郎海鷗，王文杰，高振記，王令，劉柏音

中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012

寶雞市地處陜西省關(guān)中平原西端(106°18'21″E～108°31'14″E，33°34'50″N ～35°6'16″N)，南跨秦嶺，北臨北山。地表水系主要由渭河、嘉陵江、清姜河、石壩河和金陵河五條河流組成，其既是農(nóng)灌水源，也是川道地下水補(bǔ)充水源，同時還擔(dān)負(fù)著泄洪、排污，保持生態(tài)平衡的重任［1-4］。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的劇增，許多河流都遭到不同程度的污染和破壞，嚴(yán)重影響了地表水的質(zhì)量［5-9］。筆者在分析寶雞地區(qū)地表水質(zhì)時空特征的基礎(chǔ)上，探討了該地區(qū)地表水質(zhì)污染的影響因素，并提出相應(yīng)的解決對策，以期為寶雞地區(qū)地表水質(zhì)污染的預(yù)防和治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 地表水質(zhì)現(xiàn)狀

1.1 數(shù)據(jù)來源及分析方法

以2009年度寶雞市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書［10］為依據(jù)，選取寶雞地區(qū)地表水系五條主要河流上15個監(jiān)測斷面的生化需氧量、化學(xué)需氧量、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、氟化物、氨氮和總磷7項(xiàng)指標(biāo)，采用平均污染指數(shù)法進(jìn)行分析。從上游到下游各河流的監(jiān)測斷面依次為:渭河干流的林家村、勝利橋、臥龍寺橋、虢鎮(zhèn)橋、蔡家坡橋、常興橋6個監(jiān)測斷面;嘉陵江的黃牛鋪、鳳州、灶火庵3個監(jiān)測斷面;清姜河的益門橋和玻璃廠前2個監(jiān)測斷面;石壩河的公路橋1個監(jiān)測斷面;金陵河的金鄉(xiāng)河、皮革廠前和金陵橋3個監(jiān)測斷面。

1.2 主要污染物構(gòu)成

對各監(jiān)測斷面常規(guī)水質(zhì)污染物數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出各污染物的污染指數(shù)(表1)。從表1分析得出，寶雞地區(qū)主要污染物為有機(jī)類污染物。其中化學(xué)需氧量污染最嚴(yán)重，其平均污染指數(shù)為0.77，在所有指標(biāo)中占18.5%，其次為生化需氧量，其平均污染指數(shù)為0.73，在所有指標(biāo)中占17.5%?？偟⒏咤i酸鹽指數(shù)、氟化物、氨氮和總磷的平均污染指數(shù)分別為0.65、0.56、0.56、0.46 和 0.44，其污染物構(gòu)成依次遞減，在所有指標(biāo)中分別占 15.6%、13.4%、13.4%、11%和10.6%。

表1 寶雞地區(qū)2009年各監(jiān)測斷面污染指數(shù)Table 1 Pollution indices of observations of Baoji City in 2009

1.3 監(jiān)測斷面空間分布特征

寶雞地區(qū)地表水系所有監(jiān)測斷面中污染最嚴(yán)重的河流是渭河干流。渭河干流監(jiān)測斷面平均污染指數(shù)為0.42～1.07;金陵河平均污染指數(shù)為0.56～0.68;石壩河和清姜河平均污染指數(shù)為0.37～0.54;污染最輕的嘉陵江平均污染指數(shù)約為 0.35［12］。

寶雞地區(qū)地表水系表現(xiàn)為從上游到下游污染逐漸增加的趨勢。其中渭河干流污染最嚴(yán)重的為蔡家坡橋，其平均污染指數(shù)達(dá)1.07，虢鎮(zhèn)橋、常興橋和臥龍寺橋的污染也較重，平均污染指數(shù)分別為0.91、0.81和0.76;金陵河污染最重的斷面為金陵橋，平均污染指數(shù)達(dá)0.68;石壩河污染程度居中，公路橋的平均污染指數(shù)為0.53;清姜河平均污染指數(shù)在0.50左右，嘉陵江的監(jiān)測斷面平均污染指數(shù)約為0.35，污染相對較小。

2 地表水質(zhì)動態(tài)變化

以寶雞地區(qū)2009年地表水質(zhì)分析為基礎(chǔ)，參照其2003年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)［9］，選取生化需氧量、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和氨氮四項(xiàng)污染物，采用標(biāo)準(zhǔn)對照法和平均污染指數(shù)法進(jìn)行對比，分析寶雞地區(qū)地表水質(zhì)動態(tài)變化特征。分別選取渭河干流的林家村、臥龍寺橋、常興橋，嘉陵江的黃牛鋪、鳳州、灶火庵，清姜河的益門橋和玻璃廠前，石壩河的公路橋，以及金陵河的皮革廠前和金陵橋等11個監(jiān)測斷面進(jìn)行分析。

2.1 各污染物水質(zhì)動態(tài)變化

2009年該地區(qū)所有監(jiān)測斷面水質(zhì)功能均達(dá)到GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［11］的要求，其中水質(zhì)最好為Ⅱ類，最差為Ⅳ類［10］。寶雞地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量總體變化特征及水質(zhì)污染物變化如表2所示。

表2 寶雞地區(qū)水質(zhì)污染物變化Table 2 Changes of pollution indicators of Baoji City

由表2看出，2009年的水質(zhì)類別總體比2003年的要低，說明近年來水質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)好。其中，生化需氧量和化學(xué)需氧量的水質(zhì)類別2003年和2009年均為Ⅱ類;高錳酸鹽指數(shù)和氨氮的水質(zhì)類別均從2003年的Ⅲ類，降為2009年的Ⅱ類。

污染類別表明水質(zhì)的總體變化方向，而污染指數(shù)可以進(jìn)一步表明污染物的污染程度，因此，進(jìn)一步對各污染物的污染指數(shù)進(jìn)行分析。對比各污染物的平均污染指數(shù)得出，除化學(xué)需氧量外，其他三個污染物的平均污染指數(shù)2009年都比2003年小，表明污染程度都在減輕。污染減輕最明顯的指標(biāo)是高錳酸鹽指數(shù)，其平均污染指數(shù)從2003年的0.72降到2009年的0.50，其次是氨氮，其平均污染指數(shù)從2003年的0.55降到2009年的0.39;生化需氧量的變化最小，從2003年的0.69降到2009年的0.66。僅化學(xué)需氧量從2003年的0.58增加到2009年的0.71。

2.2 監(jiān)測斷面污染動態(tài)變化

2.2.1 監(jiān)測斷面污染綜合變化

以11個監(jiān)測斷面四個污染物的平均污染指數(shù)代表各監(jiān)測斷面的綜合污染狀況，對比各監(jiān)測斷面的平均污染指數(shù)(表3)。分析得出，除嘉陵江(3個)和益門橋(1個)的4個監(jiān)測斷面以外，其他監(jiān)測斷面的污染2009年比2003年都要輕;另外，從平均污染指數(shù)在河流上的分布來看，其污染從上游到下游都表現(xiàn)為逐漸加重的趨勢。其中污染波動最大的是位于渭河干流的常興橋監(jiān)測斷面，其平均污染指數(shù)從2003年的1.49降到2009年的0.81，其次是臥龍寺橋，其平均污染指數(shù)從2003年的1.18降到2009年的0.79。

表3 寶雞地區(qū)各監(jiān)測斷面平均污染指數(shù)Table 3 Average pollution indices of observations of Baoji City

2.2.2 監(jiān)測斷面污染動態(tài)變化特征

為深入了解寶雞地區(qū)水環(huán)境污染原因，分析了各監(jiān)測斷面污染物污染的詳細(xì)變化狀況(圖1)。

圖1 寶雞地區(qū)地表水主要污染物動態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of main pollutions of surface water of Baoji City

對比生化需氧量在各監(jiān)測斷面中的變化〔圖1(a)〕得出，變化較大的監(jiān)測斷面為臥龍寺橋、常興橋和皮革廠前，監(jiān)測斷面臥龍寺橋和常興橋的污染指數(shù)分別從2003年的1.39和1.41降到2009年的0.85和0.90，而監(jiān)測斷面皮革廠前的污染指數(shù)從2003年的0.25增到2009年的0.70;其他監(jiān)測斷面污染指數(shù)變化較小，除了監(jiān)測斷面玻璃廠前、公路橋和金陵橋污染減輕外，其他幾個監(jiān)測斷面的污染都是增加的趨勢。

對比化學(xué)需氧量在各監(jiān)測斷面中的變化〔圖1(b)〕得出，變化較大的監(jiān)測斷面為常興橋和黃牛鋪，其中監(jiān)測斷面常興橋的污染指數(shù)由2003年的1.49降到2009年的0.85，而監(jiān)測斷面黃牛鋪的污染指數(shù)由2003年的0.15增到2009年的0.6。其他幾個監(jiān)測斷面的污染指數(shù)變化相對較小，且呈增大趨勢。

對比高錳酸鹽指數(shù)在各監(jiān)測斷面中的變化〔圖1(c)〕得出，變化最大的監(jiān)測斷面為常興橋，其污染指數(shù)由2003年的1.69降到2009年的0.72;其次為監(jiān)測斷面臥龍寺橋，其污染指數(shù)由2003年的1.21降到2009年的0.75。其他幾個監(jiān)測斷面的污染指數(shù)變化相對較小。

對比氨氮在各監(jiān)測斷面中的變化〔圖1(d)〕得出，變化較大的監(jiān)測斷面為臥龍寺橋、常興橋和公路橋，其污染指數(shù)分別從2003年的1.19、1.36和0.77降到2009年的0.61、0.79和0.31。其他幾個監(jiān)測斷面的污染指數(shù)變化相對較小。

從以上分析可以看出，各污染物變化較大的監(jiān)測斷面與平均污染指數(shù)變化較大的監(jiān)測斷面基本一致，都是渭河干流上的臥龍寺橋和常興橋，同時污染變化較大的監(jiān)測斷面也是污染較重的監(jiān)測斷面。

2.3 河流污染時間變化

為了反映河流的整體狀況，用2003年和2009年寶雞地區(qū)各河流的平均污染指數(shù)進(jìn)行了分析(圖2)。從圖2可以看出，各河流的污染變化狀況分為三類:第一類為污染減輕型，表現(xiàn)在渭河干流和石壩河上，其平均污染指數(shù)分別從2003年的1.07和0.73降到2009年的0.68和0.53，主要是由于兩條河流中大部分污染物的濃度降低所致;第二類為污染加重型，表現(xiàn)在嘉陵江上，其平均污染指數(shù)從2003年的0.25增加到2009年的0.42，主要是由于河流中大部分污染物濃度升高所致;第三類為污染基本變化不大型，表現(xiàn)在清姜河和金陵河上，其平均污染指數(shù)分別從2003年的0.48、0.67增到2009年的0.50和0.68，主要是由于各污染物濃度變化不大。

圖2 2003年和2009年寶雞地區(qū)各河流平均污染指數(shù)Fig.2 Average pollution indexes of rivers observation of Baoji City in 2003 and 2009

3 寶雞地區(qū)地表水質(zhì)污染影響因素分析

3.1 水量對地表水質(zhì)的影響

渭河干流寶雞段徑流量近年來大為減少，除了全球氣候變暖引起的降水量減少外，主要原因是渭河干流林家村監(jiān)測斷面上游灌溉引水量不斷增加，1991年的引水量占該監(jiān)測斷面下游河流徑流量的16%，1995年增加到49.07%，2000年提高到71%，使得河道水流量大幅下降，不利于污染物擴(kuò)散［13-15］。但是，近年來寶雞地區(qū)雖然水量一直減少，而水質(zhì)狀況卻逐年好轉(zhuǎn)，表明水量的變化不是影響寶雞地區(qū)水污染的主要因素。

3.2 工業(yè)污染對地表水質(zhì)的影響

寶雞地區(qū)工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生的廢水量高達(dá)城市污水的60%以上，污染較嚴(yán)重。其工業(yè)企業(yè)不僅數(shù)量多，行業(yè)類別復(fù)雜，且大部分環(huán)境保護(hù)設(shè)施及工藝落后，工業(yè)廢水處理很多不能達(dá)標(biāo)排放，排放廢水普遍負(fù)荷高、性質(zhì)復(fù)雜，成為寶雞地區(qū)地表水質(zhì)污染的主要來源;再加上寶雞地區(qū)大量小型鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，其處理設(shè)施經(jīng)常不能正常運(yùn)行，雖然廢水產(chǎn)生量小但卻不能達(dá)標(biāo)排放，使得污染面積廣;此外有些工業(yè)企業(yè)還存在偷排漏排現(xiàn)象，加重了寶雞地區(qū)地表水水質(zhì)污染［9］。

寶雞地區(qū)工業(yè)廢水排放空間分布主要集中于渭濱區(qū)、金臺區(qū)、陳倉區(qū)和岐山縣，其污染物排放量之和占總排放量的77%，污染物處理率最高只有13%，有害物排放量占總排放量的82%［16］，與其監(jiān)測斷面臥龍寺橋、虢鎮(zhèn)橋、蔡家坡和常興橋污染較重相對應(yīng)。從污染物排放的行業(yè)來看［16］，該地區(qū)主要以化工和食品行業(yè)居多，與其主要污染物為有機(jī)物相對應(yīng)。

近年來，由于環(huán)境保護(hù)部門逐漸加大環(huán)保力度，嚴(yán)格管理排污企業(yè)，包括堅(jiān)決徹底關(guān)停污染較重的小企業(yè)，對污水排放不達(dá)標(biāo)企業(yè)全部進(jìn)行了污染治理或限期治理，同時鼓勵清潔生產(chǎn)等，從而使寶雞地區(qū)地表水質(zhì)出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，并且各監(jiān)測斷面均達(dá)到水質(zhì)功能標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 生活污染對地表水質(zhì)的影響

城市居民日常生活中產(chǎn)生的污水來源范圍廣，包括賓館飯店、居民家庭、學(xué)校、機(jī)關(guān)單位、商場等設(shè)施排放的污水等。其水質(zhì)特點(diǎn)是含有較高的有機(jī)物，較多的懸浮物，部分無機(jī)物，此外還含有一些病原微生物。

寶雞地區(qū)生活污水排放大部分集中于渭河干流，排放量較大的為姜譚地區(qū)、新建路、虢鎮(zhèn)地區(qū)和702 工廠，其污水排放總量為 6620.94 t［16］，形成寶雞地區(qū)重要的生活污染源區(qū)域，與寶雞地區(qū)污染相對嚴(yán)重的監(jiān)測斷面臥龍寺橋、虢鎮(zhèn)橋、蔡家坡和常興橋相一致。

城市生活污水便于集中處理，但是寶雞地區(qū)2004年之前沒有集中的城市污水處理廠［7］，2007年建成2座污水處理廠，處理能力3037萬t，2009年全市已建成或正在調(diào)試運(yùn)行的城鎮(zhèn)污水處理廠10座，總設(shè)計(jì)處理能力約為27萬t/d，是2005年的近3倍，基本實(shí)現(xiàn)了污水處理廠城鎮(zhèn)的全覆蓋。全市平均污水處理率由“十五”末的約60%提高到2009年的80%。生活污水處理廠的建設(shè)使得生活污染減少，成為寶雞地區(qū)水質(zhì)總體轉(zhuǎn)好的又一重要因素。

3.4 農(nóng)業(yè)污染對地表水質(zhì)的影響

寶雞地區(qū)土地總面積為18172 km2，其中耕地總面積為3786 km2，有效灌溉面積為1859 km2，占總耕地面積的49%［16］。農(nóng)作物灌溉方式以利用渭河干流水的傳統(tǒng)漫灌為主，水資源利用率低。20世紀(jì)80年代以來，為增加農(nóng)作物產(chǎn)量，灌區(qū)大幅增加化肥施用量，未被完全利用的氮、磷等化肥，隨地表徑流被帶至下游，最終通過溝渠、支流直接流入渭河干流;在畜牧業(yè)方面，該地區(qū)主要采取家庭小型承包養(yǎng)殖，其產(chǎn)生的排泄物一般不經(jīng)過集中處理，與農(nóng)村生活污水混合，并以面源的形式排入溝渠，最終匯入渭河干流［17-18］。

近年來寶雞地區(qū)加大了農(nóng)業(yè)污染的整治力度，如大力推進(jìn)綠色食品種植，通過使用有機(jī)肥、種植綠肥、作物輪作、生物或物理方法等技術(shù)，使得種植業(yè)的污染逐漸減少;同時畜牧養(yǎng)殖加大污染治理力度，如陳倉區(qū)2007年編制印發(fā)了《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理指導(dǎo)方案》，實(shí)行農(nóng)牧結(jié)合的生態(tài)經(jīng)營模式，使得畜禽養(yǎng)殖的污染得到有效控制。

4 寶雞地區(qū)地表水預(yù)防與控制對策

4.1 保障河道生態(tài)需水量

河道生態(tài)需水量雖然不是影響地表水質(zhì)的主要因素，但與地表水質(zhì)量緊密相關(guān)。因此可以采用多種措施，以保障河道生態(tài)需水量，如引進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉先進(jìn)技術(shù)，降低農(nóng)業(yè)灌溉用水量，提高水資源利用率;加強(qiáng)營造水源涵養(yǎng)林、大型綠地等生態(tài)工程措施，增加渭河流域地表水和地下水資源量［19］;同時采用多種調(diào)水工程如引漢濟(jì)渭調(diào)水工程、南水北調(diào)工程［20］等對水資源進(jìn)行綜合調(diào)配。通過以上措施，在減少引水量的同時，提高河道的徑流量，緩解寶雞地區(qū)地表水質(zhì)污染，減輕治污壓力。

4.2 加強(qiáng)工業(yè)廢水治理力度

工業(yè)污染是寶雞地區(qū)主要的污染源，因此要通過以下措施進(jìn)一步加強(qiáng)工業(yè)廢水治理力度:1)調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局，通過工業(yè)布局、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，淘汰排污量大的重點(diǎn)污染企業(yè)和產(chǎn)品;2)促進(jìn)工業(yè)企業(yè)進(jìn)行清潔生產(chǎn)，合理規(guī)劃產(chǎn)品生產(chǎn)方案，選擇危害小的原材料，改革生產(chǎn)工藝，使材料及能源的利用率盡量提高，廢物排放量也減至最小;3)推廣循環(huán)經(jīng)濟(jì)，在加強(qiáng)工廠企業(yè)技術(shù)工藝改造的同時，對污水進(jìn)行綜合利用，加強(qiáng)回收，使廢水資源化［3，21-22］。

4.3 加強(qiáng)生活污水綜合整治

生活污水是地表水污染重要的影響因素之一，因此應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)生活污水綜合整治，通過以下措施保證城市污水的處理效果和達(dá)標(biāo)排放:1)寶雞地區(qū)城市排水基礎(chǔ)設(shè)施老舊及部分地區(qū)尚無排水管網(wǎng)，加強(qiáng)排水管網(wǎng)的修理改造以及新建布置;2)寶雞地區(qū)雖然目前已建設(shè)了10座污水處理廠，但與實(shí)際需要仍有一定差距，仍需繼續(xù)加大投資力度，擴(kuò)建城市污水處理廠;3)實(shí)行生活污水排放的總量控制措施，加強(qiáng)水的重復(fù)使用，以達(dá)到廢水資源化目的［23-24］。

4.4 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)污染治理力度

近年來農(nóng)業(yè)污染越來越突顯，因此應(yīng)在加強(qiáng)工業(yè)污染和生活污染治理的同時，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)的防治力度。主要通過以下幾項(xiàng)措施實(shí)現(xiàn):1)完善農(nóng)田灌溉方式，采用噴灌、滴灌、滲灌等新技術(shù)以及肥料與水混合的灌溉技術(shù)，節(jié)約灌溉用水，節(jié)省肥料，防止化肥以及水土流失引起的水體污染;2)推廣化肥生產(chǎn)新技術(shù)，調(diào)整化肥品種結(jié)構(gòu)，開發(fā)生態(tài)肥料與農(nóng)藥，同時改變施肥方式，科學(xué)定量施肥;3)推廣土壤及作物的化肥固氮、固磷技術(shù)，同時采用各種類型的“持續(xù)農(nóng)業(yè)”耕作法，減少土壤侵蝕和水土流失，使排入渭河的泥沙沉積物減少，從而減少農(nóng)田中氮磷流入水體的量;4)通過農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼等方式鼓勵農(nóng)民使用有機(jī)肥，減少化肥、農(nóng)藥的使用量［6，13，25］。

5 結(jié)語

寶雞地區(qū)地表水質(zhì)近年來總體表現(xiàn)良好，水質(zhì)功能都達(dá)到相應(yīng)的地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，最好的為Ⅱ類水質(zhì)，最差的為Ⅳ類水質(zhì)，主要的污染物為有機(jī)物。地表水質(zhì)空間分布特征為各河流污染從上游到下游逐漸增加，其中渭河干流水質(zhì)污染最為嚴(yán)重，污染較重的監(jiān)測斷面為蔡家坡橋、虢鎮(zhèn)橋、常興橋和臥龍寺。地表水質(zhì)時間變化特征為大多數(shù)監(jiān)測斷面污染都減輕，其中水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)的為渭河干流的常興橋和臥龍寺監(jiān)測斷面。影響寶雞地區(qū)地表水質(zhì)的因素主要為工業(yè)污染，但是生活污染、農(nóng)業(yè)污染以及河流水量對地表水質(zhì)的影響也不可忽視。應(yīng)通過河道生態(tài)需水措施，工業(yè)廢水、生活污水和農(nóng)業(yè)污水的綜合預(yù)防和整治，保障寶雞地區(qū)地表水質(zhì)安全。

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