2007年乌鲁木齐市河水环境质量现状评价

2007年乌鲁木齐市河水环境质量现状评价

乌鲁木齐位于欧洲大陆的中心，位于天山以北和准噶尔盆地以南。是世界上最东端的内陆城市。在属温带半干旱地区，水资源相对不足，生态环境非常脆弱。乌鲁木齐河流域由发源于天山山脉依连哈比尕山(称乌鲁木齐南山)的乌鲁木齐河水系和发源于天山山脉博格达山(称乌鲁木齐东山)的东山水系组成。该流域位于乌鲁木齐市、米泉市和五家渠市境内,G216线、G312线、G314线、吐乌大高速公路、乌奎高速公路、兰新铁路从流域穿过。流域地表多年平均径流量4.18×109m3,流域面积约6600km2。乌鲁木齐河是流域内流程最长、年径流量最大、受益范围最广的河流,也是流域内工农业生产和城市生活用水的重要水源。它是降水、融雪、冰川融水和地下水混合补给的河流,主要由降水和冰川融水组成。2007年乌鲁木齐河总用水量为9.5727×108m3,超出平水年份乌鲁木齐河可提供的最大可利用水量,水资源的供需关系已越过临界点,处于负平衡状态。在资源性缺水的背景下,乌鲁木齐河水质的优劣已成为影响有限水资源高效利用的重要问题。目前对于乌鲁木齐河水环境的研究主要集中在水资源管理和水利工程方面,对于水体环境质量变化特征的研究较少。本文采用单因子污染指数和综合污染指数相结合的方法,对乌鲁木齐河4个监测断面水质进行了评价,基于评价结果分析,提出乌鲁木齐河水污染防治存在的问题和对策,以期为相关管理部门提供技术参考。1分析1.1反污质量调查环境质量预测乌鲁木齐河水质环境监测数据来自2007年《乌鲁木齐市环境质量年报》。乌鲁木齐河流域内工业源、农业源、生活源等各类污染源数据选自《乌鲁木齐全国第一次污染源普查技术报告》。1.2饮用水源保护区以下简称“桥断面”按照《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T91-2002)规定,结合乌鲁木齐河水期、流量、沿河各类污染源分布和排放情况,乌鲁木齐河水环境质量监测设4个断面,分别是上游的跃进桥断面和英雄桥断面,均属饮用水源保护区;中游的供电公司桥断面(经过市区)和下游的高家户桥断面,均属农业灌溉用水。评价项目包括pH、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、生化需氧量、氨氮、硝酸盐氮、挥发酚、氰化物、砷、汞、六价铬、铅、镉、氟化物、铜、锌、阴离子洗涤剂、硒、总氮、总大肠菌群、硫化物、动植物油等23项地表水环境质量标准基本项目和铁、锰、硝酸盐氮、硫酸盐、氯化物等5项集中式生活饮用水地表水源地补充项目,共28项水质指标。1.3对水质类别的判定对河流水质现状评价采用单因子指数和综合污染指数方法。前者属于定性评价,进行水质类别的判定;后者属于定量评价,即对河流将各污染指标的浓度值无量纲化并处理,据此便于不同空间、不同时间的河流水质进行比较。这2种方法计算简便、结果直观,便于比较,在我国河流水污染现状评价中广为采用。1.3.1污染源分担率单因子污染指数是指某污染物监测浓度与评价标准(即对应的水环境功能区类别水质标准)之比:Pi=CiSiΡi=CiSi。(1)式中,Pi:第i种污染物的单因子污染指数;Ci:第i种污染物的实测浓度值(mg/L);Si:第i种污染物的评价标准值(mg/L)。污染物的污染分担率计算公式为:Ki=Pi/ΣPi×100%,i=1,2……n。(2)1.3.2nbi的计算综合污染指数的计算公式为:P=1n∑i=1nPiΡ=1n∑i=1nΡi。(3)式中,P:某水体水质综合污染指数;n:污染要素数量;Pi:某污染物的污染分指数。2结果与分析2.1单因子污染指数类按照乌鲁木齐河4个断面水体环境功能划分,对跃进桥断面和英雄桥断面均按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类标准进行评价,对供电公司桥断面和高家户桥断面均按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅴ类标准进行评价。同时根据综合污染指数评价的需要,对4个断面污染物按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准计算单因子污染指数。作为饮用水源保护区,跃进桥断面和英雄桥断面27项水质评价指标(不包括总氮)均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类标准和生活饮用水地表水源地补充项目标准限值,断面水质符合地表水源地一级保护区水域功能。在总氮、总磷、粪大肠菌群不纳入河流型地表水源地水质评价指标的情况下,二断面其余25项水质指标全部达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ类标准和生活饮用水地表水源地补充项目标准限值,说明二断面水质不仅符合应实现的Ⅱ类水域功能,而且也满足地表水Ⅰ类水体要求。供电公司桥断面和高家户桥断面属于农业用水区域,27项水质评价指标(不包括总氮)中只有粪大肠菌群分别超过Ⅴ类标准的13.61倍和13.92倍。若按最差指标所符的标准进行判别,这2个断面将属于劣Ⅴ类水质。但考虑到粪大肠菌群超标并未使该段水体丧失农业用水功能的实际,故不应该将粪大肠菌群作为该断面河流水质类别评价的关键指标。在总氮和粪大肠菌群不纳入河流水质评价指标时,其余26项水质指标(包括总磷)不仅全部符合Ⅴ类地表水农业用水标准或生活饮用水地表水源地补充项目标准限值,而且达到Ⅳ类标准和生活饮用水地表水源地补充项目标准限值。2.2单因子污染指数在利用全部28项水质指标计算均值型综合污染指数时,跃进桥断面、英雄桥断面的综合污染指数分别为0.17和0.19,水质属于清洁;而供电公司桥断面和高家户桥断面的综合污染指数分别达到2.33和2.63,水质属于严重污染(见表1、表2)。这一评价结果与2个断面的实际水域功能和水质状况并不相符,主要原因是二断面的粪大肠菌群超标严重,按Ⅲ类标准计算的单因子污染指数分别为58.45和59.67。这2个单因子污染指数在参与综合污染指数均值化过程中放大了其他水质指标对断面水质的实际影响。通过对均值型综合污染指数参与计算的指标进行调整,在去除粪大肠菌群后,27项指标参与综合污染指数计算时,跃进桥断面、英雄桥断面的综合污染指数分别为0.18和0.19,属于清洁水质,变化不大。主要原因是跃进桥断面、英雄桥断面的粪大肠菌群浓度较低,按Ⅲ类标准计算的单因子污染指数分别只有0.024和0.10,对其他水质指标的贡献率影响较小。但供电公司桥断面和高家户桥断面的综合污染指数下降为0.25和0.52(见表1、表2),分别属于尚清洁和轻污染水质。根据上述讨论,可以认为跃进桥、英雄桥、供电公司桥3个断面均属清洁水质,高家户桥断面属于轻污染水质。2.3个断面的污染分担率在计算各断面污染物分担率时,除去低于检出限的汞、镉、铅、锌、锰、铁、铜、硒、挥发酚9项指标和大肠菌群、总氮,实际有17项污染物参与污染分担率计算。跃进桥断面、英雄桥断面污染物分担率居前6位的均依次为溶解氧、化学需氧量、总磷、氟化物、高锰酸盐指数和硫酸盐,并且污染物分担率都很接近(见图1、图2)。2个断面分担率前10位的污染物累计污染分担率分别达到89.83%和89.14%。按照污染物的所属类划分,这2个断面的主要污染物是有机污染物和营养盐类。供电公司桥断面和高家户桥断面污染分担率位列前8位的污染物相同,分别是石油类、化学需氧量、硫酸盐、高锰酸盐指数、总磷、氟化物、生化需氧量和阴离子洗涤剂,它们累计分担率分别是82.49%和90.90%。供电公司桥断面首要污染物是化学需氧量,分担率为22.50%,也是惟一污染指数大于1的污染物;而高家户桥断面的首要污染物是石油类,分担率达52.40%,污染指数高达5.75(见图3、图4),可见二断面水质主要受石油类等有机污染物影响。值得注意的是,粪大肠菌群浓度在供电公司桥断面和高家户桥断面分别超过Ⅲ类标准的57.45倍和58.67倍,超过Ⅴ类标准的13.61倍和13.92倍,是超标最严重的污染物。没有将其列入污染分担率的计算,主要因为其加入分担率计算后,会使其他污染物分担率显著下降,不利于找出其他主要污染物及其来源。2.4城市污水治理方面1)上游工业污染源和中下游的生活污染源废水排放是影响乌鲁木齐河水体环境质量的重要人为因素。位于上游的少数工业企业对乌鲁木齐河水质及水环境安全产生了重要影响,应尽早实施搬迁。目前须对工业废水和生活污水处理后尽量回用,最大限度的减少进入乌鲁木齐河的有毒有害物质数量。进入市区后乌鲁木齐河基本渠道化,沿岸居民和各类小店铺排入河流的生活污水和堆散在岸边的生活垃圾是造成河水水质变差的主要污染源。第一次全国污染源普查结果表明:城市生活污水对乌鲁木齐河污染的贡献率已超过工业点源。应在河边和渠边两侧建立一定范围的保护带,采取围栏和绿化措施,禁止向河道内排污行为的发生。同时沿岸生活污水的集中收集和处理必须尽快实施,从根本上解决生活污水污染问题。2)河流渠道化改造后水生生态系统受到破坏,生物自净作用降低,对营养盐、有机物等污染物的生物降解减少。乌鲁木齐河渠道化改造前是一个天然湿地系统,生长着芦苇和狗鱼等生物。改造后考虑较多的是防洪功能,大量使用混凝土、浆砌块石的硬质材料砌筑河床和护岸,河流中生物的生存环境消失。缺少了生物群落,削弱了河流生态系统对水体营养盐、有机物等污染物的净化处理。3)流域水资源管理与水污染防治缺乏统一管理机构,呈现“多龙管水、治水”局面。地表水、地下水、自来水、废(污)水等都有各自的管理部门和机构,水利、环保、城建等职能部门与各区(县)政府对乌鲁木齐河水资源管理、水污染防治存在条块分割、相互制约、职责交叉、权属不清的现象。不仅无法适应现代化科学管理的要求,而且还加剧了水资源供需平衡之间的矛盾以及区域、流程上下游之间的矛盾。此外,沿河区域地下水的开采未得到有效管理,破坏了城市水环境的平衡。3大污染物的分担率1)乌鲁木齐河跃进桥断面和英雄桥断面水质符合地表水源地一级保护区水域功能要求,供电公司桥断面和高家户桥断面水质能达到农业用水标准需求。2)溶解氧、化学需氧量、总磷等是跃进桥断面、英雄桥断面污染物分