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

(成都大學環境科學與工程研究所，四川成都 610106)

0 引言

城市河流，主要是指發源于城區或者流經城區的河流或河流段，包括歷史上人工開挖但經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，多數城市河流均存在不同程度的水體污染現象.

清水河，又名十陵河，自成都東郊的圣燈鄉人民塘村、長林盤村，經十陵鎮、成都大學、西河鎮，與發源于龍泉山脈的西江河匯于沱江，全長6.2公里.清水河流經區域工業集中、人口密集，各種加工、冶煉等污染型“五小企業”星羅棋布，基礎設施改建、擴建頻繁，工業廢水、城鎮生活污水、生活垃圾的排入，河水污染日趨嚴重，既影響了當地的生態景觀與用水安全，也妨礙了沿岸居民正常的生產、學習和生活.因此，明確清水河流域的污染狀況，澄清污染源，可為相關部門凈化污染環境，遏制污染提供依據.

1 監測斷面、水質評價因子及分析方法

1.1 監測斷面

圖1 監測斷面采樣點分布示意圖

根據清水河流域的水文特點、工農業布局和生產活動狀況，本研究分別在十陵河段、人民塘支流、長林盤支流各設置3個監測斷面(見圖1).其中:十陵河道入水口(W3，青和苑社區上端、支流交匯處下游100 m)、中點(W2，江華社區)、出水口(W1，成都大學下游100 m)的監測結果可表征主河道的水質狀況;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)的監測結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)的監測結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 水質評價因子及分析方法

結合城市河流的污染特點，本研究選擇對環境危害較大的COD、BOD5、氨氮、總磷、總氮、CN－、F、As、Cr6+、Pb、Cu、Cd、Zn、Hg、糞大腸菌群、揮發酚和石油類17個指標作為水質評價因子.并嚴格依照國家環?？偩诸C布的《水和廢水監測分析方法》［2］對水樣進行檢測.其中，F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 單因子指數評價結果及分析

在水質評價中，首先采用單因子評價指數法［3－4］，即評價因子的實際監測值與環境評價標準值的比值，其計算公式為，

式中，Cj為評價因子的實際監測值;Sj為評價因子的標準值，本研究采用《地面水環境質量標準》(GB3838－2002)Ⅴ類水質標準［3］;Ij為單因子污染指數.評價結果如表1所示.

表1 清水河流域主要河段的單因子污染指數(Ij)及均值(Mj)

2.1 無機物污染

表1數據顯示:9個監測斷面中，水樣的F、CN－污染指數均大于1，說明整個清水河流域均存在不同程度的F、CN－污染現象.不同河段間F污染指數差異很大，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個監測斷面中，中點(W8，1.46)的F污染指數遠大于源頭(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”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(1.10、1.12、1.15)與河段內不同監測斷面間的CN－污染指數差異并不明顯，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.

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、揮發酚和石油類等指標來反映.

表1數據顯示:所有河段中的COD、BOD5含量均超出國家《地面水環境質量標準》(GB3838－2002)Ⅴ類水質標準，其污染指數依次為，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的監測結果則顯示，W4(1.45、1.38)＞W3(1.38、1.35)＞W7(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個監測斷面中，兩條支流源頭的COD、BOD5污染指數(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不同監測斷面間的COD、BOD5污染指數則發現，W5(1.53、1.52)＞W4(1.45、1.38)＞W6(1.08、1.07)、W1(1.58、1.51)＞W2(1.53、1.49)＞W3(1.38、1.35)，說明長林盤支流的COD、BOD5污染源主要來自W5、W6間的農田、居民區，十陵河道的COD、BOD5污染源主要來自W2、W3間各社區、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數據還顯示，氨氮、總磷、總氮的污染指數排序與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的監測結果則顯示，W7(1.38、1.55、1.57)＞W3(1.18、1.45、1.45)＞W4(0.89、1.08、1.01)，監測斷面W4、W5、W6上針對氨氮、總磷、總氮的監測結果差異較小，且接近于《地面水環境質量標準》(GB3838－2002)Ⅴ類水質標準，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、商業區、養殖場的污水排放，是該流域水系中氨氮、總磷、總氮負荷偏高的主要因素.

揮發酚、石油類污染物是工業廢水、生活污水的主要成分，也是城市河流水質監測的重要內容.表1數據顯示，所有監測斷面中揮發酚、石油類的污染指數明顯超標.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酚、石油類污染現象.9個監測斷面中，兩支流源頭的揮發酚、石油類的污染指數(W9，1.40、1.29;W6，1.20、1.21)均明顯超標，說明源頭各沙廠洗沙用土中揮發酚、石油類背景值較大，是該流域揮發酚、石油類的主要輸出源之一.各河段內不同位點揮發酚、石油類污染指數的監測結果顯示，W8(3.60、2.47)＞W7(2.80、2.01)＞W9(1.40、1.29)、W2(2.60、2.05)＞W3(2.50、1.84)＞W1(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”是該流域揮發酚、石油類的主要污染源;W3、W2監測點和W5、W4監測點間的揮發酚、石油類污染指數均呈現遞增趨勢，說明十陵河道W3、W2監測點間以及長林盤支流W5、W4監測點間分布的居民社區、各類加工作坊的污水排放也是該流域揮發酚、石油類污染主要原因之一.

2.3 金屬污染

被監測的Cu、Zn、As、Hg、Cd、Cr6+、Pb 7種金屬元素中，除Zn污染指數接近于1外，其余6種金屬元素均存在一定程度的超標現象.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)＞W3(5.40)＞W4(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)＞W7(6.10)＞W9(1.30)，說明上游(W9、W8監測點之間)沿岸的鋁制品廠、塑料制品廠等“五小企業”是流域Cd污染的主要污染源.支流源頭的Cd污染指數(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＞W3＞W4、W8＞W7＞W9，即人民塘支流上游(W9、W8監測點之間)的鋁制品廠、塑料制品廠等“五小企業”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)＞W3(1.10)＞W7(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)＞W5(1.30)＞W4(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來反映.表1數據顯示，所有河段水體中糞大腸菌群指標均超出國家《地面水環境質量標準》(GB3838－2002)Ⅴ類水質標準，其污染指數依次為，十陵河道(1.99)＞長林盤支流(1.88)＞人民塘支流(1.48).W3、W4、W7的監測結果則顯示，W4(1.88)＞W3(1.79)＞W7(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，各類學校、醫院、機關單位的生活污水、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.

3 綜合污染指數評價結果及分析

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

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

選取 COD、F、As、Pb、Cd、Cr6+、Cu、Zn、Hg、CN－、揮發酚、石油類、糞大腸菌群指標作為評價因子［9］，依照表2的水質分級標準［7］，各河段的綜合污染指數評價結果如表3所示.

表2 地表水水質分類標準

表3 清水河流域主要河段的綜合污染指數(I)、均值(MI)及其評價結果

表3數據顯示，9個監測斷面中，除W3為嚴重污染(I=2.11)外，其余監測斷面的水質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(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)＞W3(I=1.74)＞W4(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業廢水、生活污水外，有相當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數據顯示，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、商業區、養殖場的污水排放，金屬污染、揮發酚和石油類主要源于支流上游(監測點W9、W8之間)的各類鋁制品廠、塑料制品廠等“五小企業”.

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間的農田、居民區，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、農田種植區、養殖場等處，尤其是監測斷面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業廢水與生活污水，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，通過技術改進和經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

依照國家及有關部門的相關規定，依法取締清水河流域源頭所有無證經營或未達標排污的洗沙廠，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 加強工業污水排放監督，減少污水排放

目前，清水河流域主要工業污染源有: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”，其生產廢水大部分直接排放.對其實施排污總量控制、限期治理超標準污染源，是治理流域水污染的根本所在.

5.3 完善城鎮污水管網，削減排污負荷

根據清水河流域城鎮發展規劃，確定流域各社區生活污水治理方案，改進、完善污水管網，進行雨污分流.同時，加大宣傳力度，提高公民節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，從經濟機制上控制生活用水，降低排污負荷.

5.4 提高農業用水效率，防止次生污染

加強農業節水灌溉，提高灌溉用水的利用效率，提倡安全使用各類化肥和農藥，宣傳限量和限時施肥和使用農藥，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，保護農業生態環境，實現農業可持續發展.

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