柴汶河水质变化研究及污染控制对策

王晓晴，秦　帅，周长行

(新泰市环境保护局，山东 新泰 271200)



柴汶河水质变化研究及污染控制对策

王晓晴，秦帅，周长行

(新泰市环境保护局，山东 新泰 271200)

摘要：以新泰市柴汶河各监测断面2012—2014年的水质监测数据为基础，研究了该河流水质污染状况，利用单因子污染指数法、平均值法、超标率和分担率对水中化学需氧量、氨氮、总磷、高锰酸盐指数、阴离子表面活性剂、氟化物、粪大肠菌群及挥发酚等8项污染物质进行评价，得出该河流水质主要污染物质是氨氮和化学需氧量，河流水质受污染状况随季节性和河流沿程变化明显：枯水期>平水期>丰水期，中游>下游>上游；同时对造成该河流污染的主要原因进行分析并提出相应污染控制对策。

关键词：河流水质监测；水质变化研究；水污染控制；单因子污染指数法；柴汶河

水资源质量随着经济的发展、社会的进步和人口的剧增日益下降。随着工业化进程的推进，环境污染越来越严重，尤其是水资源遭受了前所未有的破坏。保护水资源已刻不容缓[1-3]。

本文以新泰市柴汶河各监测断面2012—2014年的水质监测数据为基础，研究了该河流水质污染状况；同时对造成该河流污染的主要原因进行分析，并提出相应污染控制对策。

1评价方法及评价标准

1.1评价方法

新泰市为了监控地表水柴汶河水质，特在该河流上设置沙坡大桥、平阳河入汶处、西周河入汶处、翟良桥、谷里大桥和南宋大桥等6处监测断面，每月对各监测断面水样进行一次全分析。本文主要选取柴汶河6个监测断面的化学需氧量、氨氮、总磷、高锰酸盐指数、阴离子表面活性剂、氟化物、粪大肠菌群和挥发酚等8种污染物质分析其对河水水质的影响[4-5]。

单因子指数法[6]计算公式如下：

式中：Pi为第i项污染物单因子污染指数；Ci为第i项污染物实测值；Si为第i项污染物的标准值。

当Pi>1时，说明该污染物超标；当Pi=1时，说明该污染物达到临界值；当Pi<1时，说明该污染物未超标，水质清洁。

断面超标率计算公式如下：

断面超标率=

综合污染指数计算公式如下：

分担率计算公式如下：

1.2评价标准

GB3838-2002地表水环境质量标准[7]。

2数据分析与讨论

2.1化学需氧量(COD)

图1中，每年的12月、1月和2月的COD值相对其他时间段较高。该时间段为冬季，河水为枯水期，造成河水主要以排放的各类污水为主，污染物质监测值偏高；6月、7月、8月及9月因雨水丰富，河水为丰水期，天气炎热，COD值相对较低。2014年2月平阳河入汶处和西周河入汶处两断面COD值超高，直接影响了柴汶河该时间段的均值。新泰市环保局查处了几家违规排放企业造成河流污染的事件。大体来看，2012年的COD值要比2013年的高，2013年的COD值要比2014年的高。这也证明了近年来国家、政府对环保的重视及治理力度加大，人们对环保法的遵循和对环境的保护意识增强，使新泰市境内柴汶河水质有一定的改善。

2.2氨氮(NH3-N)

如图2所示，柴汶河水质在冬季和枯水期受氨氮污染指数影响严重。9月份河流水量开始减少，氨氮值开始增加，基本上呈逐月增加趋势，12月份和次年的1月份氨氮值为一年内最高值。2月份氨氮污染指数开始下降，主要原因是自然界动植物开始复苏，能够消耗有机肥料氮元素。随着季节的推移，雨水增加，河流水量增加，氨氮值大幅度降低。每年的5、6、7、8月氨氮值均是较低值时期。再次证明在污染源排放量基本不变的情况下，地表水中氨氮污染指数受季节和河水水量影响严重。但还是应该从根本上治理河流中的氨氮污染，切断污染途径，排除污染源，使其水质不受污染。

2.3总磷(T-P)

图3可以反映出柴汶河水质受总磷污染指数影响变化趋势：2012年<2013年<2014年，即有逐年递增趋势；2012年和2013年总磷污染指数变化不大，且每一年内的月份之间也趋于平稳，峰值均出现在12月份；2014年月份之间有小幅度的波动，峰值出现在4月份；3年内柴汶河水质总磷影响没有明显变化，水质总体趋势均满足地表水Ⅴ类水质要求。

2.4高锰酸盐指数

图4可以反映出柴汶河水质受高锰酸盐污染指数影响变化趋势：1—4月份，2013年<2012年<2014年；5—12月份，2014年<2013年<2012年，即基本上变化趋势为逐年递减。高锰酸盐高浓度在每年的春季(2、3、4月份)，6、7、8月份开始呈下降趋势，这也正好为河道的丰水期和雨水期，也能表明年内高锰酸盐污染物进入河道的量基本上不变。即3年中柴汶河水质基本上不受高锰酸盐污染影响，且高锰酸盐污染物呈逐年下降趋势，水质总体趋势均满足地表水Ⅴ类水质要求。

2.5阴离子表面活性剂

图5反映出柴汶河水质受阴离子表面活性剂染指数影响变化趋势。2012年和2013年水中阴离子表面活性剂浓度差不多，春季浓度较高；2014年河水水质明显优于前两年。最高值出现在2013年3月份达到0.174mg/L，也能满足地表水Ⅰ类水质要求，所以柴汶河水质基本上不受阴离子表面活性剂的污染。

2.6氟化物(F-)

从图6可以看出，柴汶河河水中氟化物浓度分布均匀，变化不大。每年的2月份均出现当年的最低值，该时间河水枯竭，水从中心河床流过，该处自然界中矿物质含氟已相对很低，水中溶解量也较低；随着丰水期和雨水期的到来，河流面积增大，冲击河两岸自然界中的矿物质，氟化物溶解量增加，河水中相对浓度增高。虽然水中含氟量并不高，但数值很好地反映了河水中氟化物浓度的变化趋势：总体来看，水中氟化物浓度是2013年>2012年>2014年，柴汶河河流水质受氟化物污染有好转趋势，且水质达到地表水Ⅰ类水质要求。

2.7粪大肠菌群

柴汶河3年内6断面统计粪大肠菌群污染数据共计216个。根据单因子污染指数法计算，粪大肠菌群污染物标准值Si取值2000(Ⅱ类水质要求)，监测污染超标数据共有0个，超标率为0%。说明柴汶河河流水质基本不受粪大肠菌群污染指数的影响，且水质达到环境地表水Ⅱ类水质要求。柴汶河上游的沙坡大桥断面粪大肠菌群监测数值基本上在80左右，最高出现在2014年的9月份，粪大肠菌群污染实际监测数值达到430，超过环境地表水Ⅰ类水质要求。除2012年1月份(210)外，其他均达到Ⅰ类水质要求，Ⅰ类水质超标率仅占5.6%；粪大肠菌群污染指数相对较高值出现在2012年的6月份和2012年的9月份，实际监测数值均值分别达到1150和1160，表明该两个时间段柴汶河略受粪大肠菌群污染指数的影响。总之，柴汶河水质3年内粪大肠菌群污染指数相对较低，水质良好，各个断面监测数值均未超过环境地表水Ⅱ类水质要求。

2.8挥发酚

近3年监测数据显示，共计216个数据，其中198个监测点位未检测出该污染物质，占91.7%；有18个点位数据检测出挥发酚，地表水Ⅴ类标准值Si为0.1，有10个数据显示超过Ⅴ类水质标准要求，占总监测点位的4.6%。超标现象主要集中在2012年1月份和9月份，且柴汶河上游各断面均未检出(沙坡大桥断面和平阳河入汶处断面)。能够检测出挥发酚的断面从西周河入汶处断面出现，该河两岸有生物、化工企业，主要污染物质应来源于此，该两个时间段的断面监测数据均超标。2013年度全年所有断面均未检出挥发酚，表示该年河水水质不受挥发酚物质的污染；2014年度也只有12月份西周河入汶处断面监测出，为0.096，符合地表水Ⅴ类水质要求，表明该年度河水水质基本上不受挥发酚物质的污染。总体来说，2012年1月和9月河水受挥发酚污染严重；10月份也受到一定的污染，但污染状况不严重；2013年和2014年柴汶河水质基本上不受挥发酚物质的污染。

2.9污染物质分担率

柴汶河受到各类污染物质污染程度不同，为寻求各污染物质对柴汶河污染分担率，需对数据再次进行处理，寻求综合污染指数，进而计算各污染物质的分担率。

将柴汶河上各监测断面监测数据进行汇总，根据单因子污染指数计算公式计算出Pi，求出综合污染指数P，进而求得污染物质的分担率，具体数据见表1。

从表1可以看出，柴汶河水质污染状况基本稳定，3年内污染分担率最高的均是氨氮，阴离子表面活性剂和氟化物对柴汶河河水污染分担率相对较小，粪大肠菌群和挥发酚基本上不存在对水质污染的影响。排在前三的污染物质分别是氨氮(NH3-N)、化学需氧量(COD)和总磷(T-P)。根据单因子污染指数法判断，只有氨氮超标，其他指标均能符合地表水Ⅴ类水质要求。

表1　2012-2014年柴汶河水质中各污染物质的分担率

3结论和对策

3.1结论

(1)从单因子污染指数法来评价柴汶河河水水质受到各污染物质污染程度，河水受NH3-N和COD污染物质污染严重，3年内各监测断面监测数据显示该两种污染物质的总体超标率分别是45.4%和18.1%；河水受总磷值、高锰酸盐指数值、阴离子表面活性剂、氟化物、粪大肠菌群及挥发酚等污染物质影响较小。

(2)从时间分布上看，季节性变化明显，各项数值冬季要比其他季节明显偏高，枯水期>平水期>丰水期，尤其是氨氮和化学需氧量；3年内污染物质氨氮、总磷浓度值有递增趋势，COD、高锰酸盐指数值、阴离子表面活性剂、氟化物、粪大肠菌群值及挥发酚等均呈下降趋势。

(3)从空间分布上看，各污染物质随河流沿程变化明显，各污染物质浓度变化为：中游>下游>上游。上游污染源头少，水源发源地多数泉水清澈洁净，很多污染物质来自自然界自有；中游河流两岸分布大量工厂、村庄以及城镇，人为污染严重；下游出境流域相对而言污染源头少，加之人工湿地等净化作用，使河水水质好转。

(4)根据污染物质分担率得出柴汶河主要受NH3-N、COD两种物质污染，其他6项污染物质对河水水质影响较小，水质满足地表水Ⅴ类水质要求。

3.2污染控制对策

(1)控制污染源头，治标更要治本。柴汶河河水受到污染，从空间分布情况和各个断面监测数据可以分析得到，污染物质主要来自人为因素，包括生活用水、工业企业排污。所以必须加大污染源头的控制，排除工业企业和生活污水的直接排放，严防污染物质浓度超过河流的自净能力。增加治污能力，污水达标排放。工业企业污水首先要有自己的处理设施，经初步处理达到国家规定标准方可排放或进入污水处理厂再进一步处理。同样，城市污水也要全部进入污水处理厂处理，直至处理达到国家或地方排放标准方可排放到河流。

(2)增加人工湿地，保护自然净化能力。从监测数据可以看出，谷里大桥断面的人工湿地对河流水质有巨大的净化能力，很好地消耗了水中的NH3-N、T-P等物质。该断面下游南宋大桥断面水质好转，所以政府应该继续扩大湿地面积，保护湿地，使河流流域湿地进一步增加对水质的净化作用。

(3)增强人们环保意识，加大惩罚力度。环境保护人人有责，要让更多的人们投入到环保事业中来，从自身做起，从点滴做起，自觉遵守环保法，保护身边的环境。对破坏环境违法行为坚决打击，加大惩罚力度。尤其是对工业企业偷排污水行为，要加大其违法成本，让其不敢再次触及环保法底线。人们发现有环保违法行为，要及时向环保部门举报，环保部门要查处一起处理一起，做到执法必严，违法必究。

参考文献：

[1]陈志恺.21世纪中国水资源持续开发利用问题[J].中国工程科学，2000, 2(3): 7-11.

[2]迟永山.地表水源地水环境现状评价及污染控制对策研究：以桃山水库为例[D].长春：吉林大学，2006.

[3]金雪莲，任婧，夏峰.我国河流湖泊砷污染研究进展[J].环境科学导刊，2012, 31(5): 26-31.

[4]梁德华，蒋火华.河流水质综合评价方法的统一和改进[J].中国境监测，2002, 18(2): 63-66.

[5]王园欣，左其亭.沙颍河河南段水质变化及成因分析[J].水资源与水工程学报，2012, 23(4): 47-48.

[6]尹海龙，徐祖信.我国单因子水质评价方法改进探讨[J].净水技术，2008, 27(2): 1-3.

[7] GB3838-2002,地表水环境质量标准[S].

Study on Water Quality Changes and Pollution Control of Chaiwen River

WANG Xiao-qing,QIN Shuai,ZHOU Chang-xing

(Xintai Environmental Protection Bureau, Xintai Shantong 271200,China)

Abstract：The water quality of Chaiwen River was examined based on the water quality monitoring data of the river from 2012 to 2014. The single factor pollution index, average concentration, exceed standard rate and the share rate were applied to evaluate the COD, NH3-N, total phosphorus, permanganate index, anionic surface-active agent, fluoride, class of Escherichia coli, and volatile phenol. The evaluation results showed that the major pollutants in the river were ammonia nitrogen and COD. The water quality changed in different seasons and sections. The water was more polluted in dry season, followed by normal river flow period and wet season. The water quality was worse in the up-stream than the down-stream. The water quality was the best in the middle-stream. The corresponding pollution control measures were put forward.

Key words：water quality monitoring; study on water quality changes; water pollution control; single factor pollution index; Chaiwen River

收稿日期：2015-07-30

作者简介：王晓晴(1986-)，女，山东新泰人，本科，助工，主要从事环境监测工作。通讯作者：周长行(1981-)，男，山东费县人，硕士，工程师，主要从事废水、废气监测工作。

中图分类号：X52

文献标志码：A

文章编号：1673-9655(2016)02-0045-05