渭河陕西段氨氮污染物时空特征分析

孙占超，钱会，孟祥仪

(长安大学 环境科学与工程学院，陕西 西安 710054)

渭河是黄河最大支流，发源于甘肃省渭源县的鸟鼠山，流经甘肃、宁夏、陕西3 省(区)，在秦晋豫3省交界处——号称陕西省东大门的潼关县港口镇注入黄河．陕西省境内河长502 km，流经宝鸡、咸阳、西安、渭南等地市，流域面积3．38 万km2．渭河流域属大陆性季风气候区，暖温带半湿润半干旱气候带，冬冷夏热，四季分明，雨热同季，易发生干旱［1］．

目前渭河较大的支流、水渠有20 余条，一半以上受到污染，污染较重的超过1/3，除小韦河、太平河、皂河外，污染严重的支流还有西安、咸阳界内的新河以及渭南的沋河等，还有少量直接排入渭河的城市排污渠．由于西安城市大，人口多，工业企业多，所以排污量大，在渭河沿岸的城市中，西安对渭河的污染最为严重．现在的渭河接纳了陕西省78%的工业污水和86%的生活污水［2］．渭河污染的三大主要来源是城镇生活污水和垃圾、工业废水、过量使用化肥．其中氨氮污染与人类生活息息相关，本文旨在研究渭河陕西段氨氮污染物的时空特征变化，为更好地治理渭河提供基础资料和方法．

1 分析方法及数据来源

运用3 个水文监测点的水文数据，包括林家村监测点、咸阳监测点和耿镇监测点．对于渭河全段来说，林家村监测点位于渭河上游，咸阳监测点属于渭河中游，而耿镇监测点属于渭河下游．这3 个监测点检测的氨氮含量变化分别代表了渭河上、中、下游的氨氮含量变化趋势． 已知渭河河水自2001 年到2007 年(缺2005 年)监测的氨氮浓度，根据已知数据进行分析． 水质标准参照《地表水水环境质量标准》(GB 3838—2002)．

2 空间特征及其分析

2．1 空间特征

6 a 检测结果的平均值显示:在林家村监测点，氨氮平均浓度为0．63 mg/L;最高值出现在2002 和2007年，为0．94 mg/L;最小值在2003 年，为0．37 mg/L．在咸阳监测点，氨氮平均浓度为9．88 mg/L，超出V 类水水质标准(2． 0 mg/L)3． 94 倍;最高值出现在2003 年，达到了12．9 mg/L;最低值出现在2006 年，为6．8 mg/L．在耿镇监测点，氨氮平均浓度为9．0 mg/L，超出V 类水水质标准(2．0 mg/L)3．5 倍;最高值出现在2003 年，达到了10． 6 mg/L;最小值出现在2006 年，为7．1 mg/L． 从空间变化上来看(图1)，2001—2004 年其污染物沿程变化趋势为咸阳＞耿镇＞林家村，即中游＞下游＞上游;2006 和2007 年污染物沿程变化趋势为耿镇＞咸阳＞林家村，即下游＞中游＞上游．

图1 各年间渭河氨氮浓度随空间的变化曲线

氨氮浓度在咸阳段2006 年和2007 年明显下降，说明近年来治污取得了很好的效果，到2006 年时已达到目前最好的效果．但在2007 年，污染程度又有所回升．

2．2 空间特征分析

由渭河水系图及实地调查结果得到以下结论:

1)入陕境至林家村为上游，上游两岸工业发展较慢，工业企业较少，工业活动和工业污染对其影响不大．据资料报道，宝鸡市土壤养分失衡的问题一直比较突出，有机肥施用量偏低，而超高量使用氮磷肥料，使土壤结构遭到破坏，土壤板结、耕层变浅、保水保肥性能差等现象日趋严重;且由于大量使用廉价低质的氮肥和农药，以及氮、磷、钾肥使用不成比例，使氮肥溶解而被冲入水体中造成污染． 因此上游受到的污染主要为非点源污染．

2)林家村至咸阳为中游，入陕境的渭河接纳了陕西省78%的工业污水和86%的生活污水，使渭河水质极度恶化，各项指标严重超标．3 个监测点中咸阳监测点测得的氨氮含量最高，这是因为咸阳集中了多家工业企业，大量工业污水排放到了渭河中．例如，宝鸡氮肥厂、兴平化肥厂、咸阳氮肥厂等化肥工业的污水排放．农业生产中化肥的使用、农业产业化发展以及水土流失也对其造成了一定程度的非点源污染．

3)相对应于咸阳监测点测得的氨氮含量，耿镇监测点测得的氨氮含量有所下降． 这是由于泾河和灞河由高陵县汇入了渭河，在一定程度上稀释了渭河的氨氮浓度．但相对于林家村监测点来说，其氨氮含量还是较高的．

3 时间特征及其分析

3．1 时间特征

咸阳、耿镇监测点的氨氮含量随时间的变化情况如图2 所示．根据渭河流域降雨径流的特点，将一年划分为丰水期(7—10 月)、平水期(4—6 月和11月)和枯水期(1—3 月和12 月)分析，林家村各个阶段的氨氮浓度如图3 所示．

图2 咸阳、耿镇监测点氨氮浓度随时间的变化曲线

图3 林家村监测点在丰、平、枯水期的氨氮浓度

从图2 可以看出，咸阳监测点和耿镇监测点氨氮浓度随时间变化的趋势基本一致． 氨氮浓度1 月份到2 月份缓慢增加，2 月份到4 月份增加速度加快，4 月份到5 月份减少，在6 月份又得到增加，6 月份到9、10 月份减少，到12 月份又开始增加．两监测点氨氮浓度都在6 月份达到最大值，其中咸阳监测点最大值为15．75 mg/L，耿镇监测点最大值为14．53 mg/L．咸阳监测点的最小值出现在10 月份，最小值为5．0 mg/L;耿镇监测点的氨氮浓度最小值出现在9 月份，为3．31 mg/L．

在图3 中，林家村监测点的氨氮浓度在丰、平、枯水期的变化规律为:枯水期＞平水期＞丰水期．

3．2 时间特征分析

根据相关水文知识，将一年划分为丰水期(7—10 月)、平水期(4—6 月和11 月)和枯水期(1—3 月和12 月)3 期来分析污染物氨氮浓度随季节的变化．对于不同的水文状态，枯水期的水质最能反映出由于点源污染造成的河流污染程度［3－4］;而丰水期的水质情况则主要反映出了非点源污染的强度．

1)从图2 可以看出，2 月份之后，气温回暖，陕西即将进入平水期，降雪结束，降雨开始，又由于人类活动开始增多(如工厂开工，施撒化肥)，伴随着土壤解冻，含有氨氮污染物的物质更容易随着地表径流和地下径流进入渭河，使得渭河氨氮浓度开始增加．

在进入了丰水期之后，此段时期是全年降雨最多的时期，渭河河水在一定程度上得到了稀释，渭河氨氮浓度降低．

10 月份以后，降水减少，渭河得到的补给减少，稀释能力减弱，氨氮浓度又开始上升，并在枯水期这段时间内达到较高程度并保持稳定，直到来年平水期的到来．

2)根据监测结果，渭河非点源污染物氨氮在丰、平、枯期浓度的比较结果为:枯水期＞平水期＞丰水期，如图3 所示．其原因是枯季河流径流量全年最少，城市排放的生活污水和工业废水进入河流后浓度相对较高［5］，这反映出枯水期氨氮污染主要是点源污染;丰水期河流径流量大，稀释、混合、自净能力强．

4 结 语

1)渭河入陕后，接纳了陕西省大量的工业污水和生活污水，使渭河水质极度恶化，各项指标严重超标，属劣V 类水质． 因此对于渭河的整治已迫在眉睫．

2)由于陕西省非点源污染主要由农业化肥不合理使用引起，因此可以从农业角度出发，通过改善施肥方式、减少肥料流失、加强造林植树种草、退耕还林等途径改善渭河的水质［6］．

3)点源污染主要由工业废水排放造成，因此可以采取一系列科学的方法与措施，找到一条既不会对当地工业发展造成太大阻碍，又能良好地改善渭河水质的治污之路．

［1］王云璋，王国庆，王昌高． 近十年渭河流域降水特点及其对径流影响的初步分析［J］，人民黄河，1998(10):4－6．

［2］蔡明．渭河陕西段氮污染及控制规划研究［D］．西安:西安理工大学，1999:15 －40．

［3］张玉清．渭河渭南段水质污染现状及其治理［J］．陕西教育学院学报，2000，16(3):73 －74．

［4］李洪．水资源水质保护［R］． 北京:水利部水文培训中心，1991:1 －3．

［5］李跃．渭河河水氮污染特征分析［J］．水资源与水工程学报，2007，18(1):42 －43．

［6］谢涛．中国农业非点源污染现状及控制措施［J］．广西师范学院学报(自然科学版)，2010，27(4):71 －72．