（环境工程专业论文）黄河包头段水污染监测及动态分析.pdf

内蒙古大学硕士学位论文 a b s t r a c t c o n v e c t i o n o fw a t e rp o l l u t i o ni nt h ey e l l o wr i v e rr e g i o nh a sa n i m p o r t a n ti m p a c to nt h es o c i o - e c o n o m i c ，w h e t h e rf o rd r i n k i n go ri n d u s t r i a l w a t e rs u p p l yc a nn o tb es e p a r a t e df r o mt h ey e l l o wr i v e r i nr e c e n ty e a r s ， t h ey e l l o wr i v e rw a t e rp o l l u t i o ns i t u a t i o ni sg r i m , a c c o r d i n gt ot h er e s u l t s o fa l lm o n i t o r i n gs e c t i o n ss h o w e dt h a tt h ey e l l o wr i v e ra leu n d e rav a r i e t y o f p o l l u t a n t si nt h ed e s t r u c t i o no fn a t u r e ，m a i n l yi n d u s t r i a la n da g r i c u l t u r a l w a s t e w a t e r d y n a m i cm o n i t o r i n go ft h eb a o t o us e c t i o no ft h ey e l l o w r i v e rw a t e rp o l l u t i o n ，o nt h eo n eh a n d ，c a nu n d e r s t a n dt h ed i f f e r e n ts t a g e s o ft h er i v e ra b o v et h em a i np o l l u t i o ns o u r c e sa n dp o l l u t a n t s t h e yw e r e i m p o r t a n tf o re n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n ta n dp o l l u t i o nc o n t r o l l i n g o n t h eo t h e rh a n d ，e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n dr a t i o n a ld e c i s i o n m a k i n gn e e d t oa c c u r a t e l yr e p o r tw a t e rp o l l u t i o n , ac o m p r e h e n s i v eu n d e r s t a n d i n go fb o t ht h eb a o t o us e c t i o no ft h e y e l l o wr i v e rw a t e rp o l l u t i o ns i t u a t i o n ，a sw e l la st h ee n v i r o n m e n t a ls e c t o r t od e v e l o pr e a s o n a b l em e a s u r e so fp r o t e c t i o np r o v i d e d t h i sa r t i c l eh a s b e e nm o n i t o r i n gt h et h r e ec o u n t r i e sb a o t o us e c t i o no ft h ey e l l o wr i v e r m o n i t o r i n gs e c t i o n s ，z h a o j u ng r a v es e c t i o n ，y i n g z ip a i n t e r ss e c t i o n ， d e n g k o us e c t i o nf r o m2 0 0 4t o2 0 0 6 t h r o u g hd i f f e r e n ts e c t i o n sa b o u ta t o t a lo ft h r e ey e a r so fw a t e rq u a l i t yd a t a ，d i f f e r e n th y d r o l o g i c a lp e r i o dt h e w a t e rq u a l i t yo fv a r i o u sm e t h o d so fc o m p a r i s o n ，t h ey e l l o wr i v e rh a sb e e n i d e n t i f i e di nt h ew a t e rp h a s e ，w a t e rp e r i o db e t w e e ni n t e r a n n u a lc h a n g e si n t h eb a o t o us e c t i o no ft h ey e l l o wr i v e rw a t e rq u a l i t ya n dw a t e rp h a s e c h a n g e ac o m p r e h e n s i v eu n d e r s t a n d i n go ft h ed e n g k o u - t h e y e l l o wr i v e r w i l lb eo p e nc r o s s s t r a i ts t a t u sq u os e w a g e ，s e w a g es o i ly o u q ie n t e r p r i s e s t h es t a t u sq u o ，t od e t e r m i n et h et u y o u q ie x i ts e c t i o nw i l lb eo p e na n d d y n a m i ca n a l y s i so fc r o s s s e c t i o nl e a d i n gt op o l l u t i o no ft h ed r i v i n gf o r c e i i 内蒙古人学硕士学位论文 f o rt h es t a t u sq u o i nt h i se x p e r i m e n t ，i na d d i t i o nt ou n d e r s t a n d i n gt h e b a o t o us e c t i o no ft h ey e l l o wr i v e rw a t e rp o l l u t i o n ， y e l l o wa m m o n i aa l s oi d e n t i f i e d f i v eo ft h ed e g r a d a t i o nt e m p e r a t u r e c o e f f i c i e n ta sw e l la st h er e a s o n sf o rd e g r a d a t i o no fn i t r o g e n t h i ss t u d y , ac o m p r e h e n s i v eu n d e r s t a n d i n go fb o t ht h eb a o t o us e c t i o no ft h ey e l l o w r i v e rw a t e rp o l l u t i o ns i t u a t i o n ，a sw e l la st h ee n v i r o n m e n t a ls e c t o rt o d e v e l o pr e a s o n a b l em e a s u r e so fp r o t e c t i o np r o v i d e d k e yw o r d s ：w a t e rp o l l u t i o n ，m o n i t o r i n g ，m o n i t o r i n gs e c t i o n s ，t h ed r i v i n g f o r c e ，t h eb a o t o us e c t i o no ft h ey e l l o wr i v e r i i i 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。除本文已经注明的引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得内蒙古大学及其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 日期： 扭# ：笸：呈 指导教师签名： 同期： 在学期间研究成果使用承诺书 盈厶主劳俐 狸足么： 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古 大学有权将学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论 文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间 取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要内容或研究成 果，须征得内蒙古大学就读期间的导师的同意：若用于发表论文，版权单位必须 署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。 学位论文作者签名 日期： 指导教师签名：谫厶主 内蒙古人学硕士学位论文 1 研究进展 我国年均水资源总量为2 8 1 2 4 亿m 3 ，居世界第6 位，但由于人口众多，地域 辽阔，人均水量仅为2 4 0 0 m 3 ，仅相当于世界人均的2 5 ，单位面积耕地水资源量 仅为世界平均量的7 5 ，都低于世界标准，整体表现为南多北少、东多西少，山 地多、盆地少。辽河、海河、黄河、淮河等流域耕地面积占4 5 2 ，人口占3 8 4 ，但水资源仅占全国8 左右。年内分配不均、年际变化大，全国的许多河流都 出现过连枯现象。水资源的紧缺，使得水污染的现象更加严重。黄河的污染现状 令人堪忧。据1 9 9 7 和1 9 9 8 年对黄河流域水质评价的结果，7 2 4 7k m 评价河长中， 7 0 , - - - - 8 0 河长水质劣于地面水三类水质标准，1 9 9 9 年4 9 个重点监测河段中劣于 三类水质标准的河段占半数以上；1 9 9 9 年黄河流域2 1 个省界监测河段水质评价结 果也表明，黄河流域省界水体大部分已受到污染，约1 3 省界河段丧失水域功能。 其中污染最严重的是陕西、山西、河南三省交界的潼关河段，全年7 5 的河段为 劣五类水质，污染综合指数为0 7 9 9 。国家水利部黄河水利委员公布的2 0 0 1 年 黄河水资源公告中指出，在黄河干流、一级支流和重要的二级支流共2 9 条河流的 8 3 个共计河长为7 4 9 7 k m 的代表性河段中，二、三类水质河长2 3 8 0k m ，占评价总 河长的3 1 7 ；四类水质河长1 9 7 6 k m ，占评价总河长的2 6 4 ；五类、劣五类水 质河长3 1 4 1 km ，占评价总河长的4 1 9 。 黄河流域位于我国北部缺水的干旱、半干旱地区，其特点是人口众多，矿产 资源丰富，水资源缺乏。水资源是该地区可持续发展的主要制约因素。黄河流域 内河川径流较少，花园口多年平均天然径流量只有5 5 9 亿m 3 ，加上花园口以下支流 天然水量2 1 亿m 3 ，全黄河多年平均径流总量为5 8 0 亿m 3 。这个数量只占全国径流量 的2 ，居全国七大江河的第4 位。黄河流域人均占有水量和耕地顷均占有水量， 分别只有5 9 3 m 3 和4 8 6 0 m 3 ，是全国平均水平的2 5 和1 7 。 自2 0 世纪7 0 年代以来，黄河上陆续开展了水质监测、水污染调查、水质评价、 水质预测及规划等方面的工作。2 0 世纪8 0 年代初期，水污染集中在几条主要支流 的中下游河段和黄河干流的兰州、包头河段，污染历时集中在平、枯水期9 0 年代 内蒙古大学硕士学位论文 以来，黄河流域的水质污染向干流和一些支流蔓延，一些河段在汛期污染也相当 严重。据2 0 0 1 年黄河水资源公报资料，2 0 0 1 年黄河流域废污水排放总量为4 1 3 5 亿 吨，其中工业废水2 9 5 6 亿吨。干流的主要污染物为氨氮、c o d 、总磷、总铅、 总汞等，支流超标项目主要有c o d 、氨氮、b o d 、d o 、挥发酚、总磷、高锰酸盐指 数等。 1 1 关于水污染 我国人均淡水资源薄弱，而且全国范围内分布严重不均匀，尤其是在我国的 干旱、半干旱地区，水资源一直以来就是社会经济发展的限制性因子。进入9 0 年 代以来，我国在改革开放的大好形势下，经济得到很大的发展，各种工农业生产 如火如茶，人民生活水平有了很大的提高，国民经济增长也举世瞩目。随着人口 的快速增长、经济的高速发展，我国水资源面临严峻的压力，水质较8 0 年代，已 经有了很严重的下降。并且，逐渐引起了国家和社会的广泛关注，有关水污染研 究也随之在全国范围内开展。9 0 年代初期，利用彩红外航片进行大范围水污染遥 感监测，采用比值法对1 ：2 0 0 0 彩红外航空胶片透射密度值进行修正，并与水质污 染参数进行相关统计分析，提出了水质有机污染参数的最佳影像探测密度，建立 了相关模型。根据航片密度值估算了苏南大运河水质有机污染参数( 傅江，1 9 9 4 ) 。 有关洞庭湖水环境污染状况，根据多年环境检测资料的详细整理与分析，从物 理化学指标、水生生物以及底质等方面进行了综合评价与分析，摸清了水质污染 的一些主要特征( 主要污染物、污染水域、营养程度) 。对湖区污染的多样性、复 杂性及动态变化等方面的比较分析表明：洞庭湖的污染存在分层现象；洞庭湖水 质状况基本良好，但局部污染的危害程度相当严重( b 跃先，1 9 9 7 ) 。在进行排污 总量的测定中，提出了一种系统特征值核定排污总量方法，该法以城市或城市某 排污区的排干管( 或河道) 输出的污染物总量实测值为基本依据，对各种排污总量的 申报统计值进行正误的识别、控制与调整、汇总综合评价结果，核定排污总量及 各个分量。该方法使核定的排污总量增加科学性和准确性，又减少了核定的工作 量( 傅国伟，1 9 9 7 ) 。在工程对河流水环境影响方面，分析黄河干流昭君坟至丁家 营子河段的水文、水力学特性，预测了达拉特电厂工程排水对黄河包头段水质影 2 内蒙古大学硕士学位论文 响( 李雅卿，1 9 9 7 ) 。 对于我国在农业生产方面使用农药对大型河流的水质影响研究早在上个世纪 9 0 年代末期即已开展。陈静生等( 陈静生，1 9 9 8 ) 据我国水利部水文年鉴中的水 质监测资料和全球水质监测计划中长江站的水质监测资料，对长江干流六十至八 十年代水质变化的三十问题：河水碱度降低及c a 2 + 和s 0 4 厶含量增高与环境酸化的 关系；c r 和氮化合物含量的增长问题；我国使用和停用六六六农药在长江水质监 测中的反映等同题进行了研究和讨论为了迅速地判定了污染事故的责任者，实 验研究了g c m s 在水污染事故监测中的应用，主要通过测定工厂排放的污水与 被污染河水水样相似的指纹特征，若得到一定程度的想相似度可以判断出工厂对 事故的责任( 夏豪刚，1 9 9 9 ) 。2 0 0 0 年，齐文启等从中国污染物宏观控制目标出发， 阐述了中国实施废水污染物排放总量控制监测的技术路线、监测项目以及相关技 术要求。对污染物排放总量控制监测分析方法的应用、采样及测流等有关技术问 题，提出见解。并且各种综述我国城市河流的水污染现状，提出综合整治措施与 长效管理机制的研究论文也陆续发表( 黄伟来，2 0 0 6 ) 。在河流使用各种分析技术 和方法对污染物的环境影响评价方法方面，以黄河下游千流突发性水污染事件为 例，选择0 号柴油作为特征污染物，应用s o b e k 软件，模拟污染物在黄河下游干 流断面的浓度变化和迁移转化过程，推算支流污染团入黄时间、过程和总量；通 过分析污染事件监测数据，对s o b e k 软件在黄河的适应性及模拟精度进行了分 析，对软件在突发性水污染事件预警预报系统中的应用进行了探索( 刘震，2 0 0 8 ) 。 城市污染方面，石红梅等通过对北京市昌平区温榆河水系水污染现状调查，采用 理论分析与模型计算相结合的研究方式，对温榆河水系的污染排放进行了预测， 计算出了污染物总量的控制与消减。戴培昆等提出治理水污染需要在现代农业背 景下重建城乡之间物质循环系统，可通过“沼气推广工程”对农村污染源进行无害化 处理，通过“沼气试点工程”对城市生活污水进行资源化利用，通过“沼气净化工程” 对小城镇污水进行达标处理，通过“沼气回收工程”使企业有机污染物变废为宝，最 后引进自然生态系统进化工程，使水体达到充分净化。在地理信息系统的利用方 面，我国学者采用等标污染负荷法和g i s 空间分析方法，针对改革开放和产业结 构大调整前后的4 个典型年份，从工业污染源空间特征出发分析了东北三省工业 废水污染物排放的变化趋势，并详细讨论了重点污染物排放的时空演变规律结 3 内蒙古大学硕上学位论文 果表明：东北三省工业污染源主要分布在哈大铁路和高速公路沿线以及辽宁省中 部及沿海地区，且有不断集中的趋势；工业废水排放总量以及污染物排放总量都 呈不断减少的趋势；东北三省主要污染物为挥发酚，c o d 石油类及汞：有机污染 物排放量高于无机污染物，其中挥发酚、石油类的主要排放区域变化很大，污染 物排放区域转移趋势明显；c o d c r 和汞的主要排放区域变化不大，有新污染城市 出现；2 0 年间东北三省废水排放量比例变化不大，污染物等标污染负荷排名却变 化很大( 李慧颖，2 0 0 8 ) 。 1 2 水污染监测技术与指标 1 2 1 水污染监测技术 目前，国内河流监测方法一般是先设立入境断面、下游控制断面、出境断面 等监测断面。每个断面各设左、中、右等多个采样点，于每年枯水期、丰水期、 平水期的上下旬监测多次，每次监测固定的时间。选定监测指标如：高锰酸盐指 数、p h 、溶解氧、挥发酚、氰化物、阴离子表面活性剂、氯化物、石油类以及铜、 锌和汞等指标，在水质评价时可以根据实际情况考虑其它特定因子，如：总大肠 菌群、b o d 5 、c o d 、总氮( t 、总磷( t p ) 、a s 、c r 、p b 、c d 、氟化物( f 一) 和硫酸 盐( s 0 4 2 。) 等指标。采用单因子污染指数和综合污染指数则对所选指标在各监测断 面不同水文期进行评价和成因分析，也可运用污染物分担率的方法对不同水文期 主要污染物进行确认；评价标准采用地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 - - - 2 0 0 2 ) ( 该 标准实施前采用地面水环境质量标准( g b 3 8 3 8 - - 8 8 ) ) i i i 类水标准。 1 2 2 “3 s 技术在水污染监测中的应用 一般来说，大范围的水污染监测会存在成本、监测时问、监测断面的设立等 技术和资金的局限。2 0 世纪7 0 年代以来，伴随美国陆地资源遥感卫星的运行，各 种航天遥感数据也陆续生产出来，有关地理信息系统支持下的我国遥感应用研究， 直以来是环境学家们研究的热点。2 1 世纪以来，我国学者在探索“3 s ”技术在水 4 内蒙古大学硕士学位论文 污染监测中的应用方面取得的成就也日益丰富。在探索遥感技术在珠江广州河段 水污染监测的应用中，随着水体有机污染程度的增加，水体的可见一近红外光谱 反射率逐渐降低。经比较发现，先对图像数据进行对数变换、i h s 变换和k l 变换 后再进行密度分割及图像分类，可以更好地区分和识别水体污染。采用这一方法， 制成了广州地区水体污染时空分布卫垦影像圈，并结合地面实际分析和调查资料， 初步总结了珠江广州段水体污染的时空分布规律和污染变化趋势。通过对最新遥 感数据的处理，结合区域或流域水污染的变化趋势和污染源研究，利用g i s 技术 建立区域或流域污染预警系统，为污染的宏观监测和研究以及水资源保护的决策 提供了新的信息( 王云鹏，2 0 0 1 ) 。卫星遥感数据的水体象元主要受水中污染物、 泥沙及叶绿索等的影响。研究污染水体反射光谱成像的物理过程，在水深较大( 2 m ) 的假设下叶绿不敏感波段遥感数据象元反射率与污染物的浓度存在一定的函数 关系。邓孺孺等采用2 0 0 2 年t m 卫星数据，用该方法对珠江口海域的综合汛浓度 进行了定量提取并用实测数据加验证。结果显示珠江口水域重污染区主要分布 在伶仃洋东北部香港维多利亚港和深圳湾( 邓孺孺，2 0 0 2 ) 。沈红心等通过利用 地理信息系统( g i s ) 的空间分析功能，对杭州市地面水中的有机污染现状( 用高锰酸 盐指数表示) 进行区域分析，使环境信数据定性、定位、可视，并能便捷地找出环 境信息在时间上和空间上所呈现的规律性，为g i s 深入应用于环境科学领域作了 有益的尝试( 沈红心，2 0 0 2 ) 。地理信息系( g i s ) 的空间插值技术可以很好的应用于 评价中，改善结果的合理性及可解释性( 卢进登，2 0 0 7 ) 。水环境遥感监测技术在 水体富营养化、悬浮固体、油污染和热污染等方面都已有大量地应用研究( 陈文 召，2 0 0 8 ) 。利用计算机、通信网络、计算机辅助设计技术手段，可建立水环境和 部分重点污染源的在线监测系统，并运用水污染控制系统研究成果，对水环境污 染事故实施有效监控采用卫星遥感与流域水质准同步监测技术，实现天地一体 化模拟实验；采用航天卫星、低空微航、地面监视监测相结合的技术手段，实现 水污染事故的应急监控监测；采用g p r s 无线传输技术，构建基于“3 s 技术的 流域水污染事故应急监控系统，实现跨流域江河水质污染自动监测数据的实时传 输( 刘建东，2 0 0 8 ) 。 5 内蒙古大学硕十学位论文 1 2 3 水污染监测 1 ) 水文期： 水文期分为丰水期、平水期与枯水期三个时间段。受工农业活动所造成的面 源影响较大的污染物在枯水期对水体产生的影响小，在丰水期对水体产生的影响 大。因而若污染物在丰水期浓度高，并且枯水期浓度低，该污染物受面源影响较 大，反之，则受点源影响较大。除二者外，还有内源污染，内源污染又称二次污 染，是指江河湖库承体内部由于长期污染的积累产生的污染再排放。 2 监测断面： 监测断面则在具体监测系统中以设立为主，在监测目的上可分为入境断面、 中途控制断面与出境断面。一般说来，水质状况以入境断面为最好，控制断面最 差，出境断面居中。但是，对于不同的污染物来说，由于受点源与面源影响程度 不一样以及污染物在水体中的降解成都等多种因素的影响，其浓度的变化往往不 同。 监测断面的设置方法。背景断面须能反映水系未受污染时的背景值。要求基 本上不受人类活动的影响，远离城市居民区、工业区、农药化肥施放区及主要交 通路线。原则上应设在水系源头处或未受污染的上游河段，如选定断面处于地球 化学异常区，则要在异常区的上、下游分别设置。如有较严重的水土流失情况， 则设在水土流失区的上游。入境断面，用来反映水系进入某行政区域时的水质状 况，应设置在水系进入本区域且尚未受到本区域污染源影响处。控制断面用来反 映某排污区( 口) 排放的污水对水质的影响。应设置在排污区( 口) 的下游，污水与河 水基本混匀处。控制断面的数量、控制断面与排污区( 口) 的距离可根据以下因素决 定：主要污染区的数量及其问的距离、各污染源的实际情况、主要污染物的迁移转 化规律和其它水文特征等。此外，还应考虑对纳污量的控制程度，即由各控制断 面所控制的纳污量不应小于该河段总纳污量的8 0 。如，某河段的各控制断面均 有五年以上的监测资料，可用这些资料进行优化，用优化结论来确定控制断面的 位置和数量。出境断面用来反映水系进人下一行政区域前的水质。因此应设置在 本区域最后的污水排放口下游，污水与河水己基本混匀并尽可能靠近水系出境处。 如在此行政区域内，河流有足够长度，则应设削减断面。削减断面主要反映河流 6 内蒙古大学硕士学位论文 对污染物的稀释净化情况，应设置在控制断面下游，主要污染物浓度有显著下降 处。 3 ) 水污染监测指标： 按照地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 - - - 2 0 0 2 ) i i i 类水标准，水污染监测指标 一般采用如下几种常用水质指标，b o d 5 、c o d 、t n ( 总氮) 、t p ( 总磷) 、a s 、 c r 、p b 、c d 、f - ( 氟化物) 、s 0 4 一( 硫酸盐) 、t a ( 总大肠菌群) 等。 4 ) 综合污染指数评价： 综合污染指数评价主要为不同水文期各监测断面的水质状况综合分析，以严 重污染、重污染与轻度污染等分级评价。 5 ) 地表水监测的布点与采样 监测断面在总体和宏观上须能反映水系或所在区域的水环境质量状况。各断 面的具体位置须能反映所在区域环境的污染特征，尽可能以最少的断面获取足够 的有代表性的环境信息，同时还须考虑实际采样时的可行性和方便性。对流域或 水系要设立背景断面、控制断面( 若干) 和人海口断面。对行政区域可设背景断面( 对 水系源头) 或人境断面( 对过境河流) 或对照断面、控制断面( 若干) 和人海河口断面或 出境断面。在各控制断面下游，如果河段有足够长度( 至少1 0 k m ) ，还应设削减断 面。根据水体功能区设置控制监测断面，同一水体功能区至少要设置1 个监测断面， 断面位置应避开死水区、回水区、排污口处，尽量选择顺直河段、河床稳定、水 流平稳，无急流、无浅滩处。监测断面为与水文测流断面一致。以便利用其水 文参数，实现水质监测与水量监测的结合。监测断面的布设应考虑社会经济发展， 监测工作的实际状况和需要，要具有相对的长远性。流域同步监测中，根据流域 规划和污染源限期达标目标确定监测断面。河道局部整治中，监视整治效果的监 测断面，由所在地区环境保护行政主管部门确定。 确定地表水水质监测采样频次的原则是：依据不同的水体功能、水文要素和 污染源、污染物排放等实际情况，力求以最低的采样频次，取得最有时间代表性 的样品，既要满足能反映水质状况的要求，又要切实可行。采样频次与采样时间， 饮用水源地、省( 自治区、直辖市) 交界断面中需要重点控制的监测断面每月至少采 样一次；国控水系、河流、湖、库上的监测断面，逢单月采样一次，全年六次； 水系的背景断面每年采样一次；受潮汐影响的监测断面的采样，分别在大潮期和 7 内蒙古人学硕士学位论文 小潮期进行。每次采集涨、退潮水样分别测定。涨潮水样应在断面处水面涨平时 采样，退潮水样应在水面退平时采样；如某必测项目连续三年均未检出，且在断 面附近确定无新增排放源，而现有污染源排污量未增的情况下，每年可采样一次 进行测定。一旦检出，或在断面附近有新的排放源或现有污染源有新增排污量时， 即恢复正常采样。国控监测断面( 或垂线) 每月采样一次，在每月5 日至l o l l 内进行 采样；遇有特殊自然情况，或发生污染事故时，要随时增加采样频次。 1 3 黄河水污染的监测历史 黄河是我国第二大河，发源于青海省巴颜喀拉山北麓的约古宗列盆地，主要 流经青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东八省( 区) 。在山东省垦 利县境内注人渤海，全长5 4 6 4 k m ，流域面积7 5 2 万k m 2 。黄河流域人口为9 8 0 8 万人，1 9 9 7 年国民生产总值为5 0 5 6 1 3 亿元。黄河干流河道，按流域特点划分为 上、中、下游三个河段。河源至内蒙古的托克托为上游，流域面积3 8 6 万k m 2 ， 约占全流域的5 1 ，河道长3 4 7 2 k m ；托克托至河南省的桃花峪为中游，流域面积 3 4 4 万k m 2 ，干流长1 2 2 4 k m ，是黄河洪水混沙的主要来源区；桃花峪至入海江为 下游，流域面积2 2 万k m 2 ，河道长7 6 8 万k m 。黄河流域属大陆性气候，年温差 较大，流域多年平均降水量4 7 8 m l ，年降水总量约3 6 0 c m ，降雨分布由南向北道减全 年雨量多集中在7 1 0 月。早在9 0 年代，我国学者即已阐述了黄河水污染问题的 严重性以及对黄河流域社会经济的重要影响，并且预测了若不采取保护措施，新 千年后，黄河在部分河段的水污染将达到无法饮用的程度( 熊贵枢，1 9 9 2 ) 。孔祥 春等概括了黄河流域水环境现状及保护对策根据水质监测资料，采用地面水环 境质量标准( g b 3 8 3 8 - - 8 8 ) ，对黄河干支流水质进行了综合评价( 年度水质评价、 枯水期水质评价、丰水期水质评价) 。评价以河段为单元，采用单项参数分类和“地 图叠加法”( 取各单项参数类别较高的河段水质类别) 进行评价参数为非离子氨、高 锰酸盐指数、溶解氧、生化需氧量、总砷、总镉、六价铬、总氰化物、挥发酚、 总铜、石油类、氟化物等1 3 项。参加评价的河长达6 5 5 4 6 k m ，其中干流3 6 1 3 k m ， 支流2 9 4 1 6 k m 。评价河段5 8 个，干流2 3 个，支流3 5 个，反映了黄河干流和主要 支流的水污染状况及变化趋势。同时，指出了城市扩张、径流量减少、水资源利 8 内蒙古大学硕士学位论文 用管理技术的低下对黄河水污染状况的重要影响( 孔祥春，1 9 9 4 ) 。 9 0 年代中期，由黄河水资源保护科研所、水利部水质试验研究中心和武汉水 利电力大学共同承担的国家“八五”重点科技攻关项目“黄河治理与水资源开发利 用”的专题“泥沙对黄河水质的影响及重点河段水污染控制的研究”集中研究了泥沙 对黄河水质的影响、泥沙同重金属和有毒有机物相互作用的水质模拟研究、多泥 沙河流水质评价标准及评价方法，并且预测了黄河三花河段水污染状况以及建立 了三花河段及洛河水污染控制优化模型。崔树彬等则从黄河流域社会经济发展状 况角度，论述了黄河水污染趋势，并提出了相应的对策与措施。黄河流域在改革 开放后社会经济高速发展的1 0 年间，废污水及污染物的增长速度虽然远低于工业 产值的增长速度，但水环境中的污染物浓度却增加较快，甚至在有些河段远高于 工业产值的增长速度，这与社会经济发展一方面开采利用和消耗水资源，另一方 面又排放污染物于水体的双重不利影响是相关的。在黄河跨行政界限的水污染研 究方面，我国学者在干流兰州包兰桥、包头镫口、河南花园口，山东刺津，支流 湟水民和、汾河河津、渭河华阴、洛河石灰雾断面开展“三致”毒物监测。对河流管 理控树从污染源建档、现状监测评价报警、“三致”毒物零排放控制、排水许可证 制度等方面提出了对策与建议( 高玉玲，1 9 9 6 ) 。 通过确定量化参数，建立了水污染程度的量化模式，可量化流域水污染危害 调查和统计，使其价值化和直观化( 曹捍，2 0 0 0 ) 。黄河流域水污染对工业、农 业、城镇供水和工程设施、生态环境、人体健康、市政额外投资等各方面均造成 危害( 周艳丽，2 0 0 1 ) ，黄河水资源的可持续发展的水污染防治对策研究也显得 重要。通过对黄河水系支流的几年河水氮水质监测数据研究发现：各主要支流的 河水氮污染方面均有增加趋势，点源污染对黄河支流河水氮污染贡献较大，1 9 9 0 - - 1 9 9 7 年间，流域河水氯污染的点源面源之比有降低的趋势，河水氮的总体污染上 呈明显的加速上升趋势，主要由流域废污水排放和氯肥施用增加所致( 夏星辉， 2 0 0 1 ) 。根据黄河流域水污染危害的界定，其在资源价值损失、工业危害损失、 农业危害损失、城镇供水损失、市政额外投资、水利工程及设施损失、渔业损失、 人体健康危害与损失方面，2 0 世纪9 0 年代以来，黄河流域8 省( 区) 水污染损失比 例自上游至下游呈增大趋势其中，水资源价值损失、工业危害损失和人体健康 危害与损失所占比例最大( 刘玉林，2 0 0 1 ) 。 9 内蒙古大学硕士学位论文 黄河水资源环境退化的原因复杂，张大伟等在分析黄河流域水污染现状及造成 水污染原因的基础上，通过历史研究、比较研究、分析实证研究、自然科学与人 文科学的交叉研究等多种研究方法，探索了流域、区域与行业的统一管理，流域 管理与科技的结合，多渠道、全方位的资金来源，流域责任意识的树立及法律、 法规的完善，明确各方的权、责、利，使各方都有所为、有所得，调动多方的积 极性，真正建立权威、高效、统一、协调的流域管理体制和良性运行机制等防治 水污染的途径( 张大伟，2 0 0 3 ) 。近2 0 年黄河干流水质呈明显恶化趋势；废污水 排放量呈增长趋势，但进入2 0 世纪9 0 年代以后增长趋势有所减缓；生活污水所占 比例已从8 0 年代初的2 0 增加到2 0 0 0 年的近3 0 ；主要污染物c o d c r 的排放量从8 0 年代初的4 5 万吨增加至2 0 0 0 年的1 5 0 万吨，增加2 倍多，已远远超过黄河水环境的 承载能力。2 0 年来流域废污水大多为超标排放，说明流域废污水处理能力和水平 普遍较低( 李祥龙，2 0 0 4 ) 。黄河流域有毒有机物的污染状况及污染来源的研究 也是具体监测中的日常项目( 周艳丽，2 0 0 4 ) 。 为了更好的分析黄河流域水污染状况，以及保护黄河水环境，专家学者们利用 各种系统模型和方法监测了各研究河段的黄河水污染状况，并从政府措施、法律、 公众意识等角度提出了黄河水资源的管理对策( 胡国华，1 9 9 6 ；夏军，1 9 9 6 ；姚 党生，2 0 0 4 ：司毅铭，2 0 0 5 ) 。 2 0 0 6 年，南忠仁等采用2 0 0 0 - 2 0 0 4 年黄河白银段水质监测数据，对黄河白银 段水质现状进行了评价并对水体中污染物的来源进行了分析。由单因子污染指数 评价知，除总大肠菌群、c o d 和总磷( t p ) 超标外，所选指标均不超标。由综合 污染指数评价知，黄河白银段水质污染较重，从时间变化分析看，丰水期污染严 重，平水期和枯水期污染重；从空间变化分析看，青城桥和靖远桥断面水质污染 严重，五佛寺断面水质污染重，并且综合污染指数值呈现沿程降低的趋势。由污 染物分担率分析知，黄河白银段水体中主要污染物为总大肠菌群、c o d 和总磷 ( t p ) ，水体中受面源影响较大的污染物累计分担率达8 8 0 8 ，受点源影响较大 的污染物累计分担率达1 1 9 2 。最后，根据水体污染物的主要来源和变化规律， 提出了相应的防治措施。姜福欣等也对2 0 0 4 年采集于黄河河口区域的水样进行了 检测分析共鉴定出有机污染物8 类1 9 2 种，其中属美国列出的1 2 9 种优先控制污染 物的有6 2 种，属我国列出的5 8 种优先控制污染物的有3 3 种，属g b 3 8 3 8 2 0 0 2 控制的 1 0 内蒙古大学硕十学位论文 有3 1 种。牛静萍等也于2 0 0 5 年3 - 4 月采用固相萃取( s p e ) 和气相色谱与质谱联用技 术( g c m s ) 对黄河兰州段及其一级支流不同断面水体中有可能存在的有机类环境 激素进行了定性及部分定量分析。采样断面分别为对照断面( a 断面) 、监测断面 ( e 断面) 、水源地断面( b 断面) 、污染断面( c 断面) 和自净断面( d 断面) 。 结果共定性检出有机类环境激素1 0 种，即邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸正丁 酯( d b p ) 、邻苯二甲酸二( 2 一乙基己基) 酯( d e h p ) 、邻苯二甲酸丁酯、邻苯二 甲酸异辛基酯、邻苯二甲酸丁环己酯、苯并噻唑、萘、菲、苯并异噻唑。c 断面检 出的环境激素浓度最高，菲、d b p 、d e h p 浓度分别高达0 3 2 0 、1 3 8 9 、1 0 9 9 3 m g l 。 a 断面次之，b 断面检出的环境激素浓度与a 断面相比有所下降，e 断面检出的环境 激素与其他断面相比，浓度相对较低，d 断面所检出的环境激素与c 断面比较，有 一定下降，但下降不明显。黄河兰州段环境激素污染物主要是邻苯二甲酸酯类， 其次为多环芳烃类、杂环类、苯酚类；环境激素的污染来源主要是大量的工业废 水和未经有效处理的生活污水直接排放进入黄河。冯书涛等采用单因子污染指数 法确定断面水质类别，用污染负荷系数法确定主要污染物和主要污染断面，根据 近1 0 年地面水水质监测数据，分析、评价结果表明：黄河兰州段各断面污染程度 顺序依次为包兰桥 湟水桥 什川桥 新城桥 扶河桥；主要污染物为挥发酚、氨氮、 石油类、高锰酸盐指数；污染物主要来源于城市和农村生活污水、工业废水、规 模化养殖污水、城市径流等；黄河天然水量减少，用水量大增，使水体环境容量 和稀释自净能力降低，加之废污水量迅速增加，污染负荷加大，从而导致黄河兰 州段水污染同益加重。蒋廉洁等则讨论了黄河流域水污染分析与水环境保护措施。 指出加强水资源保护的监督管理、加强水质监测、加强水资源保护科学研究、加 强水资源的统一调度和管理等工作队实现黄河水资源可持续利用的重要性。 1 4 本项目研究意义 1 9 4 9 年以来，特别是2 0 世纪7 0 年代以来，沿黄地区对黄河水资源进行了大 规模的开发利用。目前，黄河流域内已建大、中、小型水库3 1 0 0 余座，总库容5 7 4 亿m 3 ；修建引水工程4 6 0 0 余处，提水工程2 9 万处；在黄河下游，还兴建了向 黄淮海平原地区供水的引黄涵闸、虹吸1 2 0 多处。5 0 年代初黄河供水范围主要集 内蒙古大学硕二仁学位论文 中在宁夏、内蒙古河套灌区、陕西关中地区、山西汾河流域，目前扩大到沿黄九 省区和河北省、天津市，引黄灌溉面积由1 9 5 0 年的8 0 万h l t l 2 ，发展到目前的7 5 3 万h m 2 ，其中流域内5 0 7 万h m 2 ( 纯井灌1 2 0 万h m 2 ) ，流域外2 4 6 万h m 2 。灌溉面 积发展最快的地区是下游引黄灌区，灌溉面积由5 0 年代的3 0 万h m 2 增至9 0 年代 的4 0 多万h m 2 ，而耗水量已由5 0 年代的1 9 亿m 3 增至9 0 年代的1 2 2 亿m 3 。据 1 9 8 8 - - - - 1 9 9 2 年用水统计，黄河供水地区年均引用黄河河川径流量3 9 5 亿m 3 ，耗用 水量3 0 7 亿m 3 ( 其中流域外1 0 6 亿m 3 ) ，平均每年农灌引用黄河河川径流量3 6 2 亿 m 3 ，耗用水量2 8 4 亿m 3 ，占总耗用河川径流量的9 2 。 黄河水资源污染状况对流域内的社会经济均有重要影响，无论饮用或是工农业 用水都离不开黄河的供给。近年来，黄河水污染形势严峻，根据各个监测断面的 结果显示，黄河正受到各种不同性质的污染物的破坏，主要是工农业废水。动态 监测黄河包头段水资源污染程度，一方面，可了解不同时期该段河流的主要污染 源和污染物，对于环境管理和污染源的控制有重要意义；另一方面，合理的环境 治理决策需要准确的水环境污染报告。本项研究，既为全面了解黄河包头段水污 染状况，也为环境部门制定合理的保护措施提供了依据。 1 2 内蒙古人学硕士学位论文 2 研究区概况 2 1 包头市自然环境和社会经济概况 2 1 1 自然资源与环境 包头市位于内蒙古自治区中西部，其地理坐标为东经1 0 9 。1 5 1 2 ”至1 1 1 2 6 2 5 ”， 北纬4 0 0 1 4 5 6 ”至4 2 0 4 3 4 9 ”。东西宽1 8 2 k m ，南北长2 7 0 k m ，总土地面积2 7 7 6 8 k m 2 。 东与乌兰察布市和呼和浩特市为邻，西同巴彦淖尔市毗连，南与鄂尔多斯市隔河 相望，北与蒙古人民共和国接壤，国境线8 8 公里。包头市设区、旗、县九个，开 发区一个。其中昆都仑区、青山区、东河区、九原区四个市区；石拐和白云鄂博 两个矿区；土默特右旗、固阳县和达尔罕茂明安联合旗三个农牧业旗县区；一个 稀土高新开发区。详见图2 一l 。 包头市辖区位于内蒙古高原，阴山山脉的大青山、乌拉山呈东西走向横亘于 本地区中部，将全市辖区划分为山地、高原和平原三种地貌单位，使整个地区呈 中间高，南北低，北高南低，西高东低的地形。包头市属于半干旱大陆性季风气 候区，冬季寒而长，夏季短而热，光照充足，雨热同期，多风少雨，温差大。全 市年日照时数在2 9 5 5 小时左右。年平均气温2 3 7 7 ，极端最高气温3 8 4 ， 极端最低气温3 1 4 。c ，无霜期山南为1 4 0 天，山北为8 3 1 1 0 天，最大冻土深度1 7 5 米。年降雨量1 7 0 4 5 0 m m ，降水集中在每年的6 9 月份，降水量约占全年的7 0 。 蒸发量2 2 0 0 2 7 5 0 m m ，约为降水量的8 倍。本地区常年主导风向为西北风，年平 均风速3 4 m s ，冬季盛行n n w 风，夏季盛行e s 风。从宏观上看，土地资源由南 向北呈农一林一牧依次纬向分布。包头市矿产资源种类繁多，蕴藏量十分丰富， 现已发现金属、非金属及能源等各种矿物7 4 种，矿产地3 3 9 处。对包头市经济影 响较大的主要矿产资源有稀土、铁、煤和黄金等。 内蒙古 学硕学位论文 图2 - 1 包头市行政e 划图 f i g u 2 - 1b 呻t o u c i t y , t h ea d m i n i s t r a t i v e 2 0 n i n g m a p 2 0 0 6 年末全市常住人口2 4 58 万人，比上年增长2 8 万人。其中城镇人口1 7 96 万人，城镇化率7 31 。