柴汶河水質(zhì)變化研究及污染控制對策

王曉晴，秦　帥，周長行

(新泰市環(huán)境保護(hù)局，山東 新泰 271200)

?

柴汶河水質(zhì)變化研究及污染控制對策

王曉晴，秦帥，周長行

(新泰市環(huán)境保護(hù)局，山東 新泰 271200)

摘要：以新泰市柴汶河各監(jiān)測斷面2012—2014年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究了該河流水質(zhì)污染狀況，利用單因子污染指數(shù)法、平均值法、超標(biāo)率和分擔(dān)率對水中化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、陰離子表面活性劑、氟化物、糞大腸菌群及揮發(fā)酚等8項污染物質(zhì)進(jìn)行評價，得出該河流水質(zhì)主要污染物質(zhì)是氨氮和化學(xué)需氧量，河流水質(zhì)受污染狀況隨季節(jié)性和河流沿程變化明顯：枯水期>平水期>豐水期，中游>下游>上游；同時對造成該河流污染的主要原因進(jìn)行分析并提出相應(yīng)污染控制對策。

關(guān)鍵詞：河流水質(zhì)監(jiān)測；水質(zhì)變化研究；水污染控制；單因子污染指數(shù)法；柴汶河

水資源質(zhì)量隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步和人口的劇增日益下降。隨著工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，尤其是水資源遭受了前所未有的破壞。保護(hù)水資源已刻不容緩[1-3]。

本文以新泰市柴汶河各監(jiān)測斷面2012—2014年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究了該河流水質(zhì)污染狀況；同時對造成該河流污染的主要原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)污染控制對策。

1評價方法及評價標(biāo)準(zhǔn)

1.1評價方法

新泰市為了監(jiān)控地表水柴汶河水質(zhì)，特在該河流上設(shè)置沙坡大橋、平陽河入汶處、西周河入汶處、翟良橋、谷里大橋和南宋大橋等6處監(jiān)測斷面，每月對各監(jiān)測斷面水樣進(jìn)行一次全分析。本文主要選取柴汶河6個監(jiān)測斷面的化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、陰離子表面活性劑、氟化物、糞大腸菌群和揮發(fā)酚等8種污染物質(zhì)分析其對河水水質(zhì)的影響[4-5]。

單因子指數(shù)法[6]計算公式如下：

式中：Pi為第i項污染物單因子污染指數(shù)；Ci為第i項污染物實測值；Si為第i項污染物的標(biāo)準(zhǔn)值。

當(dāng)Pi>1時，說明該污染物超標(biāo)；當(dāng)Pi=1時，說明該污染物達(dá)到臨界值；當(dāng)Pi<1時，說明該污染物未超標(biāo)，水質(zhì)清潔。

斷面超標(biāo)率計算公式如下：

斷面超標(biāo)率=

綜合污染指數(shù)計算公式如下：

分擔(dān)率計算公式如下：

1.2評價標(biāo)準(zhǔn)

GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[7]。

2數(shù)據(jù)分析與討論

2.1化學(xué)需氧量(COD)

圖1中，每年的12月、1月和2月的COD值相對其他時間段較高。該時間段為冬季，河水為枯水期，造成河水主要以排放的各類污水為主，污染物質(zhì)監(jiān)測值偏高；6月、7月、8月及9月因雨水豐富，河水為豐水期，天氣炎熱，COD值相對較低。2014年2月平陽河入汶處和西周河入汶處兩斷面COD值超高，直接影響了柴汶河該時間段的均值。新泰市環(huán)保局查處了幾家違規(guī)排放企業(yè)造成河流污染的事件。大體來看，2012年的COD值要比2013年的高，2013年的COD值要比2014年的高。這也證明了近年來國家、政府對環(huán)保的重視及治理力度加大，人們對環(huán)保法的遵循和對環(huán)境的保護(hù)意識增強(qiáng)，使新泰市境內(nèi)柴汶河水質(zhì)有一定的改善。

2.2氨氮(NH3-N)

如圖2所示，柴汶河水質(zhì)在冬季和枯水期受氨氮污染指數(shù)影響嚴(yán)重。9月份河流水量開始減少，氨氮值開始增加，基本上呈逐月增加趨勢，12月份和次年的1月份氨氮值為一年內(nèi)最高值。2月份氨氮污染指數(shù)開始下降，主要原因是自然界動植物開始復(fù)蘇，能夠消耗有機(jī)肥料氮元素。隨著季節(jié)的推移，雨水增加，河流水量增加，氨氮值大幅度降低。每年的5、6、7、8月氨氮值均是較低值時期。再次證明在污染源排放量基本不變的情況下，地表水中氨氮污染指數(shù)受季節(jié)和河水水量影響嚴(yán)重。但還是應(yīng)該從根本上治理河流中的氨氮污染，切斷污染途徑，排除污染源，使其水質(zhì)不受污染。

2.3總磷(T-P)

圖3可以反映出柴汶河水質(zhì)受總磷污染指數(shù)影響變化趨勢：2012年<2013年<2014年，即有逐年遞增趨勢；2012年和2013年總磷污染指數(shù)變化不大，且每一年內(nèi)的月份之間也趨于平穩(wěn)，峰值均出現(xiàn)在12月份；2014年月份之間有小幅度的波動，峰值出現(xiàn)在4月份；3年內(nèi)柴汶河水質(zhì)總磷影響沒有明顯變化，水質(zhì)總體趨勢均滿足地表水Ⅴ類水質(zhì)要求。

2.4高錳酸鹽指數(shù)

圖4可以反映出柴汶河水質(zhì)受高錳酸鹽污染指數(shù)影響變化趨勢：1—4月份，2013年<2012年<2014年；5—12月份，2014年<2013年<2012年，即基本上變化趨勢為逐年遞減。高錳酸鹽高濃度在每年的春季(2、3、4月份)，6、7、8月份開始呈下降趨勢，這也正好為河道的豐水期和雨水期，也能表明年內(nèi)高錳酸鹽污染物進(jìn)入河道的量基本上不變。即3年中柴汶河水質(zhì)基本上不受高錳酸鹽污染影響，且高錳酸鹽污染物呈逐年下降趨勢，水質(zhì)總體趨勢均滿足地表水Ⅴ類水質(zhì)要求。

2.5陰離子表面活性劑

圖5反映出柴汶河水質(zhì)受陰離子表面活性劑染指數(shù)影響變化趨勢。2012年和2013年水中陰離子表面活性劑濃度差不多，春季濃度較高；2014年河水水質(zhì)明顯優(yōu)于前兩年。最高值出現(xiàn)在2013年3月份達(dá)到0.174mg/L，也能滿足地表水Ⅰ類水質(zhì)要求，所以柴汶河水質(zhì)基本上不受陰離子表面活性劑的污染。

2.6氟化物(F-)

從圖6可以看出，柴汶河河水中氟化物濃度分布均勻，變化不大。每年的2月份均出現(xiàn)當(dāng)年的最低值，該時間河水枯竭，水從中心河床流過，該處自然界中礦物質(zhì)含氟已相對很低，水中溶解量也較低；隨著豐水期和雨水期的到來，河流面積增大，沖擊河兩岸自然界中的礦物質(zhì)，氟化物溶解量增加，河水中相對濃度增高。雖然水中含氟量并不高，但數(shù)值很好地反映了河水中氟化物濃度的變化趨勢：總體來看，水中氟化物濃度是2013年>2012年>2014年，柴汶河河流水質(zhì)受氟化物污染有好轉(zhuǎn)趨勢，且水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅰ類水質(zhì)要求。

2.7糞大腸菌群

柴汶河3年內(nèi)6斷面統(tǒng)計糞大腸菌群污染數(shù)據(jù)共計216個。根據(jù)單因子污染指數(shù)法計算，糞大腸菌群污染物標(biāo)準(zhǔn)值Si取值2000(Ⅱ類水質(zhì)要求)，監(jiān)測污染超標(biāo)數(shù)據(jù)共有0個，超標(biāo)率為0%。說明柴汶河河流水質(zhì)基本不受糞大腸菌群污染指數(shù)的影響，且水質(zhì)達(dá)到環(huán)境地表水Ⅱ類水質(zhì)要求。柴汶河上游的沙坡大橋斷面糞大腸菌群監(jiān)測數(shù)值基本上在80左右，最高出現(xiàn)在2014年的9月份，糞大腸菌群污染實際監(jiān)測數(shù)值達(dá)到430，超過環(huán)境地表水Ⅰ類水質(zhì)要求。除2012年1月份(210)外，其他均達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)要求，Ⅰ類水質(zhì)超標(biāo)率僅占5.6%；糞大腸菌群污染指數(shù)相對較高值出現(xiàn)在2012年的6月份和2012年的9月份，實際監(jiān)測數(shù)值均值分別達(dá)到1150和1160，表明該兩個時間段柴汶河略受糞大腸菌群污染指數(shù)的影響?？傊胥牒铀|(zhì)3年內(nèi)糞大腸菌群污染指數(shù)相對較低，水質(zhì)良好，各個斷面監(jiān)測數(shù)值均未超過環(huán)境地表水Ⅱ類水質(zhì)要求。

2.8揮發(fā)酚

近3年監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，共計216個數(shù)據(jù)，其中198個監(jiān)測點位未檢測出該污染物質(zhì)，占91.7%；有18個點位數(shù)據(jù)檢測出揮發(fā)酚，地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)值Si為0.1，有10個數(shù)據(jù)顯示超過Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，占總監(jiān)測點位的4.6%。超標(biāo)現(xiàn)象主要集中在2012年1月份和9月份，且柴汶河上游各斷面均未檢出(沙坡大橋斷面和平陽河入汶處斷面)。能夠檢測出揮發(fā)酚的斷面從西周河入汶處斷面出現(xiàn)，該河兩岸有生物、化工企業(yè)，主要污染物質(zhì)應(yīng)來源于此，該兩個時間段的斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)均超標(biāo)。2013年度全年所有斷面均未檢出揮發(fā)酚，表示該年河水水質(zhì)不受揮發(fā)酚物質(zhì)的污染；2014年度也只有12月份西周河入汶處斷面監(jiān)測出，為0.096，符合地表水Ⅴ類水質(zhì)要求，表明該年度河水水質(zhì)基本上不受揮發(fā)酚物質(zhì)的污染?？傮w來說，2012年1月和9月河水受揮發(fā)酚污染嚴(yán)重；10月份也受到一定的污染，但污染狀況不嚴(yán)重；2013年和2014年柴汶河水質(zhì)基本上不受揮發(fā)酚物質(zhì)的污染。

2.9污染物質(zhì)分擔(dān)率

柴汶河受到各類污染物質(zhì)污染程度不同，為尋求各污染物質(zhì)對柴汶河污染分擔(dān)率，需對數(shù)據(jù)再次進(jìn)行處理，尋求綜合污染指數(shù)，進(jìn)而計算各污染物質(zhì)的分擔(dān)率。

將柴汶河上各監(jiān)測斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，根據(jù)單因子污染指數(shù)計算公式計算出Pi，求出綜合污染指數(shù)P，進(jìn)而求得污染物質(zhì)的分擔(dān)率，具體數(shù)據(jù)見表1。

從表1可以看出，柴汶河水質(zhì)污染狀況基本穩(wěn)定，3年內(nèi)污染分擔(dān)率最高的均是氨氮，陰離子表面活性劑和氟化物對柴汶河河水污染分擔(dān)率相對較小，糞大腸菌群和揮發(fā)酚基本上不存在對水質(zhì)污染的影響。排在前三的污染物質(zhì)分別是氨氮(NH3-N)、化學(xué)需氧量(COD)和總磷(T-P)。根據(jù)單因子污染指數(shù)法判斷，只有氨氮超標(biāo)，其他指標(biāo)均能符合地表水Ⅴ類水質(zhì)要求。

表1　2012-2014年柴汶河水質(zhì)中各污染物質(zhì)的分擔(dān)率

3結(jié)論和對策

3.1結(jié)論

(1)從單因子污染指數(shù)法來評價柴汶河河水水質(zhì)受到各污染物質(zhì)污染程度，河水受NH3-N和COD污染物質(zhì)污染嚴(yán)重，3年內(nèi)各監(jiān)測斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示該兩種污染物質(zhì)的總體超標(biāo)率分別是45.4%和18.1%；河水受總磷值、高錳酸鹽指數(shù)值、陰離子表面活性劑、氟化物、糞大腸菌群及揮發(fā)酚等污染物質(zhì)影響較小。

(2)從時間分布上看，季節(jié)性變化明顯，各項數(shù)值冬季要比其他季節(jié)明顯偏高，枯水期>平水期>豐水期，尤其是氨氮和化學(xué)需氧量；3年內(nèi)污染物質(zhì)氨氮、總磷濃度值有遞增趨勢，COD、高錳酸鹽指數(shù)值、陰離子表面活性劑、氟化物、糞大腸菌群值及揮發(fā)酚等均呈下降趨勢。

(3)從空間分布上看，各污染物質(zhì)隨河流沿程變化明顯，各污染物質(zhì)濃度變化為：中游>下游>上游。上游污染源頭少，水源發(fā)源地多數(shù)泉水清澈潔凈，很多污染物質(zhì)來自自然界自有；中游河流兩岸分布大量工廠、村莊以及城鎮(zhèn)，人為污染嚴(yán)重；下游出境流域相對而言污染源頭少，加之人工濕地等凈化作用，使河水水質(zhì)好轉(zhuǎn)。

(4)根據(jù)污染物質(zhì)分擔(dān)率得出柴汶河主要受NH3-N、COD兩種物質(zhì)污染，其他6項污染物質(zhì)對河水水質(zhì)影響較小，水質(zhì)滿足地表水Ⅴ類水質(zhì)要求。

3.2污染控制對策

(1)控制污染源頭，治標(biāo)更要治本。柴汶河河水受到污染，從空間分布情況和各個斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)可以分析得到，污染物質(zhì)主要來自人為因素，包括生活用水、工業(yè)企業(yè)排污。所以必須加大污染源頭的控制，排除工業(yè)企業(yè)和生活污水的直接排放，嚴(yán)防污染物質(zhì)濃度超過河流的自凈能力。增加治污能力，污水達(dá)標(biāo)排放。工業(yè)企業(yè)污水首先要有自己的處理設(shè)施，經(jīng)初步處理達(dá)到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)方可排放或進(jìn)入污水處理廠再進(jìn)一步處理。同樣，城市污水也要全部進(jìn)入污水處理廠處理，直至處理達(dá)到國家或地方排放標(biāo)準(zhǔn)方可排放到河流。

(2)增加人工濕地，保護(hù)自然凈化能力。從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，谷里大橋斷面的人工濕地對河流水質(zhì)有巨大的凈化能力，很好地消耗了水中的NH3-N、T-P等物質(zhì)。該斷面下游南宋大橋斷面水質(zhì)好轉(zhuǎn)，所以政府應(yīng)該繼續(xù)擴(kuò)大濕地面積，保護(hù)濕地，使河流流域濕地進(jìn)一步增加對水質(zhì)的凈化作用。

(3)增強(qiáng)人們環(huán)保意識，加大懲罰力度。環(huán)境保護(hù)人人有責(zé)，要讓更多的人們投入到環(huán)保事業(yè)中來，從自身做起，從點滴做起，自覺遵守環(huán)保法，保護(hù)身邊的環(huán)境。對破壞環(huán)境違法行為堅決打擊，加大懲罰力度。尤其是對工業(yè)企業(yè)偷排污水行為，要加大其違法成本，讓其不敢再次觸及環(huán)保法底線。人們發(fā)現(xiàn)有環(huán)保違法行為，要及時向環(huán)保部門舉報，環(huán)保部門要查處一起處理一起，做到執(zhí)法必嚴(yán)，違法必究。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳志愷.21世紀(jì)中國水資源持續(xù)開發(fā)利用問題[J].中國工程科學(xué)，2000, 2(3): 7-11.

[2]遲永山.地表水源地水環(huán)境現(xiàn)狀評價及污染控制對策研究：以桃山水庫為例[D].長春：吉林大學(xué)，2006.

[3]金雪蓮，任婧，夏峰.我國河流湖泊砷污染研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2012, 31(5): 26-31.

[4]梁德華，蔣火華.河流水質(zhì)綜合評價方法的統(tǒng)一和改進(jìn)[J].中國境監(jiān)測，2002, 18(2): 63-66.

[5]王園欣，左其亭.沙潁河河南段水質(zhì)變化及成因分析[J].水資源與水工程學(xué)報，2012, 23(4): 47-48.

[6]尹海龍，徐祖信.我國單因子水質(zhì)評價方法改進(jìn)探討[J].凈水技術(shù)，2008, 27(2): 1-3.

[7] GB3838-2002,地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

Study on Water Quality Changes and Pollution Control of Chaiwen River

WANG Xiao-qing,QIN Shuai,ZHOU Chang-xing

(Xintai Environmental Protection Bureau, Xintai Shantong 271200,China)

Abstract：The water quality of Chaiwen River was examined based on the water quality monitoring data of the river from 2012 to 2014. The single factor pollution index, average concentration, exceed standard rate and the share rate were applied to evaluate the COD, NH3-N, total phosphorus, permanganate index, anionic surface-active agent, fluoride, class of Escherichia coli, and volatile phenol. The evaluation results showed that the major pollutants in the river were ammonia nitrogen and COD. The water quality changed in different seasons and sections. The water was more polluted in dry season, followed by normal river flow period and wet season. The water quality was worse in the up-stream than the down-stream. The water quality was the best in the middle-stream. The corresponding pollution control measures were put forward.

Key words：water quality monitoring; study on water quality changes; water pollution control; single factor pollution index; Chaiwen River

收稿日期：2015-07-30

作者簡介：王曉晴(1986-)，女，山東新泰人，本科，助工，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。通訊作者：周長行(1981-)，男，山東費縣人，碩士，工程師，主要從事廢水、廢氣監(jiān)測工作。

中圖分類號：X52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)02-0045-05