李濤 文朝志 莫瓊

摘要通過2012—2014年蠻河朱市斷面和孔灣斷面水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果的聚類分析，探討了蠻河流域河流污染時空變化的原因和特點。結(jié)果表明，蠻河水質(zhì)總體呈好轉(zhuǎn)趨勢，但污染仍比較嚴重，主要污染指標為總磷、CODCr、BOD5及陰離子表面活性劑等。2個監(jiān)測斷面的總磷污染都最為嚴重，達到V類以上，各污染指標均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)波動。上游朱市斷面水質(zhì)狀況要好于中游孔灣斷面，主要是由兩地的工農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和規(guī)模上的差異導致。

關(guān)鍵詞蠻河；水質(zhì)；水污染；時空變化

中圖分類號X522文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）32-0061-04

Study on the Spatial and Temporal Changes of Water Pollution in the Upper and Middle Reaches of the Manhe River during 2012- 2014

LI Tao，WEN Chaozhi，MO Qiong（Centralsouthern Safety & Environment Technology Institute Co.，Ltd.，Wuhan，Hubei 430071）

AbstractBased on the clustering analysis of the water quality monitoring results of the Manhe river at the Zhushi section and Kongwan section during 2012-2014，the causes and characteristics of the temporal and spatial changes of Manhe River pollution in the river basin were discussed.The results showed that the water quality of Manhe River was improved，but the pollution was still serious.The main pollution indicators for the total phosphorus，CODCr，BOD5 and anionic surfactants.The total phosphorus pollution of the two monitoring sections was the most serious，reaching more than V class.The diagrams of pollution indicators have shown a significant seasonal fluctuations.The water quality of Zhushi section in the upper reach was better than that of the Kongwan section in the middle reach，mainly due to the differences in the structure and scale of the industrial and agricultural industries.

Key wordsManhe River；Water quality；Water pollution；Temporal and spatial change

南水北調(diào)中線工程是改變我國北方地區(qū)水資源短缺的重大水利工程，漢江上游的丹江口庫區(qū)是其主要水源地。南水北調(diào)中線工程的實施將重新調(diào)配我國南北水資源的分布，調(diào)水給漢江經(jīng)濟帶來了發(fā)展的機遇，但也突顯了漢江中下游生產(chǎn)生活用水不足的矛盾。因此，改善和保持漢江水系的水質(zhì)，提高水資源的利用率成為保障漢江經(jīng)濟帶穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展的一項要務[1]。

河流水質(zhì)變化是自然因素和人類社會活動綜合作用的結(jié)果，不僅反映了流域內(nèi)自然環(huán)境的變化，如氣候、水文、地質(zhì)等要素，也反映了社會經(jīng)濟發(fā)展、人類生產(chǎn)生活等行為對河流的影響或改造，因此河流污染物濃度和成分往往表現(xiàn)出復雜的時空變化[2-4]。

蠻河是漢江的支流之一，流經(jīng)?？?、南漳、宜城、鐘祥等縣市，是沿岸人民生產(chǎn)生活用水的重要來源，對其水質(zhì)的監(jiān)測和分析，有助于河流的綜合治理及流域相關(guān)城市制定合理的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃。筆者通過分析2012—2014年蠻河中上游水體污染時空變化，研究了蠻河流域污染時空變化的特點，以期為蠻河水體污染治理提供科學依據(jù)。

1研究區(qū)概況與研究方法

1.1蠻河流域概況

蠻河是漢江的重要支流，全長187.5 km，發(fā)源于?？悼h與南漳縣交界處，流經(jīng)南漳、宜城，至鐘祥市轉(zhuǎn)斗鎮(zhèn)小河口匯入漢江，流域面積3 276 km2（圖1）。多年平均徑流量6.04億m3，流域多年平均降雨量1 014.7 mm，降水主要集中在5—10月。

蠻河流域建有三道河、石門集和云臺山等各級水庫，總庫容量約5.92億m3，為南漳、宜城等地居民提供生產(chǎn)生活水源，其中包括約4.13萬hm2農(nóng)田的灌溉水源，另一方面蠻河也接納沿岸城市的工業(yè)和生活廢水排入。

1.2研究方法

根據(jù)實地考察，在蠻河設置了

朱市和孔灣2個監(jiān)測斷面，分別距離蠻河河口47和35 km（圖1）。

監(jiān)測指標主要包括：溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、砷、六價鉻、鎘、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑17個指標。監(jiān)測時段為2012—2014年（陰離子表面活性劑監(jiān)測時段為2013—2014年），每月監(jiān)測1次（CODCr為2012年每2個月監(jiān)測1次，2013—2014年每月1次），2014年2月樣品缺失，無數(shù)據(jù)。

水質(zhì)評價依據(jù)是《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）中的水質(zhì)類型標準，其評價方法采用單因子評價法，通過單項指標測試值與水質(zhì)評價標準對比來判斷該項目的水質(zhì)類型[5]。對2013—2014年監(jiān)測記錄進行聚類分析（為保證參與分析的各指標樣品數(shù)量一致，未選取2012年數(shù)據(jù)），其基本原理是根據(jù)污染指標間的相似性或相異性程度來決定指標間“距離”的遠近，

對指標進行分類，從而分析污染指標的主要來源[6-8]，探討蠻河污染的時空變化。

2結(jié)果與分析

2.1蠻河水質(zhì)總體情況

根據(jù)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》，2012—2014年蠻河朱市斷面和孔灣斷面水質(zhì)污染總體上較嚴重，達到V類或劣Ⅴ類（表1），總磷、CODCr、BOD5及陰離子表面活性劑有超標情況出現(xiàn)，其中總磷超標較為嚴重，超標月份較多，CODCr、BOD5及陰離子表面活性劑零星超標。

2.2蠻河水質(zhì)的時空變化

蠻河水體DO、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、CODCr、BOD5、陰離子表面活性劑7類主要污染指標的逐月監(jiān)測結(jié)果

朱市斷面和孔灣斷面的DO變化趨勢基本同步，污染主要集中在7—9月，但孔灣斷面的污染程度明顯要高于上游的朱市斷面，2014年孔灣斷面DO的污染程度出現(xiàn)顯著降低，污染程度基本與朱市斷面達到相同水平；朱市斷面和孔灣斷面的總磷污染程度最嚴重，每年污染程度達到V類或劣Ⅴ類的月份均超過5個月（2013年最為嚴重，總磷污染程度達到V類或劣Ⅴ類的月份，朱市斷面有8個月，孔灣斷面有10個月），2014年朱市斷面的總磷污染程度略有下降；2個監(jiān)測斷面的高錳酸鹽指數(shù)變化在Ⅱ～Ⅴ類，孔灣斷面的污染程度和高污染月份數(shù)均高于朱市斷面，朱市斷面只有若干月份污染程度達到Ⅲ類，而孔灣斷面污染程度高于或等于Ⅲ類的月份，每年平均達8個月；朱市斷面的氨氮污染情況較輕，只有零星月份達到Ⅲ類，而孔灣斷面污染程度達到或超過Ⅲ類的月份明顯多于朱市斷面；朱市斷面和孔灣斷面的BOD5月際波動較大（最好的月份2個監(jiān)測斷面的檢測值都為I類，最差的月份孔灣斷面達到劣Ⅴ類，朱市斷面達Ⅳ類），污染嚴重的月份一般在1—5月；朱市斷面和孔灣斷面的CODCr的波動變化也較大，孔灣斷面波動更加頻繁；2013—2014年，陰離子表面活性劑污染程度變化也較大，朱市斷面的污染情況略好于孔灣斷面。

朱市斷面和孔灣斷面DO、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、CODCr、BOD5、陰離子表面活性劑等指標的逐月記錄表明，蠻河中上游水體的主要污染指標存在明顯的時空變化，2014年DO、氨氮、BOD5等指標的污染程度明顯降低。

2.3蠻河水質(zhì)時空變化原因

朱市斷面位于蠻河上游南漳縣，據(jù)2014年湖北省環(huán)保部門統(tǒng)計，區(qū)域內(nèi)主要污染物來源包括：工業(yè)污染企業(yè)8家，畜禽養(yǎng)殖企業(yè)106家，生活污水排放量1 549.6萬t，農(nóng)業(yè)廢水排放量1 730.65萬t。孔灣斷面位于蠻河中游，距朱市斷面12 km（圖1），2014年區(qū)域內(nèi)主要污染物來源包括：工業(yè)污染企業(yè)20家，畜禽養(yǎng)殖企業(yè)351家，生活污水排放量為2 122.4萬t，農(nóng)業(yè)廢水排放量3 837.1萬t。可見，由于宜城市的城市規(guī)模、工、農(nóng)、養(yǎng)殖業(yè)都大于南漳市，且位于南漳市的下游，因此導致孔灣斷面的各污染指標含量普遍高于朱市斷面。

2013—2014年朱市斷面主要污染指標的聚類分析結(jié)果見圖3，按照相似程度污染指標可以分為4類：①總磷、CODCr、高錳酸鹽指數(shù)；②氨氮、BOD5；③陰離子表面活性劑；④DO。2013—2014年孔灣斷面主要污染指標的聚類分析結(jié)果見圖4，按照相似程度污染指標可以分為5類：①氨氮、BOD5；②高錳酸鹽指數(shù)、CODCr；③陰離子表面活性劑；④DO；⑤總磷。

綜合分析表明，朱市斷面和孔灣斷面污染指標在來源上也存在一定差異。朱市斷面的總磷和CODCr污染主要來源于南漳縣的磷化工企業(yè)生產(chǎn)廢水和周邊居民生活污水排放；高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、BOD5主要來自化肥相關(guān)的工業(yè)企業(yè)廢水排放?？诪硵嗝娴陌钡?、BOD5主要源自宜城市大雁、雷河工業(yè)園區(qū)企業(yè)污水及居民生活污水排放，其中大雁工業(yè)園區(qū)湖北新楚鐘肥業(yè)有限公司、楚天化纖有限公司等工業(yè)企業(yè)均有大量含氨氮廢水排放；高錳酸鹽指數(shù)、CODCr污染也主要來自大雁、雷河工業(yè)園區(qū)其他類型的工業(yè)企業(yè)廢水排放；總磷的來源主要與周邊城鎮(zhèn)居民生活污水及工業(yè)廢水排放有關(guān)。陰離子表面活性劑是洗滌劑的主要成分[9]，朱市斷面和孔灣斷面的陰離子表面活性劑超標主要是由于周邊居民生活污水排放所導致；河流水體中DO含量的高低與多種因素有關(guān)，會隨溫度、壓力、鹽分、藻類、水深等條件的變化而改變[10-13]，朱市斷面水體DO情況一直較好，孔灣斷面DO超標主要出現(xiàn)在2013年7—9月，與該時段氣溫較高及其他有機污染鹽超標有關(guān)。2014年蠻河中上游水體質(zhì)量好轉(zhuǎn)，主要得益于襄陽市加大水污染整治力度，使蠻河、漢江等過境河流的水質(zhì)有一定程度的好轉(zhuǎn)。

3結(jié)論

總體上看，2012—2014年蠻河中上游南漳至宜城段水質(zhì)都存在超標現(xiàn)象，部分月份甚至達到劣Ⅴ類。主要污染指標為總磷、CODCr、BOD5、陰離子表面活性劑、氨氮，2014年蠻河水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，但水污染防治工作還需要進一步加強。

由于南漳縣和宜城市在城市規(guī)模、農(nóng)業(yè)和畜禽養(yǎng)殖規(guī)模及工業(yè)結(jié)構(gòu)上存在明顯差異，因此蠻河上游和中游的主要污染因子存在明顯的時空差異和變化。兩地應根據(jù)該地的實際情況有針對性地制定河流水資源保護和開發(fā)規(guī)劃，促進蠻河流域城鎮(zhèn)的經(jīng)濟和水生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，保障南水北調(diào)中線工程的生態(tài)安全。

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