吐曼河水質(zhì)特性分析

張文河，查向浩，林 寧

（喀什大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 喀什 844000）

吐曼河作為唯一一條流經(jīng)喀什市區(qū)的河流，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳钜约俺鞘猩鷳B(tài)文明的建設(shè)有非常重要的作用。喀什作為“一帶一路”建設(shè)中巴經(jīng)濟(jì)走廊的重要節(jié)點(diǎn)城市，國(guó)家和地方政府加大了對(duì)喀什的投資建設(shè)力度。在貫徹習(xí)近平總書記“綠水青山就是金山銀山”的“兩山”理論背景下，除了加速發(fā)展喀什的經(jīng)濟(jì)，生態(tài)環(huán)境的建設(shè)和保護(hù)同樣舉足輕重。喀什地區(qū)本身脆弱的荒漠生態(tài)環(huán)境及其有限的水資源承載力要求人們充分了解和掌握當(dāng)?shù)氐乃Y源、水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀，尤其是與人類生活密切相關(guān)的河水資源，一直制約著喀什乃至新疆經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為了滿足吐曼河流域農(nóng)業(yè)用水和流域內(nèi)牲畜飲水的需求，吐曼河總水量的80%左右被消耗，剩下的河道水量不足總水量的20%，導(dǎo)致吐曼河喀什段經(jīng)常出現(xiàn)市區(qū)以下河水?dāng)嗔鞯那闆r[1]。另外，地面徑流引起的水力侵蝕以及風(fēng)沙引發(fā)的風(fēng)蝕導(dǎo)致吐曼河流域水土流失嚴(yán)重，這也是多年來突出的環(huán)境問題[2]。歷年來，不同學(xué)者對(duì)吐曼河水環(huán)境所做的大量研究分析清晰地揭示了河水質(zhì)量的演變過程。2000年以前，河水中的污染物主要是洪水沖刷造成的兩岸黏土和有機(jī)質(zhì)等自然污染；2000年以后，河流中下游的污染物源于沿河兩岸的生活污水排放[3]。對(duì)河水中高錳酸鹽指數(shù)、氨氮質(zhì)量濃度和五日生化需氧量等指標(biāo)的檢測(cè)及定量分析表明，自2003年起，吐曼河年平均水質(zhì)類別均為Ⅴ類[4]。2004—2008年，吐曼河上游段水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，為Ⅲ類；中游和下游水污染相對(duì)嚴(yán)重，為劣Ⅳ或Ⅴ類水質(zhì)，主要污染物為石油類、NH4-N、氟化物[5]。這種情況一直持續(xù)到2010年，河水中的主要污染物是石油類、NH4-N和磷鹽，河水富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象再現(xiàn)[1]。到了2017年，喀什園林局開始實(shí)施吐曼河綜合治理提升項(xiàng)目，投資額為1.2億元，關(guān)閉了河兩岸的污染源，河水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，徹底改變了吐曼河的生態(tài)環(huán)境。

本研究對(duì)吐曼河水體中的氮、硫酸鹽、高錳酸鉀指數(shù)、大腸菌群數(shù)等參數(shù)進(jìn)行了檢測(cè)，以確定目前吐曼河水環(huán)境質(zhì)量情況，為今后進(jìn)一步治理和保護(hù)河流提供科學(xué)依據(jù)。

1 吐曼河概況

吐曼河屬于喀什噶爾水系克孜河北支流之一，發(fā)源于喀什市西北方20多km處，總長(zhǎng)58 km，流域面積約為576 km2，年均徑流量為1.26億m3，屬于泉水河。吐曼河主要依靠灌溉回歸水和少量雨水混合補(bǔ)給，河水年均徑流量的變差系數(shù)較小。吐曼河流經(jīng)喀什市區(qū)18 km，河床平均寬15.0 m，經(jīng)喀什市、疏附縣、英吾斯坦鄉(xiāng)，最終流入紅旗水庫。由于喀什地區(qū)距離粉塵源地較近，河水的含沙量較大，加上流經(jīng)喀什市段河流的沉積速率較大，導(dǎo)致河床每年上升、河道變化明顯，需要定期給河水清淤。

2 材料與方法

2.1 采樣方法

本研究于2019年在吐曼河上游、中游、下游分別設(shè)置了3個(gè)斷面進(jìn)行采樣。采樣時(shí)，在河流中泓線與河流橫斷面交匯處設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)取水，采樣深度控制在0.3～0.5 m，每次取1 L水樣。在與第一個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)稱的兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)取水。將水樣放在采樣瓶中，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)。本研究對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行特征性優(yōu)化分析，首先排除濃度幾乎恒定且達(dá)不到統(tǒng)計(jì)意義的項(xiàng)目，其次排除成分相關(guān)項(xiàng)目（如各種形式的氮和磷），最終選定河水pH、電導(dǎo)率、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮質(zhì)量濃度、糞大腸菌群等指標(biāo)進(jìn)行分析，以GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)[6-7]。

2.2 礦化度、電導(dǎo)率分析

礦化度分類標(biāo)準(zhǔn)：礦化度小于1 g/L為淡水、1～2 g/L為微咸水、3～10 g/L為咸水、10～50 g/L為鹽水、大于50 g/L為鹵水。吐曼河平均礦化度與電導(dǎo)率統(tǒng)計(jì)情況分別如圖1、圖2所示。吐曼河3個(gè)斷面的檢測(cè)結(jié)果表明，吐曼河的河水礦化度均小于1 g/L，屬于淡水資源。相比較而言，河流中游的礦化度最大，下游次之。吐曼河河水依靠泉水、雨水和灌溉回水補(bǔ)給，都屬于淡水，河流的中下游分布著人口密度比較大的居民區(qū)，對(duì)中下游水質(zhì)產(chǎn)生了一定程度的影響。

圖1 吐曼河河水礦化度

根據(jù)我國(guó)GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)率不大于2 000 μS/cm。從圖2可以看出，河流中游河水的電導(dǎo)率最大，這和“礦化度與電導(dǎo)率呈正相關(guān)”相吻合。

圖2 吐曼河河水電導(dǎo)率

2.3 河水pH分析

pH分類標(biāo)準(zhǔn)：pH＜5.0為強(qiáng)酸性水，pH在5.0～6.4為弱酸性水，pH在6.5～8.0為中性水，pH在8.1～10.0為弱堿性水，pH＞10.0為強(qiáng)堿性水。吐曼河3個(gè)斷面的河水平均pH統(tǒng)計(jì)情況如圖3所示。由圖3可知，吐曼河3個(gè)斷面的河水都呈現(xiàn)出弱堿性。

圖3 吐曼河河水酸堿度

2.4 生化需氧量、氨氮和高錳酸鉀指數(shù)分析

高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和五日生化需氧量等指標(biāo)通常反映水體中有機(jī)污染引起的水質(zhì)變化，質(zhì)量濃度越大表明水污染程度越高，反之越低。從圖4可以看出，吐曼河河水中氨氮類污染物最少，3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的平均值均不超過0.15 mg/L。本研究所監(jiān)測(cè)的3個(gè)河流斷面參數(shù)波動(dòng)不大。高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量這兩個(gè)指標(biāo)雖然遠(yuǎn)高于氨氮類，但是五日生化需氧量最大值為1.50 mg/L，小于2.00 mg/L；高錳酸鉀指數(shù)最大值也遠(yuǎn)小于22.00 mg/L。依據(jù)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，3個(gè)河流斷面的水都屬于地表水I類水[7]。

圖4 吐曼河河水高錳酸鹽指數(shù)、氨氮質(zhì)量濃度、五日生化需氧量

2.5 糞大腸菌群分析

糞大腸菌源于人的糞便及溫血?jiǎng)游锛S便排入外環(huán)境，是用來衡量衛(wèi)生質(zhì)量的一種指標(biāo)。如果在水體中檢測(cè)到糞大腸菌，表明水體遭到了污染。圖5是吐曼河沿程3個(gè)斷面的檢測(cè)結(jié)果。從圖5中可以看出，河流中下游的糞大腸菌多于上游，其中，河流下游最多。依據(jù)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，3個(gè)河流斷面的水都屬于地表水Ⅱ類水[7]。即使糞大腸菌總數(shù)超標(biāo)，也不能代表河水遭到了糞便污染，因?yàn)榧S大腸菌中包含非糞便來源的自然水體中存在的菌株[8]，還需要進(jìn)一步測(cè)定河水中的糞大腸菌群指標(biāo)來確定河水是否遭到了污染。糞大腸菌群與河水中的氮、磷元素高度相關(guān)，也是反映河水富營(yíng)養(yǎng)化程度的指標(biāo)之一[9]。

圖5 吐曼河河水糞大腸菌數(shù)

3 結(jié)果分析

（1）根據(jù)我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，3個(gè)河流斷面水的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮質(zhì)量濃度和五日生化需氧量等指標(biāo)至少達(dá)到了地表水Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。相比2003年吐曼河年平均水質(zhì)類別均為Ⅴ類，現(xiàn)在的水質(zhì)得到了改善，水質(zhì)連年惡化的趨勢(shì)得到抑制。

（2）吐曼河糞大腸菌群沿程變化表明，吐曼河下游遭到的污染比上游嚴(yán)重，這與下游地區(qū)商業(yè)活動(dòng)頻繁有一定的關(guān)系，加之中、下游河段的農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、洗車場(chǎng)和喀什市最大的居民區(qū)—東湖小區(qū)、恒昌小區(qū)、公務(wù)員小區(qū)，其產(chǎn)生的各種生活污染物會(huì)影響河水的水質(zhì)。

（3）礦化度是評(píng)價(jià)水中所含各種鹽類數(shù)量多少的指標(biāo)，也是判斷天然水演化成咸水或鹵水程度的依據(jù)。吐曼河沿程的礦化度測(cè)定結(jié)果表明，河水為淡水。該指標(biāo)與河水電導(dǎo)率有一定的關(guān)系。電導(dǎo)率是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)，表示水中電解質(zhì)的濃度，其大小與水中所含無機(jī)酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系，和溶解固體的濃度成正比，溶解固體的濃度越高，電導(dǎo)率越大。不同類型的水有不同的電導(dǎo)率。

4 結(jié)語

通過測(cè)定與分析2019年吐曼河上游、中游和下游水質(zhì)參數(shù)可得：在喀什市政府的大力支持下，治理改造吐曼河工程全面啟動(dòng)后，城區(qū)段排污截流、河水沉淀池建設(shè)、河道清淤、河岸改造、河岸綠化等措施的治理效果顯著，河水水質(zhì)和河流生態(tài)環(huán)境得到了極大的改善。