工业城市群地面水污染特征及治理对策研究

关键词：工业城市群；水污染；特征；地面径流；污染集聚

前言

随着工业化加速，城市群兴起伴随地面水污染加剧，影响供水、农业与生态。工业废水、生活污水及农业过量用肥用药是主要污染源。研究工业城市群地面水污染特征及治理对策，对保障水资源安全、推动城市可持续发展至关重要。

文献[3]提出在确定污染治理区域获取污染源普查数据、流城水文数据和水质数据。运用SWAT（土壤和水评估工具）模型模拟水污染。但忽略气候、植被类型等因素，使研究结果存在偏差。文献[4]结合实地考察和统计分析方法分析水污染特征。但研究中需大量计算，使特征分析耗时较长。文献[5]在确定研究区域后，获取该地区历史水质监测数据，引入内梅罗污染指数法、多元统计模型计算，得出水污染特征。并了解主要污染影响因素，提出治理措施。但是该方法特征分析结果较为片面。

此研究旨在深入探讨工业城市群地面水污染的特征，分析其成因和影响，并在此基础上提出有效的治理对策。通过文献综述、实地调查和实验室分析等方法，将了解工业城市群地面水污染的现状，掌握其污染物种类、浓度、分布等特征。结合国内外先进的治理技术和经验，提出针对性的治理方案，以期为相关政府部门和企业提供决策参考。

1数据与方法

1.1研究区域

针对黄河流域上游的兰西跨省工业城市群含41个县／区，人口超1400万，占甘青两省44%，研究地面水污染特征及治理对策。该区域工业发达，工业增加值近1300亿，占两省经济收入50%，尤以石油化工、金属冶炼、装备制造为支柱，但伴随巨大经济贡献的是环境压力激增，地面水污染问题日益严重。

兰西城市群工业分布显示，兰州、西宁为工业高集聚区（核心区），白银、临夏、海东等地工业集聚较低，视为传统农业区。研究水污染特征时，考虑到降水对水质变化影响显著，如图1所示城市群过去一年月平均降水量变化。

从图1看出，研究区域一年中每月份都存在降雨，而6、7、8月份的降水明显更多。后续地面水污染特征分析中，将降水量因素融入其中，以便得到真实的研究。根据研究区月平均降水量，分析暴雨强度，暴雨强度公式为式（1）：

1.2研究方法

在明确兰西工业城市群的工业核心区和传统农业区位置后，分别设置采样点。采样点的汇水区域见图2。

采样点设敞口容器自动收集地面径流水样，随降雨延长污染降低。遵循“前密后疏”原则，定时采集并记录时间，制样品标签。径流系数公式为式（2）：

径流系数选择先参考历史数据得平均系数，实地评估下渗、植被等，结合公式调整。利用GIS和SWMM等工具，输入降雨、地形、土壤等参数求精确值。

参考水质监测结果，确定该地区存在多种工业和污染因素，选定几种主要污染指标进行监测，方法见表1。

2工业城市群地面水污染特征研究结果

2.1地面水污染瞬时特征

在工业核心区采样点和传统农业区采样点进行15次水质采样，完成水污染监测后，得到污染指标的瞬时浓度，取污染物平均浓度、污染物浓度最大值和污染物浓度最小值，统计结果见表2。

表2所示，兰西工业核心区pH最高8.5，COD、SS、NH4+-N等污染指标最大值均显著高于传统农业区。核心区污染指标的最小值、均值亦高于农业区。比对标准，COD、NH4+-N、Pb、Cr浓度超V类水标准。

2.2地面水污染历时动态变化特征

在2023年4月20日，研究区域发生一场降雨，在降雨条件下观察工业核心区和传统农业区每项污染指标的参数变化，变化曲线见图3。

图3（a）显示降雨持续90min，含双峰。图3（b-d）分析污染物浓度变化：工业核心区COD、SS浓度先升后降，农业区较低且变化小；NH4+-N、TP整体下降；Cu、Cr、Pb重金属浓度随降雨急降，因吸附于悬浮固体，随雨量增而稀释。

2.3地面水污染物初始冲刷效应特征

以4月20日的降雨事件为例，观察随着累计径流量增长的累计污染物总量变化，地面水污染物初始冲刷效应特征见图4。

由图4可知，OD、SS等污染物在降雨初期的累计径流量快速增长，表明初初期冲刷效应显著。而重金属Cu、Cr、Pb的径流量增长平缓，因土壤稳定性不易冲刷。传统农业区初期冲刷效应较弱。随降雨强度增大，工业核心区冲刷效应更明显。初期冲刷效应分析揭示污染物的冲刷特征，为水环境保护措施提供依据。

3研究结果讨论

兰西工业城市群研究显示，工业核心区如兰州、西宁等，COD、SS、NH4+-N、Cu、Cr、Pb等污染严重，浓度远超传统农业区，凸显工业密集与水污染密集的正相关性。降雨时，COD、SS浓度随降雨时长减少，重金属及NH4+-N、TP变化不明显但总体下降。初期冲刷效应显著，重金属冲刷尤强，工业区优于传统区。建议控工业发展、设总量控制、增资金投入、速建治理设施，以优化治理效果。

4结束语

综上所述，文章深入研究剖析了兰西工业城市群地面水污染的特征，揭示了工业核心区与传统农业区在污染物浓度及变化规律上的显著差异，特别是COD、SS等常规污染物及Cu、Cr、Pb等重金属污染物在降雨条件下的动态变化与初期冲刷效应。研究不仅确认了工业生产密集度与水污染程度之间的正相关关系，还通过数据分析为区域水环境治理提供科学依据。针对发现的污染问题，提出了包括控制工业发展规模、实施环境总量控制、加大资金投入及加快治理设施建设在内的多项治理对策。这些对策旨在从源头上减少污染排放，强化环境监管，提升污染治理效率，以期实现工业发展与环境保护的双赢。