新疆克孜勒蘇河喀什市段入河污染物估算及特征分析

張 濤，白金鳳，馬 超，康 宏，朱建雯

估算污染物進入目標水體的總量以及分析污染物組成特點，可以為水資源保護以及水污染防治工作提供科學的數據支持，其中，準確估算污染物入河量成為研究水環境污染問題的一個必要前提。目前，我國許多地區對污染物入河量的估算采用在污染源排放口直接檢測估算入河量，但實際上許多污染物從排放口排出后往往會經過暗渠、明渠或漫流等方式進入河流，導致污染源排放口直接檢測估算的入河量與實際入河量偏差較大。

隗經斌等［1-2］的研究表明，克孜勒蘇河河流水質在進入喀什市前為III 類，而流出喀什市后水質成為劣V 類，表明該河流在經過城市市區后接受的污染物對水質產生了很大影響。本文根據2013年5月的污染源調查數據，估算了克孜勒蘇河經過喀什市段污染物的入河量，并對污染源特征進行了分析，為今后該區段河流水污染物控制管理措施的制定提供參考依據。

1 實驗部分

1.1 研究區域的環境特征

克孜勒蘇河是喀什噶爾河流域內最大的河流，干流流經喀什市，長度約11 km。喀什市平均海拔高度1 289 m，屬于暖溫帶大陸性干旱氣候，全年平均氣溫11.7 ℃，7月溫度最高(平均溫度27 ℃)，最低溫度出現在1月(平均氣溫為－6 ℃)。年均降水量121 mm，年均蒸發量達2 162 mm，年無霜期達224 d。克孜勒蘇河流經地區土壤性質屬于鹽堿土［3］。

1.2 污染源類型及排放量統計

污染源調查采用全國污染源普查中的通用調查方法。

污染源類型主要分為點源污染和非點源污染2 個部分，點源主要包括城市生活源和工業源，非點源主要包括農業非點源、城市非點源(城市中未納入市政污水管網的生活污水排放)。對于工業廢水的排污口，可直接定位于污染產生的相應工業企業，而城市生活污染和污水處理廠的排污口，則將源定位在市政管網的覆蓋范圍內。

本研究的點源包括啤酒廠總排口、豆腐廠總排口、污水處理廠總排口、明宇廣場總排口。各排污口的污染物入河量估算方法:啤酒廠首先利用廢水在線監測系統取得排放廢水的污染物濃度數據，然后再通過距離法估算出污染物的入河量;豆腐廠總排口排污量，是將納污范圍內集中連片的15 家豆腐廠排污量相加，再以匯水區域的中心點為虛擬產污點，并以此虛擬產污點到河流的距離作為入河距離，估算出豆腐廠總排口的污染物入河量;城市生活源的污染物，采用人均排污單位當量法估算，即用納污范圍內人口數量乘以人均污染物排放量，從而得到該納污范圍內的生活污染物排放量;污水處理廠的納污范圍內沒有大型工業企業的污水排入市政管網，污水來源均為城市生活污水。目前，喀什市約有50 萬人，污水處理廠設計處理能力為每日處理8 萬m2城市生活污水。

所研究的非點源包括七里橋稻田排水、七里橋魚塘排水、吐曼河分支入河處。其中吐曼河支流匯入的污染物濃度利用其斷面的污染物濃度及流量進行估算。

1.3 指標確定

根據克孜勒蘇河流經城市市區及污染源的特點，結合國家“十二五”環境總量控制指標，選擇化學需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)2 個指標，反映該河段受有機物污染的影響程度。由于排入該河段的污染源中含有大量的生活廢水，它是引起水體富營養化的重要因素，因此又選擇了總氮(TN)和總磷(TP)2 個指標，反映該河段的水體富營養化的影響程度。

1.4 污染物入河量估算方法

目前，對于污染物入河量的估算方法主要有距離法、實驗法和經驗法3 種。實驗法采用在入河口監測的各污染物濃度來估算污染物入河量，但該方法往往會受研究區域的客觀環境影響;經驗法是在總結不同地區污染物入河系數的基礎上，通過類比，選出與本地環境條件相適宜的入河系數來估算當地污染物入河量，在我國沿海地區和中部地區都已經有相關研究［4-8］，但由于新疆喀什地區低降水量、高蒸發量、土壤性質特殊、夏季高溫日數偏多等自然環境特征與我國沿海地區和中部地區差異很大，同時又缺乏該區域相關的研究工作，故不宜采用經驗法來估算污染物入河量。因此，本文采用距離法對污染物入河量進行估算。

根據中國環境規劃院編寫的《全國水環境容量核定技術指南》，可利用污染物入河距離長短來確定入河系數，再乘以污染物排放量，估算出污染物的入河量。在距離法中，入河系數確定的主要原則:

1)依據企業排放口和城市污水處理廠污水排放口到入河排污口的距離(L)遠近確定入河系數。當L≤1 km 時，入河系數取1.0;當1 km ＜L≤10 km 時，入河系數取0.9。

2)入河系數修正。通過未襯砌明渠入河，修正系數取0.6 ～0.9，本文取0.7。

3)溫度修正系數。全年平均氣溫為10 ～30 ℃時，入河系數乘以0.8 ～0.95，本文取0.85。

4)城市人均產污系數。COD 一般為60 ～100 g/(人·d)，NH3-N 一般為4 ～8 g/(人·d)。本文COD 取80 g/(人·d)，NH3-N 取6 g/(人·d)。

2 結果與討論

2.1 克孜勒蘇河喀什市段納污范圍

根據污染源調查統計資料，克孜勒蘇河喀什市段有6 個排污口及1 個吐曼河分支匯入口。由于吐曼河也是一條流經喀什市的河流，其污染源也是以生活污染物為主，因此將其歸為生活污染源。各排污口的詳細內容見表1。根據對各區域中污染源排放調查的信息，可大致確定各主要排污口的納污范圍，如圖1所示。

表1 排污口位置及納污區域面積與入河距離

圖1 克孜勒蘇河排污口納污范圍劃分示意圖

2.2 克孜勒蘇喀什市段污染物入河量估算

根據污染源調查資料，采用距離法對研究區域進行污染物入河量的估算，結果見表2。

表2 克孜勒蘇河喀什市段污染物入河量

由表2可知，污水處理廠總排口排放污染物最多，其中COD 排放量占研究區域總排放量的63.62%，年排放量達到1 927.21 t;NH3-N 排放量占研究區域總排放量的82.99%，年排放量達到560.64 t;TN 排放量占研究區域總排放量的79.50%，年排放量達到931.48 t;TP 排放量占研究區域總排放量的61.05%，年排放量達到31.83 t。其次為豆腐廠總排口污染物排放量，其中COD 排放量占研究區域總排放量的34.46%，年排放量達到1 044.00 t;NH3-N 排放量占總排放量的16.79%，年排放量達到113.44 t;TN 排放量占總排放量的20.28%，年排放量達到237.61 t;TP 排放量占總排放量的36.98%，年排放量達到19.82 t。由以上數據分析可知，污水處理廠及豆腐廠總排口的COD 排放量占研究區域的98.08%，年排放量為2 971.21 t;NH3-N 排放量占總排放量的99.78%，年排放量達到674.10 t;TN排放量占總排放量的99.78%，年排放量達到1 169.39 t;TP 排放量占總排放量的98.03%，年排放量達到51.65 t。因此，克孜勒蘇河流經喀什市的主要污染物是來自污水處理廠總排口及豆腐廠總排口排放的污染物。

喀什市污水處理廠占地8.29 hm2，采用國內先進的A2/O 處理工藝，目前污水日均處理能力為6.63 ×104m3，處理后出水達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B標準。克孜勒蘇河是自治區確定的重點流域，根據國家環保部2006年5月8日發布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)修改單中，城鎮污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時，執行一級A 標準。因此，污水處理廠處理后的排水不能直接排入河道。依據“收集—處理—回收—再利用”運行模式，規劃引入下游戈壁荒灘，作為生態防風林灌溉用水。但由于種種原因目前的引水灌溉工程仍處于建設中，污水處理廠的排水只能排入附近的、多年以前使用的氧化塘中儲存，因氧化塘容量的有限性及多年沒有清淤與維護，使儲水溢出流入克孜勒蘇河后成為該河的主要污染源，并造成二次污染，嚴重影響了克孜勒蘇河的水質，也是導致該河水質由III 類變為劣V 類的重要原因。由此可見，盡快完成污水處理廠出水灌溉引水工程，既是污水處理效益得以發揮的重要途徑，又是解決克孜勒蘇河水質下降問題的一個重要措施。

沿河約15 個家庭作坊式豆腐生產廠，由于歷史原因，其生產范圍內無污水處理設施，生產污水未經處理就直接排入河道，成為克孜勒蘇河喀什河段的又一重要的污染源。由于豆腐生產廢水中含有大量的懸浮物和高濃度有機物，不能直接排入市政管網，為此，要解決豆腐生產廢水對河流水質的影響問題，應首先對生產廢水進行集中處理，達到市政管網允許的廢水濃度標準后再排入污水處理廠進行系統處理。

在目前的入河污染物中，農業污染物所占的比例很小，但隨著水稻種植、魚類養殖過程中農藥、化肥、飼料、添加劑等物質的大量使用，且這些物質中可能含有具有累積效應影響的重金屬，若直接排入河流中，將會對河流中的水生生物、河水水質及人類健康產生重大影響，因此，應嚴格控制河岸周圍農業種植和養殖過程中可能對水體產生污染的農用物質使用，減少對河流排放農業污染物。

2.3 克孜勒蘇河喀什市段不同污染源類型貢獻率分析

從圖2可以看出，按污染物來源性質分析，經過克孜勒蘇河喀什市段的受納污染物以生活污染源占第一位，4 種污染指標的貢獻率均超過60%，其中COD 貢獻率為63.94%，NH3-N 貢獻率為83.05%，TN 貢獻率為79.54%，TP 貢獻率為61.12%。貢獻率排在第二位的是工業源，其中COD 貢獻率為 35.91%，NH3-N 貢獻率為16.84%，TN 貢獻率為20.23%，TP 貢獻率為38.57%。不同類型的污染源中，生活源COD、NH3-N、TN、TP 的貢獻率分別是工業源的2、5、4、1.6 倍。農業源的貢獻率均不到1%。因此，生活污染源是克孜勒蘇河喀什市段最主要的污染源，其次是工業源。農業源目前對克孜勒蘇河喀什市段的水質貢獻率很小。

圖2 各污染源貢獻率圖

按污染物排放形式分析，克孜勒蘇河喀什市段的點源COD 排放量占總排放量的99.78%，NH3-N占99.88%，TN 占99.87%，TP 占98.65%。因此，點源排放是克孜勒蘇河喀什市段污染物排放的主要形式。

由以上分析可知，克孜勒蘇河喀什市段污染源應重點治理點源污染物排放。在減少排放量的同時，也可采用離岸排放的方式，利用河水的推流、稀釋作用，緩解局部污水濃度過高而產生的污染問題。同時，應采取有效措施，對處理后的生活廢水進行再利用，提高區域水資源的利用率。

3 結論

1)根據污染源調查數據，采用距離法估算入河污染物量，結果表明:克孜勒蘇河喀什段主要污染物排放源為污水處理廠和豆腐廠總排口，污水處理廠的COD、NH3-N、TN、TP 排放量分別占研究區域污染物總排放量的63.62%、82.99%、79.50%、61.05%，各污染物排放量均排第一位;豆腐廠排放口的COD、NH3-N、TN、TP 排放量分別占研究區域污染物總排放量的 34.46%、16.79%、20.28%、36.98%，排在第二位;污水處理廠和豆腐廠總排口各指標排放量之和均超過區域總排放量的98%以上。

2)生活源和工業源是目前影響克孜勒蘇河喀什市段水質質量的主要污染源類型，其中排在第一位的是生活源，COD、NH3-N、TN、TP 的貢獻率分別為63.94%、83.05%、79.54%、61.12%;排在第二位的是工業源，COD、NH3-N、TN、TP 的貢獻率分別為 35.91%、16.84%、20.23%、38.57%。不同類型的污染源中，生活源COD、NH3-N、TN、TP 的貢獻率分別是工業源的2、5、4、1.6 倍。農業源的4 項指標貢獻率均小于1%，對克孜勒蘇河喀什市段的水質影響很小。

3)從污染物排放類型來看，點源排放是克孜勒蘇河喀什段的主要類型，其中COD、NH3-N、TN、TP 的貢獻率分別為99.78%、99.88%、99.87%、98.65%。因此，改善克孜勒蘇河喀什市段水質的關鍵是對污水處理廠及豆腐廠總排口的污水治理及減排。

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