2018—2021年乌鲁木齐市水磨河（古牧地河、老龙河）截污治污及水质状况变化趋势分析

韩芹芹，宋富延，陈建峰，齐倩倩，王 涛，李 凡

(1.乌鲁木齐市环境监测中心站，新疆 乌鲁木齐 830011；2.乌鲁木齐市生态环境局，新疆 乌鲁木齐 830000；3.乌鲁木齐市生态环境保护综合行政执法支队，新疆 乌鲁木齐 830011；4.新疆自治区自然资源厅机关服务中心，新疆 乌鲁木齐 830002)

0 引言

乌鲁木齐市是新疆维吾尔自治区的首府，地处亚欧大陆腹地，属干旱半干旱区，气候干燥，水资源极度匮乏[1]。位于乌鲁木齐市东郊的水磨河流域始于水磨沟公园，源头是基岩裂隙泉水汇流形成的河流，源头径流量约2100万m3/a[2]，流经水磨沟区、米东区和十二师五家渠市等，汇入八一水库后最终排到东道海子，流域面积达281.4 km2，是东郊沿线农业灌溉和部分饮用及景观绿化用水的主要水源。

水磨河流域联丰桥断面上游城镇居民生活污水直接排入市政地下管网，水环境质量达到《GB 3838-2002地表水环境质量标准》中Ⅲ类良好；联丰桥断面下游在灌溉季节被大量引用于农田灌溉，径流量逐渐减少，断流现象日益加剧，沿线七道湾、河东等污水处理厂的退水和村镇未纳管的生活污水全部排入河道，成为河道的主要补给水源。污水处理厂的出水虽达到《GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准后外排，但仍高出水功能区划要求的《GB 3838-2002地表水环境质量标准》Ⅴ类标准限值。尤其是2010年以来，随着经济社会迅猛发展、人口增加，入河污水大量增加，再加上沿线生活污水和部分工业废水的排放，导致水磨河（古牧地河、老龙河）水质长年处于劣Ⅴ类，污染物浓度也逐年加重。生态用水严重缺乏，在没有足够河道环境自净水量的情况下，基本无法继续接纳任何超过水功能区划要求的水体，河道生态环境呈恶化态势，河流自然生态系统功能衰退，水污染防治工作任务异常艰巨。因此，统筹推进水磨河（古牧地河、老龙河）河流截污治污工作，实现水环境持续改善目标，加快恢复河道自然生态，显得十分必要和紧迫。本文对乌鲁木齐市自2018年开展水磨河（古牧地河、老龙河）截污治污工作以来的水质常规监测数据进行分析和评价，为水磨河流域未达标水体治理工作提供科学依据，并为有效改善河流水质、恢复水质功能要求提供切实可行的途径。

1 监测概况

1.1 研究区域及监测点位概况

水磨河流域进入米东区后，在西工闸以上称为水磨河（古牧地河），西工闸以下称为水磨河（老龙河），流经古牧地镇、长山子镇、羊毛工镇后由八一水库南闸门控制，由西南方注入八一水库，向北最终注入东道海子。支流水系由洪沟、硫磺沟、八道湾河、碱沟、芦草沟等组成，其间汇入水流主要有七道湾污水处理厂、河东污水处理厂尾水，出水进入八一水库；老龙河至黄家梁水库截水闸汇入水流主要有五家渠经济技术开发区企业生产废水。为保证水磨河（古牧地河、老龙河）截污治污环境治理效果，按照管理部门加强河道水质监测的工作要求，在上游已设置米泉桥和三个庄两个省控断面的基础上，又在中游进入八一水库入口处设置了卧龙岗南闸门断面，老龙河下游设置了黄家梁水库截水闸断面。同时，因水磨河（古牧地河、老龙河）下游接纳了五家渠市工业园区污水处理厂退水，该退水由排碱渠汇入黄家梁水库截水闸断面，对该断面水质影响较大，故又在五家渠市工业园区污水处理厂排水进入排碱渠下游1 km处设置了排碱渠断面，以掌握其对水磨河（古牧地河、老龙河）下游水质的影响。监测点位水系图详见图1。

图1 水磨河（古牧地河、老龙河）水系示意图

1.2 监测分析方法与质量控制

按照自治区监测工作方案要求，米泉桥和三个庄断面按月开展常规监测工作，其余各断面自2018年开始，每季度开展一次水质监测工作。常规监测指标包括《GB 3838-2002地表水环境质量标准》表1中24项基本项目和表2中的“硫酸盐、氯化物和硝酸盐”3个补充项目。

水质样品的采集、保存及质量保证措施均参照《环境监测方法标准实用手册》和《环境水质监测质量保证手册》的技术要求执行，以手工监测为主，按《环境监测技术规范（水和废水部分）》和《环境水质监测质量保证手册》的技术要求执行，样品分析参照《GB 3838-2002地表水环境质量标准》《全国重点城市饮用水源地监测调查作业指导书》《水和废水监测分析方法》（第四版）以及《GB/T 5750-2006生活饮用水标准检验方法》[3]。

采用国家环境保护部标准样品研究所提供的标准样品进行质量控制，为确保数据的准确性，采取10%的平行双样和20%加标回收等措施进行质量控制，相对标准偏差（RSD）均＜l0%，符合标准要求。整个分析过程所用试剂均为优级纯，实验用水均为亚沸水。监测结果低于监测方法的最低检出限时，按《SL 219-2018水环境监测规范》的规定，以1/2最低检出限参加统计处理[4]。

2 评价标准方法及总体评价结果

评价标准执行《GB 3838-2002地表水环境质量标准》中Ⅴ类，评价方法参照《地表水环境质量评价办法（试行）》（环办[2011]22号）执行，米泉桥和三个庄断面也取季均值参与水质统一分析评价。水质监测结果详见表1。

表1 2018—2021年河流各断面水质监测结果

监测结果显示：米泉桥和三个庄断面自2020年3季度开始已消除劣Ⅴ类，2021年以来，米泉桥断面水质提升并保持在Ⅱ～Ⅲ类，三个庄断面水质提升并保持在Ⅳ类，其余各断面水质基本保持在劣Ⅴ类。

由图2可知，2018年以来共计16个季度的水质综合污染指数基本均呈现逐年逐季下降趋势，计算各断面秩相关系数，米泉桥、三个庄、卧龙岗南闸门、黄家梁水库截水闸和排碱渠断面Rs值分别为-0.819、-0.834、-0.557、-0.749和-0.593，绝对值均大于Wp值0.425，全部呈现好转趋势。其中黄家梁水库截水闸和排碱渠断面综合污染指数相关系数r值0.80呈高度正相关，可见黄家梁水库截水闸断面受五家渠市工业园区污水处理厂退水水质影响较大。水质综合污染指数沿程变化趋势显示：米泉桥＜三个庄＜卧龙岗南闸门＜黄家梁水库截水闸＜排碱渠断面。米泉桥断面综合污染指数明显低于沿程各断面，较三个庄、卧龙岗南闸门、黄家梁水库截水闸断面分别低10.1%～151.6%、8.8%～248.8%、38.8%～301.4%，三个庄断面较卧龙岗南闸门、黄家梁水库截水闸断面分别低25.0%～89.3%、26.4%～186.7%，卧龙岗南闸门断面较黄家梁水库截水闸断面低7.5%～223.0%。

图2 2018—2021年河流各断面各季度综合污染指数变化趋势

3 水质指标污染负荷分布

根据《地表水常规监测项目质量控制指标》中分类，将河流水质参评的指标划分为理化指标与无机阴离子指标、营养盐及有机污染指标、有机污染物指标和金属类指标等四大类[5]，各断面各类污染指标污染负荷分布详见图3。

图3 2018—2021年河流水质指标污染负荷分布

各断面营养盐及有机污染指标所占污染负荷比例最高，且以2018—2019年占比最高，高达83.7%～91.0%，2020年略有下降，降至76.0%～82.0%，2021年继续下降至58.6%～80.1%。与2018年相比，2021年河流总体污染负荷降幅达7.0%～30.5%，以米泉桥断面降幅30.5%最大，其次是黄家梁水库截水闸断面降幅20.0%；各断面均以氨氮降幅最大，在11.9%～21.5%，三氧指标（CODCr、BOD5、CODMn）降幅在7.8%～10.9%，米泉桥和黄家梁水库截水闸断面总磷降幅也较大，分别为11.0%和19.5%。

理化指标与无机阴离子指标所占污染负荷比例位居第二，2018—2019年在4.6%～9.5%，2020年略有小幅上升至7.2%～11.0%，2021年继续升至15.6%～21.1%。与2018年相比，2021年河流总体升幅9.7%～15.0%，以米泉桥和黄家梁水库截水闸断面升幅15.0%和12.0%为最高；主要贡献指标氟化物在排碱渠断面升幅最大，高达21.7%，在米泉桥和三个庄断面升幅达4.3%～6.3%，其余断面基本无变化。

有机污染物指标所占污染负荷比例位居第三，2018—2019年在2.6%～5.6%，2020—2021年略有小幅上升至4.2%～11.0%。与2018年相比，2021年以米泉桥断面总体升幅8.2%最大，其余断面总体升幅3.0%～5.5%，米泉桥断面主要贡献指标石油类升幅达4.1%，其余各断面主要贡献指标阴离子表面活性剂升幅在1.5%～2.5%。

金属类指标所占污染负荷比例最低，2018—2019年在1.3%～2.7%，2020—2021年略有小幅上升至4.0%～9.3%，与2018年相比，2021年河流总体升幅0.9%～7.2%，米泉桥和三个庄断面总体升幅为7.2%和4.3%较高，这两个断面主要贡献指标汞升幅达2.2%～3.8%，米泉桥断面还包括六价铬升幅2.1%。

4 主要污染指标变化趋势分析

当评价区水环境质量劣于IV类时，在同一污染级别内进行两时段水质污染程度变化趋势分析，可参考《河南省环境质量报告书编写技术导则（征求意见稿）》中“以平均浓度/水体平均综合污染指数变化比较年际间污染因子污染程度变化”的方法[6]，具体包括：设△G为后时段与前时段评价区内某项因子年际间的年平均浓度/水体平均综合污染指数变化幅度：

△G＞0，表示污染程度加重；△G＜0，表示污染程度减轻。

0.0≤| △G|＜10.0%，污染程度基本不变；10.0%≤| △G|＜25.0%，污染程度有所减轻/加重；25.0%≤| △G|＜45.0%，污染程度明显减轻/加重； | △G|≥45.0%，污染程度显著减轻/加重。

结合河流水质指标污染负荷比例分布，选取占比最高的两类指标营养盐及有机污染指标（氨氮、总磷、三氧指标）和理化与无机阴离子指标（主要贡献指标氟化物）的变化趋势进行分析评价，其中，三氧指标CODCr、BOD5、CODMn反映水体受到有机物及其他还原性物质污染程度的综合指标[7]。通过对16个季度数据相关性分析，当置信度99.0%时，米泉桥、三个庄、卧龙岗南闸门、黄家梁水库截水闸和排碱渠断面相关系数r区间分别为0.674～0.836、0.518～0.892、0.506～0.935、0.604～0.821、0.714～0.786，基本均呈高度显著正相关，可将三氧指标作为一个整体进行污染程度比较评价。另外，因米泉桥断面2021年均优于IV类，该断面只对基准年2018—2020年的水质污染程度变化趋势进行分析评价，其余各断面均为基准年2018—2021年的水质污染程度变化趋势分析评价。

4.1 米泉桥断面

与2018年相比，2020年米泉桥断面水质总体污染程度显著减轻，其中营养盐及有机污染指标减幅△G在45.1%～84.6%，均显著减轻，氟化物减幅△G25.0%明显减轻。年际间变化趋势显示：水质总体污染减幅除2020年基本不变外，其余年份显著减轻；主要污染指标总磷和氨氮基本均逐年显著减轻，三氧指标和氟化物减幅也逐年增加。详见表2。

表2 2018—2020年米泉桥断面主要污染指标及总体污染程度变化趋势

4.2 三个庄断面

与2018年相比，2021年三个庄断面水质总体污染程度均显著减轻，其中营养盐及有机污染指标减幅△G在65.4%～95.7%，均显著减轻，氟化物减幅△G25.0%明显减轻。年际间变化趋势显示：水质总体污染程度减幅逐年递增，尤其2021年显著减轻；主要污染指标氨氮和总磷均逐年显著减轻，三氧指标减幅逐年递增，尤其2021年显著减轻；氟化物除2020年明显减轻外，其余年份基本变化不大。详见表3。

表3 2018—2021年三个庄断面主要污染指标及总体污染程度变化趋势

4.3 卧龙岗南闸门断面

与2018年相比，2021年卧龙岗南闸门断面水质总体污染程度呈显著减轻，各类指标减幅△G在45.0%～48.4%，均显著减轻。年际间变化趋势显示：水质总体污染减幅逐年递减，2019年明显减轻，2020年有所减轻，2021年基本不变；主要污染指标总磷基本逐年显著减轻，氨氮由显著减轻降为明显减轻，三氧指标处于有所减轻-明显减轻，氟化物基本逐年有所减轻。详见表4。

表4 2018—2021年卧龙岗南闸门断面主要污染指标及总体污染程度变化趋势

4.4 黄家梁水库截水闸和排碱渠断面

与2018年相比，2021年黄家梁水库截水闸和排碱渠断面水质总体污染程度均显著减轻，其中营养盐及有机污染指标减幅△G在排碱渠断面为53.9%～90.7%，在黄家梁水库截水闸断面为56.1%～89.1%，均显著减轻；氟化物指标在排碱渠断面增幅△G高达163.6%，显著增加，但在黄家梁水库截水闸断面减幅△G66.1%，显著减轻。

各断面水质总体污染程度年际间变化趋势显示：受排碱渠断面基本逐年明显减轻的影响，黄家梁水库截水闸断面减幅也基本逐年递增，尤其2021年显著减轻。

表5 2018—2021年老龙河下游断面主要污染指标及总体污染程度变化趋势

主要污染指标污染程度年际间变化趋势显示：营养盐及有机污染指标减幅基本逐年递增，尤以排碱渠断面总磷和氨氮逐年显著减轻、三氧指标逐年明显减轻，受此影响，黄家梁水库截水闸断面各项指标也基本逐年明显减轻。氟化物指标在排碱渠断面增幅逐年递增，尤其2021年显著加重，但在黄家梁断面减幅基本逐年递增，尤其2021年显著减轻。

5 结论与成效

5.1 主要结论

2018年以来，水磨河（古牧地河、老龙河）上游米泉桥和三个庄断面自2020年3季度已基本消除了劣Ⅴ类，特别是2021年河道水质基本稳定在IV类及以上，中、下游断面水质基本保持在劣Ⅴ类。从米泉桥断面到排碱渠断面沿程水质综合污染指数是依次升高的，但各断面水质综合污染指数基本均呈逐年逐季下降趋势。其中黄家梁水库截水闸和排碱渠断面综合污染指数相关系数r值0.80呈高度正相关，可见黄家梁水库截水闸断面受五家渠市工业园区污水处理厂退水水质影响较大。

各断面水质指标污染负荷比例分布以营养盐及有机污染指标占比最高，但逐年以10%比例下降，主要贡献指标氨氮和三氧指标降幅显著，米泉桥和黄家梁水库截水闸断面总磷降幅也较大；理化与无机阴离子指标位居第二，逐年以10%比例增加，主要贡献指标氟化物在排碱渠断面升幅最大，在米泉桥和三个庄断面也有小幅增加；有机污染指标位居第三，逐年以2.0%～5.0%比例小幅升高，以米泉桥断面主要贡献指标石油类小幅增加为主；金属类指标占比最低，以2.0%比例小幅增加，以米泉桥断面主要贡献指标汞和六价铬小幅增加为主。

当评价区水环境质量劣于IV类时，可根据河流水质指标污染负荷比例分布，将占比最高的营养盐及有机污染指标（氨氮、总磷、三氧指标）和理化与无机阴离子指标（主要贡献指标氟化物）及断面整体采用“指标平均浓度/水体平均综合污染指数变化”法在同一污染级别内进行两时段水质污染程度变化趋势分析。

与基准年2018年相比，水质污染程度变化趋势结果显示：2020年米泉桥断面、2021年其余各断面污染程度总体均呈显著减轻，各河段的营养盐及有机污染指标的污染程度均显著减轻，理化与无机阴离子指标氟化物污染程度在米泉桥、三个庄和卧龙岗南闸门断面均明显减轻，在黄家梁水库截水闸断面显著减轻，但在排碱渠断面显著加重。

年际间变化趋势显示：米泉桥和三个庄断面水质总体污染程度减轻幅度逐年递增，氨氮和总磷逐年显著减轻，三氧指标减幅逐年递增，尤其2021年显著减轻，氟化物除2020年明显减轻外，其余年份减幅基本不变。卧龙岗南闸门断面水质总体污染程度减幅逐年递减，除总磷逐年显著减轻、氟化物逐年有所减轻外，氨氮和三氧指标减幅逐年递减。受排碱渠断面基本逐年明显减轻的影响，黄家梁水库截水闸断面减幅也基本逐年递增，尤其2021年显著减轻；排碱渠断面总磷和氨氮逐年显著减轻、三氧指标逐年明显减轻，受此影响，黄家梁水库截水闸断面各项指标也基本逐年明显减轻；氟化物指标在排碱渠断面增幅逐年递增，尤其2021年显著加重，但在黄家梁断面减幅基本逐年递增，尤其2021年显著减轻。

5.2 取得的成效

5. 2. 1 加大环保经济投入，促进水质持续改善

2018年以来，乌鲁木齐市人均GDP呈逐年升高趋势，2021年较2018年增长了19.1%。与2018年基准年相比，水磨河（古牧地河、老龙河）上、中和下游断面水质综合污染指数分别下降了74.5%、42.5%和64.2%，人均GDP与上、中和下游断面水质综合污染指数之间相关系数r分别为-0.94、-0.88和-0.97，均呈高度显著负相关，详见图4。

图4 2018—2021年乌鲁木齐市人均GDP与上、中、下游水质综合污染指数变化趋势图

乌鲁木齐市在经济快速发展的同时，增加了环保方面的经济投入，其中投资6.64亿元，在水磨河实施河道治理及滨河景观改造工程；投资18.6亿建成35.1 km污水处理厂尾水专用退水管渠，将再生水与天然河道分离，使得水磨河（古牧地河、老龙河）环境恶化的趋势得以有效控制，经济发展与水磨河（古牧地河、老龙河）环境保护出现“双赢”局面。

5. 2. 2 落实河(湖)长制、加强河流水域岸线管理、统筹推进污染治理

2018年以来，水磨河（古牧地河、老龙河）均已落实河(湖)长制，负责推动落实重点工程项目、协调解决重点难点问题、做好督促检查，确保完成水环境治理目标任务。管理部门在完成水磨河（古牧地河、老龙河）沿线污染源实地调查后，建立了“清四乱”台帐，开展水域岸线清理整治专项行动，加强河流管理范围内的巡查，加大对乱采乱挖、乱占乱建、乱倒乱排等违法行为的查处力度，日常按时开展疏浚、清障、保洁等河道清理工作。同时，为统筹推进污染治理，加快恢复河道自然生态，解决水体污染问题，管理部门于2019年年底印发了老龙河截污治污工作实施方案，明确了工作目标和工作思路。

5. 2. 3 开展污水处理厂提标改造，建设退水管渠工程，截污治污成效显著

截止2020年，乌鲁木齐市已完成了老龙河、黑沟河上游13.1 km污水管网建设，在提高污水收集能力的同时，积极开展污水处理厂提标改造。截止2019年年底，七道湾污水处理厂、米东区中德丰泉污水厂和科发再生水厂提标改造项目、水磨沟区虹桥污水处理厂改造（暨深度处理）工程项目、河西污水处理厂改扩建项目全部通过环保验收投运，均稳定达标排放。与2018年基准年相比，2021年水磨河（古牧地河、老龙河）上游断面主要污染指标化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮和总磷浓度分别下降了75.8%、84.1%、89.9%和89.2%，其所辖城镇污水处理厂对应的四项污染物去除量分别增加了44.0%、19.0%、53.5%和58.0%，主要污染指标浓度和污染物去除量之间呈高度相关，相关系数r为0.82，详见图5。

图5 2018—2021年河流上游断面主要污染指标与污水处理厂污染物去除量变化趋势图

因此，2021年以来水磨河（古牧地河、老龙河）上游米泉桥和三个庄断面河道水质基本稳定在IV类及以上，改善显著。

七道湾污水处理厂和河西污水处理厂均制定退水方案，并于2020年10月完成了黑沟河专用退水管渠工程建设，达到通水要求。新建再生水退水管线铺设成功后，从乌市7个污水处理厂流出的再生水将直接通过这条管线绕过八一水库，直接流入东道海子湿地，实现再生水排放通道与天然河道的分离，使天然河道的自然生态得以恢复。同时，八一水库的进水水质也得到保证。

水磨河（古牧地河、老龙河）中、下游断面2020年前因黑沟河退水管渠工程项目将劣V类的黑沟河再生水改引进入老龙河，同时合并有运行不稳定的五家渠工业园污水厂尾水汇入，在2020年之前污染程度减幅不大；2020年以后尤其是2021年随着五家渠工业园污水厂提标改造完成和运行稳定，排污口整治也取得实效，黑沟河退水管渠施工进入尾声，排碱渠断面污染减幅显著，受此影响水磨河（古牧地河、老龙河）中、下游断面污染减幅明显。

6 建议

水磨河（古牧地河、老龙河）截污治污成效显著，还要继续巩固治理成果：防止在米泉桥上游新建排污口，不断提升沿岸生活污水收集率；优化拟建污水处理厂排水去向，利用乌鲁木齐市实施“水进城”项目的契机，进行再生水回用工程的统筹设计，包括再生水回用管线、储配设施等；采取提升水磨河水资源价格等经济刺激手段，协同推进工业等水源替代；在上游联丰断面以下减少市区生活供水、绿化取水、工业用间接冷却水量，适量补给水磨河，以增加水磨河流量，增强河流生态功能，提高河流纳污容量和自然降解能力，逐步恢复农业灌溉水质功能要求。另外，对于排碱渠断面存在氟化物指标污染程度显著加重的问题需展开调研，对五家渠市工业园区相关企业生产工艺进行排查，在具备条件的情况下，不断利用前沿污水处理技术降低着五家渠工业园污水厂尾水的氟化物浓度和排放量，提高出水排放标准。