侯淑艷，曲曉晶，劉建新，朱金兆

(1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，教育部水土保持與荒漠化防治重點實驗室，北京100083;2.黑龍江省水土保持科學(xué)研究所，黑龍江 賓縣 150400;3.吉林市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 吉林 132101)

天津市地處華北平原東北部，海河流域的七大水系流經(jīng)本市，徑流量的82%經(jīng)天津市匯入渤海，素有九河下梢之稱，歷史上水量十分豐沛。但是，隨著上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，用水量增加，修建了幾座大型水庫，加之干旱氣候不斷發(fā)生，天津市逐漸由一個水資源豐沛的地區(qū)，演變?yōu)橐粋€水資源嚴(yán)重短缺的資源型缺水城市。目前，天津市人均水資源占有量只有370 m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界公認(rèn)的人均占有量1 000 m3的缺水警戒線，屬重度缺水地區(qū)[1-2]。天津市的污灌歷史長達(dá)50多年。天津市種植業(yè)中有近1/3的耕地利用污水灌溉。全國第二次污灌普查資料顯示，天津污水灌溉面積達(dá)13.33萬hm2，占全市總耕地面積的30%以上。在污灌面積中，超農(nóng)灌污水占50.9%，工業(yè)及城市下水道污水占49.1%。伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，導(dǎo)致水質(zhì)污染程度越來越嚴(yán)重，水質(zhì)污染事故時有發(fā)生。地表水的水質(zhì)直接關(guān)系到天津市人民的飲水安全、工農(nóng)業(yè)用水供給、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)及旅游業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。天津市通過對水資源利用進(jìn)行綜合治理整頓，取得了很好的效果[3-8]。本文通過對天津市境內(nèi)的津河、南運河、北運河、海河和子牙河5條河流的水質(zhì)狀況進(jìn)行監(jiān)測，運用綜合污染指數(shù)法來分析水質(zhì)污染情況，以期為管理部門控制和改善水環(huán)境提供理論依據(jù)和參考。

1 水環(huán)境監(jiān)測

1.1 采樣點的布設(shè)及采樣

河流監(jiān)測點的選取和樣品的采集參照HJ/T91-2002地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，采樣時間為2009年1-12月，每個斷面每月監(jiān)測1次，按照平水期、枯水期、豐水期3個時期采樣，每個斷面同時采集5個樣品，數(shù)據(jù)取12個月測定結(jié)果的平均值。其中北運河選取老米店、北洋橋、筐兒崗等5個監(jiān)測斷面;海河選取大良子、光華橋、光明橋、海河大閘等9個監(jiān)測斷面;子牙河選取西河閘上、大紅橋等4個監(jiān)測斷面;津河選取八里臺、二緯路、友誼路橋3個監(jiān)測斷面;南運河選取咸陽路橋、井岡山橋2個監(jiān)測斷面。

1.2 水樣的監(jiān)測分析

重金屬檢測采用ICP-MS方法;pH、電導(dǎo)率、濁度監(jiān)測分析采用小型便攜數(shù)顯儀器;重金屬檢測采用重鉻酸鉀法;氨氮檢測采用奈氏試劑比色法。

2 評價方法

2.1 評價標(biāo)準(zhǔn)

本文選取GB 3838-2002中的Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值(見表1)。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項目V類標(biāo)準(zhǔn)值 mg/L

2.2 評價方法

2.2.1 單項評價方法

(1)單項污染物污染指數(shù)

式中:Pi——i污染物的單項污染指數(shù);Ci——i污染物的實測值——i污染物的標(biāo)準(zhǔn)值。

(2)pH值單項污染指數(shù)

式中:PpH——pH 值單項污染指數(shù) SpH——pH 值的年算數(shù)均值;S1，S2——pH 標(biāo)準(zhǔn)的上限和下限。

(3)溶解氧單項污染指數(shù)

式中:Pi(DO)——溶解氧單項污染指數(shù);Ci(DO)——溶解氧算數(shù)均值;Cio(DO)——溶解氧水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 綜合評價方法

(1)綜合污染指數(shù)

式中:Pz——Z河流域斷面綜合質(zhì)量指數(shù);Pi——i項污染指數(shù);n——參與評價的污染物項目數(shù)。

(2)水質(zhì)污染程度分類

式中:P——分類指數(shù);n——參與評價污染物或河流斷面數(shù);Pi——i項目污染指數(shù)。

污染物污染程度按表2執(zhí)行。

表2 污染物污染程度分類

2.2.3 污染分擔(dān)率的評價

式中:Ki——i項污染物在各項污染物中污染貢獻(xiàn)的分擔(dān)率;Pi——i項目污染指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 單項污染指數(shù)

由表3可以看出，津河和南運河的各單項污染指數(shù)均小于1，達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，表明津河和南運河污染并不明顯?？赡苁怯捎诮蚝咏?jīng)過改造的原因。在天津津河營養(yǎng)狀態(tài)綜合評價及防治對策中的研究表明經(jīng)過改造后的津河設(shè)取的8個采樣點的水質(zhì)總體好于未經(jīng)過改造的衛(wèi)津河[9]。

從表3中還可以看到子牙河除總磷和氨氮污染指數(shù)大于1以外，其他均小于1，重金屬污染中汞、鉛、鎘的污染相對其他重金屬污染較嚴(yán)重，但仍未超過V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。北運河的總磷污染指數(shù)為1.49，在各項污染指數(shù)中最高，其次是化學(xué)需氧量、氨氮、生化需氧量和高錳酸鹽指數(shù)，該4項指數(shù)均大于0.7，說明北運河富營養(yǎng)化污染較嚴(yán)重。北運河重金屬污染單項指數(shù)排序為:總鎘＞六價鉻＞總鉛＞總砷＞總貢＞四價硒＞總銅＞總鋅，其中，除總鎘、六價鉻和總鉛的指數(shù)大于0.1外，其他幾項均小于0.1，說明北運河重金屬污染并不明顯，且其污染源主要來自于鎘、鉻、鉛等工業(yè)污染。海河的污染指數(shù)總磷＞氨氮＞總氮＞化學(xué)需氧量＞氟化物＞1，說明海河的富營養(yǎng)化比較嚴(yán)重，已經(jīng)超過了V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，這與孫學(xué)明等人的研究結(jié)果一致[10]。

表3 監(jiān)測河流各項污染單項指數(shù)(Pi)

3.2 綜合污染指數(shù)

由表4可以看出，津河、南運河、北運河、海河和子牙河的綜合污染指數(shù)排序為:海河＞子牙河＞北運河＞津河＞南運河。其中，海河的綜合污染指數(shù)為12.15最高，而津河和南運河的綜合污染指數(shù)較低分別為2.76和2.37，說明海河的污染程度最嚴(yán)重;其次是子牙河和北運河，分析可能因為北運河等接納北京、河北等地下排泄的污水，由于來水水質(zhì)惡劣，致使河流水質(zhì)常年處于超標(biāo)狀態(tài)，而津河和南運河污染最輕。

表4 監(jiān)測河流的綜合污染指數(shù)

3.3 污染分擔(dān)率

從圖1、圖2可以看出，津河、南運河的高錳酸鹽、和氨氮的污染分擔(dān)率最高，兩項之和已達(dá)58.27%和43.98%;北運河、海河和子牙河的氨氮和總磷的污染分擔(dān)率明顯高于其他污染物，兩項之和分別為:31.31%、43.83%和34.47%，海河的總氮污染分擔(dān)率也較高，達(dá)到了 16.62%，說明津河、南運河、北運河、海河和子牙河的主要污染為來自于磷、氮等的富營養(yǎng)化污染，從表5各污染物總分擔(dān)率中也呈現(xiàn)出相同的規(guī)律。北運河、海河和子牙河的重金屬污染相對于富營養(yǎng)化污染均較低，但從3條河流的重金屬污染分擔(dān)率(圖3)比較中可以看出，除海河各項重金屬污染較低以外，北運河與子牙河重金屬污染相對來說以鎘和鉛含為主。

圖1 津河與南運河污染分擔(dān)率

圖2 北運河、海河、子牙河污染分擔(dān)率

3.4 水質(zhì)污染程度分析

表6中津河、南北運河、海河和子牙河的污染程度順序為:海河＞津河＞子牙河＞南運河＞北運河。其中，只有海河的P值大于0.5，屬中度污染，其他河流的P值均小于0.5，屬輕度污染。

圖3 北運河、海河、子牙河重金屬污染分擔(dān)率

4 結(jié)論

北運河、海河和子牙河的污染情況相對較嚴(yán)重，多項污染指數(shù)超過1，其中海河最為嚴(yán)重。原因可能是因為海河徑流地區(qū)工農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)，從而使大量的生活生產(chǎn)用水排放到海河中去，致使海河水質(zhì)污染較為嚴(yán)重。子牙河與北運河河段由于周圍有大量的農(nóng)田耕地，幾萬人生活的村莊，大量的農(nóng)藥化肥，生活污水等污染物質(zhì)隨著雨水流入河流中，從而導(dǎo)致了水體的污染。

表5 監(jiān)測河流的總污染分擔(dān)率

表6 監(jiān)測河流的污染程度對照

津河、南運河、北運河、海河和子牙河的富營養(yǎng)化污染程度遠(yuǎn)高于重金屬污染，主要表現(xiàn)為總磷和總氮的污染分擔(dān)率較高，5條河流相比較而言，北運河與子牙河重金屬污染較嚴(yán)重，以鎘和汞為主，因此應(yīng)排查原因進(jìn)行綜合治理。

監(jiān)測的5條河流總體水質(zhì)較好，只有海河的水質(zhì)污染程度已經(jīng)達(dá)到了中度污染，富營養(yǎng)化程度較高，其余4條河流都屬于輕度污染，對于海河應(yīng)控制污染物排放，特別是含氮磷類物質(zhì)的排放，以改善水環(huán)境。

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