新疆克孜勒苏河喀什市段入河污染物估算及特征分析

张 涛，白金凤，马 超，康 宏，朱建雯

估算污染物进入目标水体的总量以及分析污染物组成特点，可以为水资源保护以及水污染防治工作提供科学的数据支持，其中，准确估算污染物入河量成为研究水环境污染问题的一个必要前提。目前，我国许多地区对污染物入河量的估算采用在污染源排放口直接检测估算入河量，但实际上许多污染物从排放口排出后往往会经过暗渠、明渠或漫流等方式进入河流，导致污染源排放口直接检测估算的入河量与实际入河量偏差较大。

隗经斌等［1-2］的研究表明，克孜勒苏河河流水质在进入喀什市前为III 类，而流出喀什市后水质成为劣V 类，表明该河流在经过城市市区后接受的污染物对水质产生了很大影响。本文根据2013年5月的污染源调查数据，估算了克孜勒苏河经过喀什市段污染物的入河量，并对污染源特征进行了分析，为今后该区段河流水污染物控制管理措施的制定提供参考依据。

1 实验部分

1.1 研究区域的环境特征

克孜勒苏河是喀什噶尔河流域内最大的河流，干流流经喀什市，长度约11 km。喀什市平均海拔高度1 289 m，属于暖温带大陆性干旱气候，全年平均气温11.7 ℃，7月温度最高(平均温度27 ℃)，最低温度出现在1月(平均气温为－6 ℃)。年均降水量121 mm，年均蒸发量达2 162 mm，年无霜期达224 d。克孜勒苏河流经地区土壤性质属于盐碱土［3］。

1.2 污染源类型及排放量统计

污染源调查采用全国污染源普查中的通用调查方法。

污染源类型主要分为点源污染和非点源污染2 个部分，点源主要包括城市生活源和工业源，非点源主要包括农业非点源、城市非点源(城市中未纳入市政污水管网的生活污水排放)。对于工业废水的排污口，可直接定位于污染产生的相应工业企业，而城市生活污染和污水处理厂的排污口，则将源定位在市政管网的覆盖范围内。

本研究的点源包括啤酒厂总排口、豆腐厂总排口、污水处理厂总排口、明宇广场总排口。各排污口的污染物入河量估算方法:啤酒厂首先利用废水在线监测系统取得排放废水的污染物浓度数据，然后再通过距离法估算出污染物的入河量;豆腐厂总排口排污量，是将纳污范围内集中连片的15 家豆腐厂排污量相加，再以汇水区域的中心点为虚拟产污点，并以此虚拟产污点到河流的距离作为入河距离，估算出豆腐厂总排口的污染物入河量;城市生活源的污染物，采用人均排污单位当量法估算，即用纳污范围内人口数量乘以人均污染物排放量，从而得到该纳污范围内的生活污染物排放量;污水处理厂的纳污范围内没有大型工业企业的污水排入市政管网，污水来源均为城市生活污水。目前，喀什市约有50 万人，污水处理厂设计处理能力为每日处理8 万m2城市生活污水。

所研究的非点源包括七里桥稻田排水、七里桥鱼塘排水、吐曼河分支入河处。其中吐曼河支流汇入的污染物浓度利用其断面的污染物浓度及流量进行估算。

1.3 指标确定

根据克孜勒苏河流经城市市区及污染源的特点，结合国家“十二五”环境总量控制指标，选择化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)2 个指标，反映该河段受有机物污染的影响程度。由于排入该河段的污染源中含有大量的生活废水，它是引起水体富营养化的重要因素，因此又选择了总氮(TN)和总磷(TP)2 个指标，反映该河段的水体富营养化的影响程度。

1.4 污染物入河量估算方法

目前，对于污染物入河量的估算方法主要有距离法、实验法和经验法3 种。实验法采用在入河口监测的各污染物浓度来估算污染物入河量，但该方法往往会受研究区域的客观环境影响;经验法是在总结不同地区污染物入河系数的基础上，通过类比，选出与本地环境条件相适宜的入河系数来估算当地污染物入河量，在我国沿海地区和中部地区都已经有相关研究［4-8］，但由于新疆喀什地区低降水量、高蒸发量、土壤性质特殊、夏季高温日数偏多等自然环境特征与我国沿海地区和中部地区差异很大，同时又缺乏该区域相关的研究工作，故不宜采用经验法来估算污染物入河量。因此，本文采用距离法对污染物入河量进行估算。

根据中国环境规划院编写的《全国水环境容量核定技术指南》，可利用污染物入河距离长短来确定入河系数，再乘以污染物排放量，估算出污染物的入河量。在距离法中，入河系数确定的主要原则:

1)依据企业排放口和城市污水处理厂污水排放口到入河排污口的距离(L)远近确定入河系数。当L≤1 km 时，入河系数取1.0;当1 km ＜L≤10 km 时，入河系数取0.9。

2)入河系数修正。通过未衬砌明渠入河，修正系数取0.6 ～0.9，本文取0.7。

3)温度修正系数。全年平均气温为10 ～30 ℃时，入河系数乘以0.8 ～0.95，本文取0.85。

4)城市人均产污系数。COD 一般为60 ～100 g/(人·d)，NH3-N 一般为4 ～8 g/(人·d)。本文COD 取80 g/(人·d)，NH3-N 取6 g/(人·d)。

2 结果与讨论

2.1 克孜勒苏河喀什市段纳污范围

根据污染源调查统计资料，克孜勒苏河喀什市段有6 个排污口及1 个吐曼河分支汇入口。由于吐曼河也是一条流经喀什市的河流，其污染源也是以生活污染物为主，因此将其归为生活污染源。各排污口的详细内容见表1。根据对各区域中污染源排放调查的信息，可大致确定各主要排污口的纳污范围，如图1所示。

表1 排污口位置及纳污区域面积与入河距离

图1 克孜勒苏河排污口纳污范围划分示意图

2.2 克孜勒苏喀什市段污染物入河量估算

根据污染源调查资料，采用距离法对研究区域进行污染物入河量的估算，结果见表2。

表2 克孜勒苏河喀什市段污染物入河量

由表2可知，污水处理厂总排口排放污染物最多，其中COD 排放量占研究区域总排放量的63.62%，年排放量达到1 927.21 t;NH3-N 排放量占研究区域总排放量的82.99%，年排放量达到560.64 t;TN 排放量占研究区域总排放量的79.50%，年排放量达到931.48 t;TP 排放量占研究区域总排放量的61.05%，年排放量达到31.83 t。其次为豆腐厂总排口污染物排放量，其中COD 排放量占研究区域总排放量的34.46%，年排放量达到1 044.00 t;NH3-N 排放量占总排放量的16.79%，年排放量达到113.44 t;TN 排放量占总排放量的20.28%，年排放量达到237.61 t;TP 排放量占总排放量的36.98%，年排放量达到19.82 t。由以上数据分析可知，污水处理厂及豆腐厂总排口的COD 排放量占研究区域的98.08%，年排放量为2 971.21 t;NH3-N 排放量占总排放量的99.78%，年排放量达到674.10 t;TN排放量占总排放量的99.78%，年排放量达到1 169.39 t;TP 排放量占总排放量的98.03%，年排放量达到51.65 t。因此，克孜勒苏河流经喀什市的主要污染物是来自污水处理厂总排口及豆腐厂总排口排放的污染物。

喀什市污水处理厂占地8.29 hm2，采用国内先进的A2/O 处理工艺，目前污水日均处理能力为6.63 ×104m3，处理后出水达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准。克孜勒苏河是自治区确定的重点流域，根据国家环保部2006年5月8日发布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)修改单中，城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级A 标准。因此，污水处理厂处理后的排水不能直接排入河道。依据“收集—处理—回收—再利用”运行模式，规划引入下游戈壁荒滩，作为生态防风林灌溉用水。但由于种种原因目前的引水灌溉工程仍处于建设中，污水处理厂的排水只能排入附近的、多年以前使用的氧化塘中储存，因氧化塘容量的有限性及多年没有清淤与维护，使储水溢出流入克孜勒苏河后成为该河的主要污染源，并造成二次污染，严重影响了克孜勒苏河的水质，也是导致该河水质由III 类变为劣V 类的重要原因。由此可见，尽快完成污水处理厂出水灌溉引水工程，既是污水处理效益得以发挥的重要途径，又是解决克孜勒苏河水质下降问题的一个重要措施。

沿河约15 个家庭作坊式豆腐生产厂，由于历史原因，其生产范围内无污水处理设施，生产污水未经处理就直接排入河道，成为克孜勒苏河喀什河段的又一重要的污染源。由于豆腐生产废水中含有大量的悬浮物和高浓度有机物，不能直接排入市政管网，为此，要解决豆腐生产废水对河流水质的影响问题，应首先对生产废水进行集中处理，达到市政管网允许的废水浓度标准后再排入污水处理厂进行系统处理。

在目前的入河污染物中，农业污染物所占的比例很小，但随着水稻种植、鱼类养殖过程中农药、化肥、饲料、添加剂等物质的大量使用，且这些物质中可能含有具有累积效应影响的重金属，若直接排入河流中，将会对河流中的水生生物、河水水质及人类健康产生重大影响，因此，应严格控制河岸周围农业种植和养殖过程中可能对水体产生污染的农用物质使用，减少对河流排放农业污染物。

2.3 克孜勒苏河喀什市段不同污染源类型贡献率分析

从图2可以看出，按污染物来源性质分析，经过克孜勒苏河喀什市段的受纳污染物以生活污染源占第一位，4 种污染指标的贡献率均超过60%，其中COD 贡献率为63.94%，NH3-N 贡献率为83.05%，TN 贡献率为79.54%，TP 贡献率为61.12%。贡献率排在第二位的是工业源，其中COD 贡献率为 35.91%，NH3-N 贡献率为16.84%，TN 贡献率为20.23%，TP 贡献率为38.57%。不同类型的污染源中，生活源COD、NH3-N、TN、TP 的贡献率分别是工业源的2、5、4、1.6 倍。农业源的贡献率均不到1%。因此，生活污染源是克孜勒苏河喀什市段最主要的污染源，其次是工业源。农业源目前对克孜勒苏河喀什市段的水质贡献率很小。

图2 各污染源贡献率图

按污染物排放形式分析，克孜勒苏河喀什市段的点源COD 排放量占总排放量的99.78%，NH3-N占99.88%，TN 占99.87%，TP 占98.65%。因此，点源排放是克孜勒苏河喀什市段污染物排放的主要形式。

由以上分析可知，克孜勒苏河喀什市段污染源应重点治理点源污染物排放。在减少排放量的同时，也可采用离岸排放的方式，利用河水的推流、稀释作用，缓解局部污水浓度过高而产生的污染问题。同时，应采取有效措施，对处理后的生活废水进行再利用，提高区域水资源的利用率。

3 结论

1)根据污染源调查数据，采用距离法估算入河污染物量，结果表明:克孜勒苏河喀什段主要污染物排放源为污水处理厂和豆腐厂总排口，污水处理厂的COD、NH3-N、TN、TP 排放量分别占研究区域污染物总排放量的63.62%、82.99%、79.50%、61.05%，各污染物排放量均排第一位;豆腐厂排放口的COD、NH3-N、TN、TP 排放量分别占研究区域污染物总排放量的 34.46%、16.79%、20.28%、36.98%，排在第二位;污水处理厂和豆腐厂总排口各指标排放量之和均超过区域总排放量的98%以上。

2)生活源和工业源是目前影响克孜勒苏河喀什市段水质质量的主要污染源类型，其中排在第一位的是生活源，COD、NH3-N、TN、TP 的贡献率分别为63.94%、83.05%、79.54%、61.12%;排在第二位的是工业源，COD、NH3-N、TN、TP 的贡献率分别为 35.91%、16.84%、20.23%、38.57%。不同类型的污染源中，生活源COD、NH3-N、TN、TP 的贡献率分别是工业源的2、5、4、1.6 倍。农业源的4 项指标贡献率均小于1%，对克孜勒苏河喀什市段的水质影响很小。

3)从污染物排放类型来看，点源排放是克孜勒苏河喀什段的主要类型，其中COD、NH3-N、TN、TP 的贡献率分别为99.78%、99.88%、99.87%、98.65%。因此，改善克孜勒苏河喀什市段水质的关键是对污水处理厂及豆腐厂总排口的污水治理及减排。

［1］隗经斌，李云华，古丽巴哈，等.新疆喀什噶尔河流域水资源质量保护及对策［J］.冰川冻土，2004，26(5):645-649.

［2］李新贤，李红，宋宏娟，新疆地表水资源质量及变化趋势分析［J］.干旱区地理，2003，26(3):254-259.

［3］阿卜杜塔伊尔·亚森，阿布都热合曼·于苏甫，热伊莱·伊力巩木.喀什市近24年气候变化特征分析［J］.牡丹江大学学报，2012.21(9):146-150.

［4］杨迪虎.新安江流域安徽省地区水环境状况分析［J］.水资源保护，2006，22(5):77-80.

［5］乔飞，孟伟，郑丙辉，等.长江干流寸滩断面污染负荷核算及来源分析［J］.环境科学研究，2010，23(8):979-986.

［6］罗育池，蔡俊雄.蛮河流域水环境容量与水污染防治对策研究［J］.安全与环境工程，2010，17(2):26-29.

［7］胡锋平，侯娟，罗健文，等.赣江南昌段污染负荷及水环境容量分析［J］.环境科学与技术，2010，33(2):192-195，205.

［8］付意成，魏传江，臧文斌，等.浑太河污染物入河控制量研究［J］.水电能源科学，2010，28(2):21-25.