2012—2014年蠻河中上游水體污染時空變化研究

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監測結果的聚類分析，探討了蠻河流域河流污染時空變化的原因和特點。結果表明，蠻河水質總體呈好轉趨勢，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，各污染指標均表現出明顯的季節波動。上游朱市斷面水質狀況要好于中游孔灣斷面，主要是由兩地的工農業結構和規模上的差異導致。

關鍵詞蠻河；水質；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

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

河流水質變化是自然因素和人類社會活動綜合作用的結果，不僅反映了流域內自然環境的變化，如氣候、水文、地質等要素，也反映了社會經濟發展、人類生產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出復雜的時空變化[2-4]。

蠻河是漢江的支流之一，流經保康、南漳、宜城、鐘祥等縣市，是沿岸人民生產生活用水的重要來源，對其水質的監測和分析，有助于河流的綜合治理及流域相關城市制定合理的經濟發展規劃。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。

1研究區概況與研究方法

1.1蠻河流域概況

蠻河是漢江的重要支流，全長187.5 km，發源于保康縣與南漳縣交界處，流經南漳、宜城，至鐘祥市轉斗鎮小河口匯入漢江，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生活水源，其中包括約4.13萬hm2農田的灌溉水源，另一方面蠻河也接納沿岸城市的工業和生活廢水排入。

1.2研究方法

根據實地考察，在蠻河設置了

朱市和孔灣2個監測斷面，分別距離蠻河河口47和35 km（圖1）。

監測指標主要包括：溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數、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、揮發酚、石油類、陰離子表面活性劑17個指標。監測時段為2012—2014年（陰離子表面活性劑監測時段為2013—2014年），每月監測1次（CODCr為2012年每2個月監測1次，2013—2014年每月1次），2014年2月樣品缺失，無數據。

水質評價依據是《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）中的水質類型標準，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評價標準對比來判斷該項目的水質類型[5]。對2013—2014年監測記錄進行聚類分析（為保證參與分析的各指標樣品數量一致，未選取2012年數據），其基本原理是根據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結果與分析

2.1蠻河水質總體情況

根據GB 3838—2002《地表水環境質量標準》，2012—2014年蠻河朱市斷面和孔灣斷面水質污染總體上較嚴重，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，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蠻河水質的時空變化

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

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個監測斷面的高錳酸鹽指數變化在Ⅱ～Ⅴ類，孔灣斷面的污染程度和高污染月份數均高于朱市斷面，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、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蠻河水質時空變化原因

朱市斷面位于蠻河上游南漳縣，據2014年湖北省環保部門統計，區域內主要污染物來源包括：工業污染企業8家，畜禽養殖企業106家，生活污水排放量1 549.6萬t，農業廢水排放量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年區域內主要污染物來源包括：工業污染企業20家，畜禽養殖企業351家，生活污水排放量為2 122.4萬t，農業廢水排放量3 837.1萬t。可見，由于宜城市的城市規模、工、農、養殖業都大于南漳市，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；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、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生產廢水和周邊居民生活污水排放；高錳酸鹽指數、氨氮、BOD5主要來自化肥相關的工業企業廢水排放。孔灣斷面的氨氮、BOD5主要源自宜城市大雁、雷河工業園區企業污水及居民生活污水排放，其中大雁工業園區湖北新楚鐘肥業有限公司、楚天化纖有限公司等工業企業均有大量含氨氮廢水排放；高錳酸鹽指數、CODCr污染也主要來自大雁、雷河工業園區其他類型的工業企業廢水排放；總磷的來源主要與周邊城鎮居民生活污水及工業廢水排放有關。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，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。2014年蠻河中上游水體質量好轉，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有一定程度的好轉。

3結論

總體上看，2012—2014年蠻河中上游南漳至宜城段水質都存在超標現象，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年蠻河水質有所好轉，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模、農業和畜禽養殖規模及工業結構上存在明顯差異，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。兩地應根據該地的實際情況有針對性地制定河流水資源保護和開發規劃，促進蠻河流域城鎮的經濟和水生態環境可持續發展，保障南水北調中線工程的生態安全。

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