2018—2021年烏魯木齊市水磨河（古牧地河、老龍河）截污治污及水質狀況變化趨勢分析

韓芹芹，宋富延，陳建峰，齊倩倩，王 濤，李 凡

(1.烏魯木齊市環境監測中心站，新疆 烏魯木齊 830011；2.烏魯木齊市生態環境局，新疆 烏魯木齊 830000；3.烏魯木齊市生態環境保護綜合行政執法支隊，新疆 烏魯木齊 830011；4.新疆自治區自然資源廳機關服務中心，新疆 烏魯木齊 830002)

0 引言

烏魯木齊市是新疆維吾爾自治區的首府，地處亞歐大陸腹地，屬干旱半干旱區，氣候干燥，水資源極度匱乏[1]。位于烏魯木齊市東郊的水磨河流域始于水磨溝公園，源頭是基巖裂隙泉水匯流形成的河流，源頭徑流量約2100萬m3/a[2]，流經水磨溝區、米東區和十二師五家渠市等，匯入八一水庫后最終排到東道海子，流域面積達281.4 km2，是東郊沿線農業灌溉和部分飲用及景觀綠化用水的主要水源。

水磨河流域聯豐橋斷面上游城鎮居民生活污水直接排入市政地下管網，水環境質量達到《GB 3838-2002地表水環境質量標準》中Ⅲ類良好；聯豐橋斷面下游在灌溉季節被大量引用于農田灌溉，徑流量逐漸減少，斷流現象日益加劇，沿線七道灣、河東等污水處理廠的退水和村鎮未納管的生活污水全部排入河道，成為河道的主要補給水源。污水處理廠的出水雖達到《GB 18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》中一級A標準后外排，但仍高出水功能區劃要求的《GB 3838-2002地表水環境質量標準》Ⅴ類標準限值。尤其是2010年以來，隨著經濟社會迅猛發展、人口增加，入河污水大量增加，再加上沿線生活污水和部分工業廢水的排放，導致水磨河（古牧地河、老龍河）水質長年處于劣Ⅴ類，污染物濃度也逐年加重。生態用水嚴重缺乏，在沒有足夠河道環境自凈水量的情況下，基本無法繼續接納任何超過水功能區劃要求的水體，河道生態環境呈惡化態勢，河流自然生態系統功能衰退，水污染防治工作任務異常艱巨。因此，統籌推進水磨河（古牧地河、老龍河）河流截污治污工作，實現水環境持續改善目標，加快恢復河道自然生態，顯得十分必要和緊迫。本文對烏魯木齊市自2018年開展水磨河（古牧地河、老龍河）截污治污工作以來的水質常規監測數據進行分析和評價，為水磨河流域未達標水體治理工作提供科學依據，并為有效改善河流水質、恢復水質功能要求提供切實可行的途徑。

1 監測概況

1.1 研究區域及監測點位概況

水磨河流域進入米東區后，在西工閘以上稱為水磨河（古牧地河），西工閘以下稱為水磨河（老龍河），流經古牧地鎮、長山子鎮、羊毛工鎮后由八一水庫南閘門控制，由西南方注入八一水庫，向北最終注入東道海子。支流水系由洪溝、硫磺溝、八道灣河、堿溝、蘆草溝等組成，其間匯入水流主要有七道灣污水處理廠、河東污水處理廠尾水，出水進入八一水庫；老龍河至黃家梁水庫截水閘匯入水流主要有五家渠經濟技術開發區企業生產廢水。為保證水磨河（古牧地河、老龍河）截污治污環境治理效果，按照管理部門加強河道水質監測的工作要求，在上游已設置米泉橋和三個莊兩個省控斷面的基礎上，又在中游進入八一水庫入口處設置了臥龍崗南閘門斷面，老龍河下游設置了黃家梁水庫截水閘斷面。同時，因水磨河（古牧地河、老龍河）下游接納了五家渠市工業園區污水處理廠退水，該退水由排堿渠匯入黃家梁水庫截水閘斷面，對該斷面水質影響較大，故又在五家渠市工業園區污水處理廠排水進入排堿渠下游1 km處設置了排堿渠斷面，以掌握其對水磨河（古牧地河、老龍河）下游水質的影響。監測點位水系圖詳見圖1。

圖1 水磨河（古牧地河、老龍河）水系示意圖

1.2 監測分析方法與質量控制

按照自治區監測工作方案要求，米泉橋和三個莊斷面按月開展常規監測工作，其余各斷面自2018年開始，每季度開展一次水質監測工作。常規監測指標包括《GB 3838-2002地表水環境質量標準》表1中24項基本項目和表2中的“硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽”3個補充項目。

水質樣品的采集、保存及質量保證措施均參照《環境監測方法標準實用手冊》和《環境水質監測質量保證手冊》的技術要求執行，以手工監測為主，按《環境監測技術規范（水和廢水部分）》和《環境水質監測質量保證手冊》的技術要求執行，樣品分析參照《GB 3838-2002地表水環境質量標準》《全國重點城市飲用水源地監測調查作業指導書》《水和廢水監測分析方法》（第四版）以及《GB/T 5750-2006生活飲用水標準檢驗方法》[3]。

采用國家環境保護部標準樣品研究所提供的標準樣品進行質量控制，為確保數據的準確性，采取10%的平行雙樣和20%加標回收等措施進行質量控制，相對標準偏差（RSD）均＜l0%，符合標準要求。整個分析過程所用試劑均為優級純，實驗用水均為亞沸水。監測結果低于監測方法的最低檢出限時，按《SL 219-2018水環境監測規范》的規定，以1/2最低檢出限參加統計處理[4]。

2 評價標準方法及總體評價結果

評價標準執行《GB 3838-2002地表水環境質量標準》中Ⅴ類，評價方法參照《地表水環境質量評價辦法（試行）》（環辦[2011]22號）執行，米泉橋和三個莊斷面也取季均值參與水質統一分析評價。水質監測結果詳見表1。

表1 2018—2021年河流各斷面水質監測結果

監測結果顯示：米泉橋和三個莊斷面自2020年3季度開始已消除劣Ⅴ類，2021年以來，米泉橋斷面水質提升并保持在Ⅱ～Ⅲ類，三個莊斷面水質提升并保持在Ⅳ類，其余各斷面水質基本保持在劣Ⅴ類。

由圖2可知，2018年以來共計16個季度的水質綜合污染指數基本均呈現逐年逐季下降趨勢，計算各斷面秩相關系數，米泉橋、三個莊、臥龍崗南閘門、黃家梁水庫截水閘和排堿渠斷面Rs值分別為-0.819、-0.834、-0.557、-0.749和-0.593，絕對值均大于Wp值0.425，全部呈現好轉趨勢。其中黃家梁水庫截水閘和排堿渠斷面綜合污染指數相關系數r值0.80呈高度正相關，可見黃家梁水庫截水閘斷面受五家渠市工業園區污水處理廠退水水質影響較大。水質綜合污染指數沿程變化趨勢顯示：米泉橋＜三個莊＜臥龍崗南閘門＜黃家梁水庫截水閘＜排堿渠斷面。米泉橋斷面綜合污染指數明顯低于沿程各斷面，較三個莊、臥龍崗南閘門、黃家梁水庫截水閘斷面分別低10.1%～151.6%、8.8%～248.8%、38.8%～301.4%，三個莊斷面較臥龍崗南閘門、黃家梁水庫截水閘斷面分別低25.0%～89.3%、26.4%～186.7%，臥龍崗南閘門斷面較黃家梁水庫截水閘斷面低7.5%～223.0%。

圖2 2018—2021年河流各斷面各季度綜合污染指數變化趨勢

3 水質指標污染負荷分布

根據《地表水常規監測項目質量控制指標》中分類，將河流水質參評的指標劃分為理化指標與無機陰離子指標、營養鹽及有機污染指標、有機污染物指標和金屬類指標等四大類[5]，各斷面各類污染指標污染負荷分布詳見圖3。

圖3 2018—2021年河流水質指標污染負荷分布

各斷面營養鹽及有機污染指標所占污染負荷比例最高，且以2018—2019年占比最高，高達83.7%～91.0%，2020年略有下降，降至76.0%～82.0%，2021年繼續下降至58.6%～80.1%。與2018年相比，2021年河流總體污染負荷降幅達7.0%～30.5%，以米泉橋斷面降幅30.5%最大，其次是黃家梁水庫截水閘斷面降幅20.0%；各斷面均以氨氮降幅最大，在11.9%～21.5%，三氧指標（CODCr、BOD5、CODMn）降幅在7.8%～10.9%，米泉橋和黃家梁水庫截水閘斷面總磷降幅也較大，分別為11.0%和19.5%。

理化指標與無機陰離子指標所占污染負荷比例位居第二，2018—2019年在4.6%～9.5%，2020年略有小幅上升至7.2%～11.0%，2021年繼續升至15.6%～21.1%。與2018年相比，2021年河流總體升幅9.7%～15.0%，以米泉橋和黃家梁水庫截水閘斷面升幅15.0%和12.0%為最高；主要貢獻指標氟化物在排堿渠斷面升幅最大，高達21.7%，在米泉橋和三個莊斷面升幅達4.3%～6.3%，其余斷面基本無變化。

有機污染物指標所占污染負荷比例位居第三，2018—2019年在2.6%～5.6%，2020—2021年略有小幅上升至4.2%～11.0%。與2018年相比，2021年以米泉橋斷面總體升幅8.2%最大，其余斷面總體升幅3.0%～5.5%，米泉橋斷面主要貢獻指標石油類升幅達4.1%，其余各斷面主要貢獻指標陰離子表面活性劑升幅在1.5%～2.5%。

金屬類指標所占污染負荷比例最低，2018—2019年在1.3%～2.7%，2020—2021年略有小幅上升至4.0%～9.3%，與2018年相比，2021年河流總體升幅0.9%～7.2%，米泉橋和三個莊斷面總體升幅為7.2%和4.3%較高，這兩個斷面主要貢獻指標汞升幅達2.2%～3.8%，米泉橋斷面還包括六價鉻升幅2.1%。

4 主要污染指標變化趨勢分析

當評價區水環境質量劣于IV類時，在同一污染級別內進行兩時段水質污染程度變化趨勢分析，可參考《河南省環境質量報告書編寫技術導則（征求意見稿）》中“以平均濃度/水體平均綜合污染指數變化比較年際間污染因子污染程度變化”的方法[6]，具體包括：設△G為后時段與前時段評價區內某項因子年際間的年平均濃度/水體平均綜合污染指數變化幅度：

△G＞0，表示污染程度加重；△G＜0，表示污染程度減輕。

0.0≤| △G|＜10.0%，污染程度基本不變；10.0%≤| △G|＜25.0%，污染程度有所減輕/加重；25.0%≤| △G|＜45.0%，污染程度明顯減輕/加重； | △G|≥45.0%，污染程度顯著減輕/加重。

結合河流水質指標污染負荷比例分布，選取占比最高的兩類指標營養鹽及有機污染指標（氨氮、總磷、三氧指標）和理化與無機陰離子指標（主要貢獻指標氟化物）的變化趨勢進行分析評價，其中，三氧指標CODCr、BOD5、CODMn反映水體受到有機物及其他還原性物質污染程度的綜合指標[7]。通過對16個季度數據相關性分析，當置信度99.0%時，米泉橋、三個莊、臥龍崗南閘門、黃家梁水庫截水閘和排堿渠斷面相關系數r區間分別為0.674～0.836、0.518～0.892、0.506～0.935、0.604～0.821、0.714～0.786，基本均呈高度顯著正相關，可將三氧指標作為一個整體進行污染程度比較評價。另外，因米泉橋斷面2021年均優于IV類，該斷面只對基準年2018—2020年的水質污染程度變化趨勢進行分析評價，其余各斷面均為基準年2018—2021年的水質污染程度變化趨勢分析評價。

4.1 米泉橋斷面

與2018年相比，2020年米泉橋斷面水質總體污染程度顯著減輕，其中營養鹽及有機污染指標減幅△G在45.1%～84.6%，均顯著減輕，氟化物減幅△G25.0%明顯減輕。年際間變化趨勢顯示：水質總體污染減幅除2020年基本不變外，其余年份顯著減輕；主要污染指標總磷和氨氮基本均逐年顯著減輕，三氧指標和氟化物減幅也逐年增加。詳見表2。

表2 2018—2020年米泉橋斷面主要污染指標及總體污染程度變化趨勢

4.2 三個莊斷面

與2018年相比，2021年三個莊斷面水質總體污染程度均顯著減輕，其中營養鹽及有機污染指標減幅△G在65.4%～95.7%，均顯著減輕，氟化物減幅△G25.0%明顯減輕。年際間變化趨勢顯示：水質總體污染程度減幅逐年遞增，尤其2021年顯著減輕；主要污染指標氨氮和總磷均逐年顯著減輕，三氧指標減幅逐年遞增，尤其2021年顯著減輕；氟化物除2020年明顯減輕外，其余年份基本變化不大。詳見表3。

表3 2018—2021年三個莊斷面主要污染指標及總體污染程度變化趨勢

4.3 臥龍崗南閘門斷面

與2018年相比，2021年臥龍崗南閘門斷面水質總體污染程度呈顯著減輕，各類指標減幅△G在45.0%～48.4%，均顯著減輕。年際間變化趨勢顯示：水質總體污染減幅逐年遞減，2019年明顯減輕，2020年有所減輕，2021年基本不變；主要污染指標總磷基本逐年顯著減輕，氨氮由顯著減輕降為明顯減輕，三氧指標處于有所減輕-明顯減輕，氟化物基本逐年有所減輕。詳見表4。

表4 2018—2021年臥龍崗南閘門斷面主要污染指標及總體污染程度變化趨勢

4.4 黃家梁水庫截水閘和排堿渠斷面

與2018年相比，2021年黃家梁水庫截水閘和排堿渠斷面水質總體污染程度均顯著減輕，其中營養鹽及有機污染指標減幅△G在排堿渠斷面為53.9%～90.7%，在黃家梁水庫截水閘斷面為56.1%～89.1%，均顯著減輕；氟化物指標在排堿渠斷面增幅△G高達163.6%，顯著增加，但在黃家梁水庫截水閘斷面減幅△G66.1%，顯著減輕。

各斷面水質總體污染程度年際間變化趨勢顯示：受排堿渠斷面基本逐年明顯減輕的影響，黃家梁水庫截水閘斷面減幅也基本逐年遞增，尤其2021年顯著減輕。

表5 2018—2021年老龍河下游斷面主要污染指標及總體污染程度變化趨勢

主要污染指標污染程度年際間變化趨勢顯示：營養鹽及有機污染指標減幅基本逐年遞增，尤以排堿渠斷面總磷和氨氮逐年顯著減輕、三氧指標逐年明顯減輕，受此影響，黃家梁水庫截水閘斷面各項指標也基本逐年明顯減輕。氟化物指標在排堿渠斷面增幅逐年遞增，尤其2021年顯著加重，但在黃家梁斷面減幅基本逐年遞增，尤其2021年顯著減輕。

5 結論與成效

5.1 主要結論

2018年以來，水磨河（古牧地河、老龍河）上游米泉橋和三個莊斷面自2020年3季度已基本消除了劣Ⅴ類，特別是2021年河道水質基本穩定在IV類及以上，中、下游斷面水質基本保持在劣Ⅴ類。從米泉橋斷面到排堿渠斷面沿程水質綜合污染指數是依次升高的，但各斷面水質綜合污染指數基本均呈逐年逐季下降趨勢。其中黃家梁水庫截水閘和排堿渠斷面綜合污染指數相關系數r值0.80呈高度正相關，可見黃家梁水庫截水閘斷面受五家渠市工業園區污水處理廠退水水質影響較大。

各斷面水質指標污染負荷比例分布以營養鹽及有機污染指標占比最高，但逐年以10%比例下降，主要貢獻指標氨氮和三氧指標降幅顯著，米泉橋和黃家梁水庫截水閘斷面總磷降幅也較大；理化與無機陰離子指標位居第二，逐年以10%比例增加，主要貢獻指標氟化物在排堿渠斷面升幅最大，在米泉橋和三個莊斷面也有小幅增加；有機污染指標位居第三，逐年以2.0%～5.0%比例小幅升高，以米泉橋斷面主要貢獻指標石油類小幅增加為主；金屬類指標占比最低，以2.0%比例小幅增加，以米泉橋斷面主要貢獻指標汞和六價鉻小幅增加為主。

當評價區水環境質量劣于IV類時，可根據河流水質指標污染負荷比例分布，將占比最高的營養鹽及有機污染指標（氨氮、總磷、三氧指標）和理化與無機陰離子指標（主要貢獻指標氟化物）及斷面整體采用“指標平均濃度/水體平均綜合污染指數變化”法在同一污染級別內進行兩時段水質污染程度變化趨勢分析。

與基準年2018年相比，水質污染程度變化趨勢結果顯示：2020年米泉橋斷面、2021年其余各斷面污染程度總體均呈顯著減輕，各河段的營養鹽及有機污染指標的污染程度均顯著減輕，理化與無機陰離子指標氟化物污染程度在米泉橋、三個莊和臥龍崗南閘門斷面均明顯減輕，在黃家梁水庫截水閘斷面顯著減輕，但在排堿渠斷面顯著加重。

年際間變化趨勢顯示：米泉橋和三個莊斷面水質總體污染程度減輕幅度逐年遞增，氨氮和總磷逐年顯著減輕，三氧指標減幅逐年遞增，尤其2021年顯著減輕，氟化物除2020年明顯減輕外，其余年份減幅基本不變。臥龍崗南閘門斷面水質總體污染程度減幅逐年遞減，除總磷逐年顯著減輕、氟化物逐年有所減輕外，氨氮和三氧指標減幅逐年遞減。受排堿渠斷面基本逐年明顯減輕的影響，黃家梁水庫截水閘斷面減幅也基本逐年遞增，尤其2021年顯著減輕；排堿渠斷面總磷和氨氮逐年顯著減輕、三氧指標逐年明顯減輕，受此影響，黃家梁水庫截水閘斷面各項指標也基本逐年明顯減輕；氟化物指標在排堿渠斷面增幅逐年遞增，尤其2021年顯著加重，但在黃家梁斷面減幅基本逐年遞增，尤其2021年顯著減輕。

5.2 取得的成效

5. 2. 1 加大環保經濟投入，促進水質持續改善

2018年以來，烏魯木齊市人均GDP呈逐年升高趨勢，2021年較2018年增長了19.1%。與2018年基準年相比，水磨河（古牧地河、老龍河）上、中和下游斷面水質綜合污染指數分別下降了74.5%、42.5%和64.2%，人均GDP與上、中和下游斷面水質綜合污染指數之間相關系數r分別為-0.94、-0.88和-0.97，均呈高度顯著負相關，詳見圖4。

圖4 2018—2021年烏魯木齊市人均GDP與上、中、下游水質綜合污染指數變化趨勢圖

烏魯木齊市在經濟快速發展的同時，增加了環保方面的經濟投入，其中投資6.64億元，在水磨河實施河道治理及濱河景觀改造工程；投資18.6億建成35.1 km污水處理廠尾水專用退水管渠，將再生水與天然河道分離，使得水磨河（古牧地河、老龍河）環境惡化的趨勢得以有效控制，經濟發展與水磨河（古牧地河、老龍河）環境保護出現“雙贏”局面。

5. 2. 2 落實河(湖)長制、加強河流水域岸線管理、統籌推進污染治理

2018年以來，水磨河（古牧地河、老龍河）均已落實河(湖)長制，負責推動落實重點工程項目、協調解決重點難點問題、做好督促檢查，確保完成水環境治理目標任務。管理部門在完成水磨河（古牧地河、老龍河）沿線污染源實地調查后，建立了“清四亂”臺帳，開展水域岸線清理整治專項行動，加強河流管理范圍內的巡查，加大對亂采亂挖、亂占亂建、亂倒亂排等違法行為的查處力度，日常按時開展疏浚、清障、保潔等河道清理工作。同時，為統籌推進污染治理，加快恢復河道自然生態，解決水體污染問題，管理部門于2019年年底印發了老龍河截污治污工作實施方案，明確了工作目標和工作思路。

5. 2. 3 開展污水處理廠提標改造，建設退水管渠工程，截污治污成效顯著

截止2020年，烏魯木齊市已完成了老龍河、黑溝河上游13.1 km污水管網建設，在提高污水收集能力的同時，積極開展污水處理廠提標改造。截止2019年年底，七道灣污水處理廠、米東區中德豐泉污水廠和科發再生水廠提標改造項目、水磨溝區虹橋污水處理廠改造（暨深度處理）工程項目、河西污水處理廠改擴建項目全部通過環保驗收投運，均穩定達標排放。與2018年基準年相比，2021年水磨河（古牧地河、老龍河）上游斷面主要污染指標化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮和總磷濃度分別下降了75.8%、84.1%、89.9%和89.2%，其所轄城鎮污水處理廠對應的四項污染物去除量分別增加了44.0%、19.0%、53.5%和58.0%，主要污染指標濃度和污染物去除量之間呈高度相關，相關系數r為0.82，詳見圖5。

圖5 2018—2021年河流上游斷面主要污染指標與污水處理廠污染物去除量變化趨勢圖

因此，2021年以來水磨河（古牧地河、老龍河）上游米泉橋和三個莊斷面河道水質基本穩定在IV類及以上，改善顯著。

七道灣污水處理廠和河西污水處理廠均制定退水方案，并于2020年10月完成了黑溝河專用退水管渠工程建設，達到通水要求。新建再生水退水管線鋪設成功后，從烏市7個污水處理廠流出的再生水將直接通過這條管線繞過八一水庫，直接流入東道海子濕地，實現再生水排放通道與天然河道的分離，使天然河道的自然生態得以恢復。同時，八一水庫的進水水質也得到保證。

水磨河（古牧地河、老龍河）中、下游斷面2020年前因黑溝河退水管渠工程項目將劣V類的黑溝河再生水改引進入老龍河，同時合并有運行不穩定的五家渠工業園污水廠尾水匯入，在2020年之前污染程度減幅不大；2020年以后尤其是2021年隨著五家渠工業園污水廠提標改造完成和運行穩定，排污口整治也取得實效，黑溝河退水管渠施工進入尾聲，排堿渠斷面污染減幅顯著，受此影響水磨河（古牧地河、老龍河）中、下游斷面污染減幅明顯。

6 建議

水磨河（古牧地河、老龍河）截污治污成效顯著，還要繼續鞏固治理成果：防止在米泉橋上游新建排污口，不斷提升沿岸生活污水收集率；優化擬建污水處理廠排水去向，利用烏魯木齊市實施“水進城”項目的契機，進行再生水回用工程的統籌設計，包括再生水回用管線、儲配設施等；采取提升水磨河水資源價格等經濟刺激手段，協同推進工業等水源替代；在上游聯豐斷面以下減少市區生活供水、綠化取水、工業用間接冷卻水量，適量補給水磨河，以增加水磨河流量，增強河流生態功能，提高河流納污容量和自然降解能力，逐步恢復農業灌溉水質功能要求。另外，對于排堿渠斷面存在氟化物指標污染程度顯著加重的問題需展開調研，對五家渠市工業園區相關企業生產工藝進行排查，在具備條件的情況下，不斷利用前沿污水處理技術降低著五家渠工業園污水廠尾水的氟化物濃度和排放量，提高出水排放標準。