巫水流域的工业污染源调查和干流水质特征分析

唐彬，周理程，陈灿，龚子豪，邱亚群

(湖南省环境保护科学研究院，湖南 长沙410004)

20 世纪90年代初以来，随着沿河两岸工矿企业的兴办和发展及水电站等项目的建设，巫水局部河段(主要为绥宁长铺镇)存在一定程度的污染[1]。巫水水质污染不仅对该流域众多水库和农田灌溉存在不利影响[2]，而且对沅水乃至洞庭湖的水质均具有重大影响。关于巫水流域污染源及巫水水质变化情况尚未见报道。笔者对巫水流域工业污染源进行调查，采用单因子评价法[3–4]，依照国家标准[5–8]对巫水干流水质的CODCr和NH4–N、TP 含量等进行分析与评价，旨在为水资源管理与污染控制提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

巫水位于湖南省西南部，系沅水一级支流，发源于城步巫山，流经城步县、绥宁县、会同县及洪江区，在洪江区汇入沅水，全长244 km，流域面积4 205 km2，约占沅水流域面积的4.70%。巫水流域水资源量30.60 亿m3，森林覆盖率69%，农业、畜禽养殖业和工业均较发达。巫水流域主要污染源分布于流域中、上游的邵阳城步和绥宁境内，流域下游的怀化会同及洪江区没有大的工业污染源。

1.2 样品的采集

自巫水上游往下依次对主要工业污染源进行调查，采取用污水设施处理后的综合水样。在巫水干流上选取白云库区、长铺镇、洪江区水厂、大桥头4 个主要断面，在每个断面中心线布置1 个采样点。采样方法为瞬时采样。采样深度为水面下50 cm。2007—2011年，分别于每个断面每月采集水样1 次，水样装入聚乙烯瓶，过滤后分析水样的CODCr和NH4–N、TP 含量，各指标结果均取其12 个月的平均值。

1.3 水质分析与评价方法

1.3.1 评价标准的选取

根据《湖南省主要地表水系水环境功能区划》(DB43/023—2005)，白云库区和洪江区水厂属于饮用水水源保护区，故采用文献[5]中的Ⅱ类标准评价这2 个断面的水质；长铺镇和大桥头属于渔业用水区，故采用文献[5]中的Ⅲ类标准评价这2 个断面的水质。因为排入文献[5]中Ⅲ类水域(划定的保护区和游泳区除外)的废水执行文献[6]中的一级标准，或由污水处理厂排出的废水执行文献[7]中的标准，所以，巫水流域造纸厂排放的污水执行文献[7]中标准，污水处理厂排放的污水执行文献[7]中的一级B标准，其他工业污染源排放限值执行文献[7]中的一级标准。

1.3.2 评价因子及其测定方法

评价因子主要为CODCr和NH4–N、TP 及悬浮物、石油类等的含量和各工厂水质特征因子。各因子的测定方法见表1。

表1 评价因子的测定方法Table 1 Method for the determination of evaluation factor

1.3.3 评价方法

采用单因子评价法，即以水质最差的单项指标所属类别来确定水体的综合水质类别。具体方法：对照项目分类标准，根据水体各监测项目的监测结果确定该项目的水质类别，在所有项目的水质类别中选取水质最差的类别作为水体的水质类别。根据公式Pij=Cij/Sij进行单因子评价，式中，Cij为i 污染物在j 点监测的质量浓度(mg/L)；Sij为i 污染物的地表水水质的标准质量浓度(mg/L)[4]。根据比值Pij是否大于1 来评价污染物i 是否超标。

2 结果与分析

2.1 巫水流域的主要工业污染源

由表2 和表3 可知，巫水流域的主要工业污染源为造纸企业，其废水排放量占总排放量的50.5%，CODCr排放量占总排放量的74.9%；其次为污水处理厂，其废水排放量占总排放量的47.6%，CODCr排放量占总排放量的24.4%，化工、矿业类企业的排放量虽然占污染源排放总量的27.3%，但其污水排放量不到总排放量的2%，对巫水的影响较小。对比文献[9]和文献[7]一级标准中相关因子排放限值，巫水流域污染源废水的CODCr和TP、TN、NH4–N、石油类、悬浮物等均是达标排放。与文献[5]中的Ⅲ类标准限值相比较，CODCr排放存在一定的潜在风险，尤以造纸企业的风险最大，因此，巫水流域主要工业污染源造纸企业的废水排放量大，且相关污染因子存在一定的环境风险，应加强对该类企业废水处理的监管。

表2 巫水流域的主要工业污染源Table 2 A survey of the main industrial pollution sources in Wushui River valley

表3 巫水流域主要工业污染源的废水排放量与CODCr 排放量Table 3 Waste water discharge and quantity of the CODCr of the main industrial pollution sources in Wushui River valley

2.2 巫水干流水质特征

2007—2011年巫水的水质总体较好，各断面的CODCr和NH4–N 等均是达标排放，部分断面的TP含量存在超标现象，超标断面为巫水上游的白云库区和中游的长铺镇断面。2008—2011年，白云库区TP 含量超标，超标率约为42%，超标0.7~1.3 倍，这与巫水流域污染源主要分布在上游有密切关系。

由图1可知，不同断面各水质指标随时间的变化趋势差别较大，CODCr大体呈逐年递增的趋势，尤以白云库区和长铺镇的增幅较大，均从2007年的7 mg/L 左右上升到2011年的14 mg/L 左右；洪江区取水口和洪江区大桥头断面的CODCr较稳定，从2007年的8 mg/L 左右上升到2011年的10 mg/L左右，说明2007—2011年巫水流域新增污染源对巫水的水质造成了一定的影响。

图1 不同年份巫水各断面水中的CODCr 排放量Fig.1 CODCr in each river cross sections of the Wushui River in different years

由图2可知，不同断面NH4–N 含量变化较大，同一断面NH4–N 含量随时间的延长而下降，除长铺镇断面在0.12~0.27 mg/L 波动外，其余断面保持在0.07~0.15 mg/L，这说明2007—2011年巫水流域氨氮类污染源有所减少。

图2 不同年份巫水各断面水中的NH4–N 含量Fig.2 The content of NH4–N in each river cross sections of the Wushui River in differ rent years

由图3可知，2007—2011年，白云库区、长铺镇和洪江区取水口3 个断面水质的TP 排放量平稳地维持在0.05 mg/L 左右，而大桥头断面上水质的TP 排放量波动较大，波动范围为0.04~0.27 mg/L，总体上呈下降趋势。这说明2007—2008年大桥头断面附近污染源数量或污染源中TP的排放量剧增，而在2008 之后至2011年污染源数量得到控制，水中TP 排放量逐渐减少；其他断面中TP 含量随时间的推移几乎没有变化。

图3 不同年份巫水各断面水中的TP 含量Fig.3 Content of TP in each river cross sections of the Wushui River in differ rent years

从空间上分析，上游的白云库区和长铺镇断面各指标数据的波动明显大于下游的2 个断面，且越靠近上游，化学需氧量增加趋势越明显，这说明新增污染源主要分布于巫水上游，这与前面污染源分布特征分析结果是一致的；另外，越靠近上游，化学需氧量增加趋势越明显，这一现象与有机物的降解特征有关，上游新增污染源对上游水质造成了一定的冲击，而随着输送距离的增加，污染物质的稀释度增大，降解时间增长，水中污染物含量的变化趋势越不明显[9–10]。

2.3 水质影响因素

基于本研究结果，结合2007年湖南省第一次全国污染源普查相关资料[9]，认为巫水上、下游水质的变化和中、上游总磷含量超标与以下3 方面因素有关。

1) 农村面源污染。巫水流域两岸农业活动较为活跃，化肥施用、禽畜养殖、农村生活污水等给巫水带来了较大污染负荷。

2) 工矿企业的分布。巫水流域主要污染源分布于流域中、上游的邵阳城步县和绥宁县境内，下游怀化会同县及洪江区没有大的工业污染源。上游污染源对上游水质造成的影响导致上游水质监测指标的波动，而随着输送距离的增加，水中污染物逐渐减少，至下游时已接近环境本底值[11–12]。

3) 电站的建设。巫水因坡降较大，水资源丰富，水电站建设发展很快。筑坝蓄水对水质的影响程度与水库调节方式密切相关，其中库容较小的径流式日调节水库由于库区水较浅，换水快，有利于有机物降解[12–13]；相反，白云库区和长铺镇上游的江口塘电站水库分别属于多年调节水库和季调节水库，长期处于高水位运行，库区内陈水得不到及时更换，因此，水质受影响的程度较大。

3 结论与讨论

巫水干流的总体水质较好，CODCr和NH4–N等均是达标排放，部分断面的TP 排放存在超标现象。不同断面各水质指标变化趋势差别较大，CODCr大体上呈现出逐年递增的趋势，尤以白云库和长铺镇增加较为明显；不同断面水中NH4–N 含量变化较大，同一断面水中NH4–N 含量随时间的延长也存在一定的下降趋势；白云库区、长铺镇和洪江区取水口3 个断面水中的TP 含量平稳地维持在0.05 mg/L 左右，大桥头断面的为0.04~0.27 mg/L。

由于巫水流域主要工业污染源分布于流域中、上游，巫水水质上游要劣于下游，且上游水质受污染源的影响较大。在众多污染源中，造纸企业、污水处理厂、化工矿业类企业对巫水水质的影响依次减小，其对水体中CODCr的贡献率分别为74.9%、24.4%、0.7%，所以，巫水上游及巫水流域造纸企业废水的排放需加强监管。

[1]2002年湖南省环境状况公报．http://hn.rednet.cn/c/2003/ 06/04/423895.htm)[2003–06–04](2014–03–05)．

[2]殷林春，王作敏，李晓敏．大辽河水质污染规律及污染趋势分析[J]．辽宁城乡环境科技，2004，24(1)：16–18．

[3]刘春燕．深圳市河流水质评价指标筛选方案探讨[J]．干旱环境监测，2010，24(1)：48–50．

[4]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测分析方法[M]．4 版．北京：中国环境科学出版社，2002．

[5]GB3838—2002 地表水环境质量标准[S]．

[6]GB8978—2002 污水综合排放标准[S]．

[7]GB18918—2002 城镇污水处理厂污染物排放标准[S]．

[8]GB3544—2008 制浆造纸工业水污染物排放标准[S]．

[9]湖南省第一次全国污染源普查公报．http://wenku.baidu. com/link?url=R1BJD8-Wu7LGPNVNC7coy-PfuMNQ 68qsearZamfM1-B_HXrbGkOwfGEDOhHl9KPMPo0 G7x85cIdyxgqIP8IL7q6UK_HhaUbndEGPBV3tgsK [2007–12–31](2014–03–05)．

[10]郭芬．辽河流域水生态与水环境因子时空变化特征研究[D]．北京：中国环境科学研究院，2009．

[11]王书转，赵先贵，肖玲．秦岭北麓区域主要河流水质分析与评价[J]．干旱区资源与环境，2007，21(8)：42–47．

[12]苏丹，唐大元，刘兰岚，等．水环境污染源解析研究[J]．生态环境学报，2009，18(2)：749–755．

[13]龙胜兴，陈椽．乌江上游筑坝蓄水后各水库浮游硅藻及浮游动物群落生态特征[J]．贵州师范大学学报：自然科学版，2009，27(3)：21–26．