洋河流域某區段水質提升策略研究

韓 輝 田曉楠 蘇 潔 祝 歡,*

（1 河北正潤環境科技有限公司 河北石家莊 050000 2 張家口市生態環境局宣化區分局 河北張家口 075000）

引言

水資源，維持社會可持續發展的主要基石，直接影響著地方或國家的經濟發展水平[1]。近年來，地表水污染問題逐漸顯現出全球性、復合性、難恢復等特點[2]。據調查，海河流域已成為我國水質污染較嚴重的流域，水環境不斷惡化。洋河作為海河水系永定河上游主要支流和官廳水庫入庫水源之一，是永定河主要污染物貢獻源（其中總磷貢獻率為74%、氟化物貢獻率為61%、氨氮貢獻率為67%、化學需氧量貢獻率為54%），也是影響京津冀發展的關鍵[3]。《河北省建設京津冀生態環境支撐區“十四五”規劃》中也提到，需推動洋河河道的流域綜合治理、生態清潔小流域治理和生態修復工程。對農村蓄水坑塘、農村雨水排向等開展資源化利用工程。確保水質達標。近年來，洋河流域雖已開展一系列治理工程，水質達標率仍為25%。水質超標因子包括：化學需氧量、總磷、氨氮等[4]。目前，已有研究針對洋河流域水資源現狀進行分析，并提出建議和措施[5]。但研究尚未發現有學者針對洋河流域某區段水質開展調查分析。因此，本文對洋河某區段進行水質現狀評價，因地制宜提出治理措施與建議，以期為洋河流域地區水環境治理提供依據。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究區概況

洋河地理坐標：113°29′32″E-115°43′40″E，39°59′42″N－41°15′30″N。洋河流域沿線1 公里范圍內多以農業種植為主，周邊環境以村莊、農田和林地為主。洋河流域主要包括：東、西、南洋河。西洋河與南洋河在懷安縣附近匯合，稱為洋河。流域面積約1.5 萬平方公里，全長約260 千米[4]。本文研究區屬半干旱大陸性季風氣候，年降水量約380 毫米。境內洋河長約39 千米，洋河與各級支流形成的水系流域面積約1844.2 平方公里。根據《關于印發2021 年度河北省地表水考核斷面有關目標的通知》（冀水領辦〔2021〕48 號）及《關于進一步提升地表水及水功能區國控考核斷面水質的通知（征求意見稿）》等文件要求，研究區內洋河監測斷面為國考斷面，水質目標執行 《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅲ類。

圖1 洋河流域水系圖

1.2 取樣點位

結合研究區水質現狀、地理位置、污染源等因素，共選取具有代表性的4 個地表水監測點位。分別為斷面1、斷面2、斷面3、斷面4、斷面5。分布圖見圖2。

圖2 采樣點分布示意圖

1.3 數據來源

水質數據來自洋河流域2020-2021 年水質監測站檢測數據。根據研究區斷面水質考核目標，選擇5項指標進行分析，包括：氨氮（NH4+-N）、高錳酸鹽指數、總磷（TP）、化學需氧量（COD）和氟化物（F-）。

1.4 水質評價方法

1.4.1 單因子指數評價

本文采用單因子指數評價法，按《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅲ類標準值進行水質現狀評價。

公式為：

式中：Pi為第i 類指標的水質指數；Ci為i 類因子的濃度（mg/L）；Si為第Ⅲ類水標準的i 類濃度（mg/L）。

綜合污染指數評價公式為：

式中：Pi為第i 類指標的水質指數；n 為參與評價的污染因子數量。單因子污染指數法環境質量評價分級標準[6]，見表1。

表1 單因子污染指數法

1.4.2 內梅羅污染指數綜合評價

根據5 項指標的濃度和標準值，計算內梅羅污染指數和標準指數，并得出評價等級。

評價等級計算公式為：

式中：Ci為i 類評價因子的實測值；Cij為第i 類評價因子的第Ⅲ類標準質量濃度值；P綜為斷面的內梅羅污染指數；n 為參與評價污染物項數；max 為各項污染物中的最大分指數。表2 為內梅羅污染指數法環境質量評價分級標準[6]。

表2 內梅羅污染指數法

1.5 水質時空變化評價方法

水質隨時間的變化程度分別根據其時間變化率T和空間變化率S 來判斷，其計算公式如下[6]：

式中:Pt1、Pt2分別為比較時間內起始時刻和終止時刻采樣斷面的內梅羅污染指數。

式中:Ps1、Ps2分別為比較空間內起始斷面和終止斷面采樣點的內梅羅污染指數。

2 結果與分析

2.1 水質污染評價分析

洋河某區段的5 個監測斷面的5 項監測指標評價結果如表3 所示。由表3 可知，斷面4 和斷面5 水質類別達到Ⅱ類水標準，水質最優。其中，斷面4 處水體COD 存在輕度污染現象，斷面5 處水體F-存在輕度污染現象。其余斷面水質類別均為Ⅲ類水。河流水體仍存在污染現象，這是由于斷面1 處水體TP 和斷面3處水體COD 濃度已達到Ⅳ類水濃度值。研究區段流域處水質主要污染物為COD 和TP。

表3 斷面水質污染評價結果—單因子污染指數法

表4 斷面水質污染評價結果—內梅羅污染指數法

內梅羅污染指數法結果表明，各監測斷面水質級別均為輕度污染。從整體上來說，5 個監測斷面水質級別按評價指數排序：斷面5＜斷面4＜斷面2＜斷面3＜斷面1，水質污染指數越小表示水質越優。其中，斷面1 水質相對較差與斷面1 上游污水處理廠出水水質有關。

2.2 水質時空變化分析

2.2.1 水質時間變化

各斷面不同季節的綜合污染指數及時間變化率見表5。不同季節的綜合污染指數表明，斷面1 在春夏季水質污染評價分別為中污染和重污染，水質較差，秋冬季水質相對呈改善趨勢，水質污染評價為輕污染。斷面2 在春夏季水質污染評價分別為重污染和中污染，水質較差，秋季水質污染評價為輕污染，冬季水質污染評價為尚清潔。斷面3 在秋季水質污染評價為尚清潔，春季和冬季水質污染評價為輕污染，夏季污染評價為中污染。斷面4 春秋季水質污染評價為輕污染，夏冬季水質污染評價為尚清潔。斷面5 僅在夏季水質出現輕微波動，其余季節均為尚清潔。整體來看，不同季節水質污染評價均表現為，河流下游水質優于中游和上游，上游水質相對較差，且春夏季水質污染程度比秋冬季嚴重。由表5 可知，洋河冬季與春季相比，斷面5 處的水質輕微惡化（時間變化率為-19.61%），斷面1、2、3、4 處的水質改善（時間變化率平均值為35.56%）。

表5 各監測斷面綜合污染指數及時間變化率

2.2.2 水質空間變化

本文選擇斷面1 為基準斷面分析河流水質空間變化（表6）。四個季節監測斷面3、4、5 處的水質較斷面1 均有明顯改善。其中，斷面3 空間變化率平均值為22.32%，斷面4 空間變化率平均值為50.85%，斷面5空間變化率平均值為54.70%；監測斷面2 處的水質在春季較斷面1 處明顯惡化，空間變化率為-50.26%，該點位水質受上游污水處理廠出水影響較大。

表6 各監測斷面的空間變化率

3 討論

3.1 洋河水體污染來源分析

本文中洋河上、中游斷面水質季節性變化較明顯，表現為：春秋季水質較差，秋冬季相對改善（表5）。這可能與沿線城市發展（人類活動頻繁、企業分布密集）及天氣變化有關。此外，冬季將水體部分污染物凍結在冰體中，春季消融時再釋放到水體中造成污染物濃度積累也可能會對春季水質造成影響[3][7～9]。夏季水質較差的原因可能與面源污染有關，研究區夏季降水較多，加之，上游河流兩岸為道路，降雨通過對道路的沖刷使大量污染物進入洋河；沿線多為農田，在雨水和徑流沖刷下，大量土粒、化肥、農藥、重金屬等有機或無機物質，直接進入河道水體[10]。

本研究發現洋河研究區段下游水質優于上、中游（表3）。河流主要污染集中在洋河上、中游段，污染物主要為COD 和TP。上、中游水質污染主要原因有：（1）入河排污口方面：研究區內排污口出水水質存在超標排放現象；初期雨水直排如何；尚未納入監管的排污口污水直接排入河。加之排口周邊垃圾遍地，存在沖刷入河的風險。（2）工業方面：涉水企業密布，涉及黑色金屬冶煉及壓延加工業、食品制造業、飲料制造業、非金屬礦物制品業等多個行業，廢水中污染物濃度高，加之廢水排放總量所占比例達到研究區水污染物排放總量50%以上[11～14]。（3）生活污水方面：研究區內污水管網設施不完善、覆蓋率低，仍存在生活廢水偷排漏排現象[3]。（4）挺水植物方面：上、中游部分河段河道內挺水植物生長快速、密度過大，易形成通風條件差、光照不能進入水體的環境，抑制其他浮游植物光合作用，進而影響水質[15]。加之河道內水量分布不均，水流緩慢，富營養化嚴重。（5）農業方面：沿線多為農田，大面積開墾農田及大量使用化肥、農藥在一定程度上影響水質[14]。

3.2 洋河流域管理對策

本文主要針對污染比較嚴重的洋河研究區段上、中游斷面，提出如下河流水污染防治對策：（1）對于入河排污口、挺水植物方面的治理，一是完善對排污口的監管機制、加大監管力度，并加密監察和監測頻次。同時，依據相關法律政策，嚴格控制污染物總量，加快污水處理設施建設，補齊污水處理設施短板，提高廢水利用率。二是對尚未納入監管的入河排污口，立即進行封堵或納入管網。三是落實河長制度，深入推進河道清理治理，強化河流日常巡查工作，落實河岸綠化管護及河道內挺水植物管理工作。（2）對于涉水企業的治理，一是加強廢水排放監管，責令不達標的企業停業整頓，合格后方可恢復生產。二是以改善水環境質量為目標，圍繞行業發展特點，推行綠色清潔生產，推進流域產業結構和布局優化調整，加快企業向“節水”、“控源”、“減排”綠色技術轉型進程，并積極開展重點行業降碳行動。（3）對于沿線生活污水的治理，建議加快研究區內城鎮生活污水管網的鋪設。積極推進農村排水管網雨污分流改造。同時，采取多種治理措施，確保污水全部進入污水處理廠。（4）對于農業面源污染的治理，可依據《“十四五”全國農業綠色發展規劃》、《“十四五”重點流域農業面源污染綜合治理建設規劃》，及研究區內面源污染組成特點，因地制宜謀劃綜合治理工程、推進農田排水調控、徑流攔截、生態凈化、生態攔截帶、化肥農藥減量等治理技術。（5）完善并豐富洋河流域治理機制。在水污染治理中，不僅要重視行政、法律手段的運用，政府還要運用經濟手段積極實施民營化，實行市場化運作和化管理。同時，要完善公眾參與機制，提高公眾環境意識，健全公眾舉報制度。通過采用以上科學的河道生態治理措施和行之有效的管理措施，洋河水質將會明顯改善。

結語

洋河流域研究區段整體水質以Ⅲ類水為主，流域內水體中主要污染物以化學需氧量和總磷等為主。從水質時間分析結果表明，不同季節水質污染評價均表現為，河流下游水質優于中游和上游，上游水質相對較差，且春夏季水質污染程度比秋冬季嚴重。從水質空間變化來看，河流上游至下游水質逐漸改善。洋河流域研究區段上、中游水質污染較為嚴重，建議加強對入河排污口及涉水企業監管、加快完善城鎮污水管網建設、強化河流日常巡查工作，并完善各種治理機制。同時，加強河岸帶生態修復等措施改善水環境。