有機物、氨氮、合成洗滌劑以及細菌等，一般懸浮物濃度為100～350mg/L，生物需氧量為300～500mg/L，而每人每天帶入污水的氨氮量約為50g.城鎮(zhèn)醫(yī)院在門診、住院治療中要排出相當量的醫(yī)院用水，這種污水中，除含懸浮物、有機物外，主要含有病菌、病毒、寄生蟲卵和一些有毒物質(zhì)，是較為嚴重的一種生活水污染源.污水中含污染物實際濃度與耗水多少有關(guān)，水量越大，濃度越低.

目前農(nóng)村人數(shù)相對較少，日常生活對河流的影響很小.但在錦界工業(yè)園區(qū)，流動人口相對較多，常住人口也隨著錦界工業(yè)園區(qū)建設(shè)的規(guī)模增加而越來越多，人類所產(chǎn)生的生活污水也越來越多，園區(qū)產(chǎn)生的生活污水對禿尾河的影響也就越來越大.由于園區(qū)的建設(shè)沒有完善，工廠、生活區(qū)、醫(yī)療所、醫(yī)院、學校都在相繼建立，園區(qū)的城市排水管網(wǎng)還沒有建成，因此除了企業(yè)內(nèi)部的工人生活污水和工業(yè)廢水通過管道送進污水處理廠處理外，其他的生活污水基本都是直接排放，對禿尾河水質(zhì)的影響很大，嚴重影響園區(qū)的發(fā)展和當?shù)亟?jīng)濟的增長.

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是禿尾河流域經(jīng)濟支柱中不可或缺的一部分，大量使用農(nóng)業(yè)化肥和農(nóng)藥是該地區(qū)糧食種植或是樹苗栽培的必要途徑.大量使用農(nóng)藥會造成禿尾河中有毒化學成分及有機元素增加，可能會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，影響水質(zhì)工業(yè)廢水、廢棄物進入農(nóng)田，導(dǎo)致土壤重金屬超標，再由水土流失進入河流，繼而進入食物鏈，嚴重影響水環(huán)境生態(tài)和人類的身體健康.禿尾河上沒有大型的運輸船只，所以交通污染源對禿尾河沒有影響.

2.3 計算方法

等標污染負荷法是一種比較專業(yè)的方法，在環(huán)境影響評價中多用于對污染源的評價［11－12］.等標污染負荷法，是把排放介質(zhì)稀釋（或濃縮）到排放標準時的體積，目的是使各種污染物具有可比性.其計算公式是

式中，Pi為第i污染物的等標污染負荷，m3/h；qi為第i污染物絕對排放量，t/a；Ci為第i污染物的實測濃度，mg/L；Coi為第i污染物的排放標準，mg/L；Qi為含i污染物的介質(zhì)排放量，t/a.

污染物負荷比：某污染物的等標污染負荷占總污染物等標污染負荷Pn（m3/h）的百分比，稱為該污染物的等標污染負荷比Ki，Kn為該污染物的總污染負荷比，計算公式為

2.4 主要污染物的確定

按調(diào)查區(qū)域內(nèi)污染物等標污染負荷的大小排列，分別計算百分比及累計百分比，計算結(jié)果如表3所示.將累計百分比大于80%的污染物列為該區(qū)域的主要污染物［13］.

表3 特征污染物等標污染負荷及等標污染負荷比Table 3 Equal standard pollution load and equiscalar pollution loading ratio of the key pollutant

3 結(jié)果與分析

如表2，3所示，禿尾河流域的主要污染源是來自錦界工業(yè)園區(qū)的各化工廠廢水，主要有氯堿工業(yè)廢水（主要污染物為氨氮）、煤化工廢水（主要污染物為煤制品廢水）、建材企業(yè)廢水、能源電廠廢水、鎂金屬冶煉廢水（輕有色金屬廢水）、煤焦油生產(chǎn)廢水（芳香烴類污染廢水），其污染廢水排放總量為5 519 997t/a.其中COD排放量達407.8t/a，氨氮排放量為7.30t/a（其他污染物年排放量很少，對河流的影響可以忽略）.污染物總等標污染負荷為19.093m3/h（其中COD、氨氮分別為13.593m3/h和4.867m3/h，其他污染物為0.633m3/h）；COD總污染負荷比為71.20%，氨氮總污染負荷比為25.49%，其他污染物總污染負荷為3.31%.

分析結(jié)果可知，禿尾河流域水質(zhì)總體較好，基本在國家水質(zhì)三類標準范圍內(nèi).錦界工業(yè)園區(qū)的煙煤和無煙煤開采洗選工業(yè)、有機化學原料制造業(yè)、其他基礎(chǔ)化學制造業(yè)和火力發(fā)電是該園區(qū)產(chǎn)生高COD廢水的主要來源，COD總污染負荷比為71.20%，已經(jīng)接近80%的臨界線；有機化學原料制造業(yè)是氨氮廢水的主要來源，其等標污染累計排放率為25.49%，因此COD和氨氮是該園區(qū)影響禿尾河水質(zhì)的主要污染物.同時，該園區(qū)很大一部分的企業(yè)沒有集中的污水處理排放口，居民生活區(qū)產(chǎn)生的大量生活污水未進入城市管網(wǎng)，缺少具體的數(shù)據(jù)說明，因此園區(qū)廢水對禿尾河的實際污染程度大于此次調(diào)查的計算值.

4 結(jié)束語

本文針對錦界工業(yè)園這一特定區(qū)域用等標污染負荷法較準確地反映出園區(qū)的主要污染物，并結(jié)合實際調(diào)查分析目前影響禿尾河水質(zhì)的實際污染情況.同時，從錦界工業(yè)園區(qū)及禿尾河流域可持續(xù)發(fā)展角度建議對錦界工業(yè)園區(qū)污染物的排放進行綜合治理，規(guī)范對河流排放污水的排放口及固體廢物貯存、堆放場的管理，按污染源的負荷比實施分步驟治理，使該工業(yè)園對禿尾河水質(zhì)的影響降到最低.

［1］ 黃月琴.陜西省榆神礦區(qū)禿尾河流域水資源環(huán)境分析［D］.西安科技大學，2008：35－48.HUANG Yueqin.The water resource environment analyses of the Tuwei River Drainage area in the Yu Shen Mining Area in Shaanxi Province［D］.Xi′an University of Science and Technology，2008：35－48.

［2］ 孫天青，張鑫，梁學玉，等.禿尾河徑流特性及人類活動對徑流的影響分析［J］.人民長江，2010，41（8）：47－50.SUN Tianqing，ZHANG Xin，LIANG Xueyu，et al.Analysis of runoff characteristics of Tuwei River and impact of human activity［J］.Yangtze River，2010，41（8）：47－50.

［3］ 李占斌，符素華，魯克新，等.禿尾河流域暴雨洪水產(chǎn)沙特性的研究［J］.水土保持學報，2001，15（2）：88－91.LI Zhanbing，F(xiàn)U Suhua，LU Kexin，et al.Characteristics of rainstorm，flood and sediment yield in Tuwei River Watershed［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2001，15（2）：88－91.

［4］ 劉世鐸.基于可持續(xù)發(fā)展的區(qū)域主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的選擇［J］.西安工程大學學報，2014，28（5）：640－645.LIU Shiduo.The choice of regional leading industries based on the perspective of sustainable development［J］.Journal of Xi′an Polytechnic University，2014，28（5）：640－645.

［5］ 高亞軍，郝曉惠，張勝利.禿尾河流域水沙特性變化分析［J］.水資源與水工程學報，2006，17（3）：68－71.GAO Yajun，HAO Xiaohui，ZHANG Shengli.Analysis of the characters of runoff and sediment in Tuwei River basin［J］.Journal of Water Resources ＆ Water Engineering，2006，17（3）：68－71.

［6］ 陜西省榆林市神木縣高家堡水源地勘探報告［R］.陜西省煤田地質(zhì)局水文隊，2006.The exploration report of Gaojiabao water source in Shenmu county of Shaanxi province［R］.Coalfield Geology Bureau Planning Hydrological Team of Shaanxi Province，2006.

［7］ 陜西省榆林市神木縣沙母河溝水源地勘探報告［R］.陜西省煤田地質(zhì)局水文隊，2006.The exploration report of shamu brook water source in Shenmu county of Shaanxi province［R］.Coalfield Geology Bureau Planning Hydrological Team of Shaanxi Province，2006.

［8］ 陜西省榆林市神木縣大保當水源地勘探報告［R］.陜西省煤田地質(zhì)局水文隊，2006.The exploration report of Dabaodang water source in Shenmu county of Shaanxi province［R］.Coalfield Geology Bureau Planning Hydrological Team of Shaanxi Province，2006.

［9］ 張淑蘭，王彥輝，于澎濤，等.人類活動對涇河流域徑流時空變化的影響［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2011，25（6）：66－72.ZHANG Shulan，WANG Yanhui，YU Pengtao，et al.Impact of human activities on the spatial and temporal variation of runoff of Jinghe basin［J］.Journal of Arid Land Resources and Environment，2011，25（6）：66－72.

［10］ 李志文.談用水消耗量［J］.山西建筑，2013，39（24）：140－142.LI Zhiwen.Discussion on water consumption［J］.Shanxi Architecture，2013，39（24）：140－142.

［11］ 周慧平，高燕，尹愛經(jīng)，等.水污染源解析技術(shù)與應(yīng)用研究進展［J］.環(huán)境保護科學，2014，40（6）：19－24.ZHOU Huiping，GAO Yan，YIN Aijing，et al.Methods of source apportionment of water pollution and application progress［J］.Environmental Protection Science，2014，40（6）：19－24.

［12］ 王貝，何錫君，鄭日紅，等.梁輝水庫水源地污染源調(diào)查與水質(zhì)評價［J］.浙江水利科技，2011，39（4）：18－19.WANG Bei，HE Xijun，ZHENG Rihong et al.Water source pollution investigation and water quality assessment of Liang Hui reservoir［J］.Zhejiang Hydrotechnics，2011，39（4）：18－19.

［13］ 萬金保，黃學平.采用等標污染負荷法分析大塢河水污染特征［J］.南昌工程學院學報，2005，24（1）：35－38.WAN Jinbao，HUANG Xueping.Analysis on water pollution characteristics of Dawu River with equivalent standard pollutant loading method［J］.Journal of Nanchang Institute of Technology，2005，24（1）：35－38.