石河子市水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

楊香林 李維軍

(新疆石河子市環(huán)境監(jiān)測站，新疆 石河子 832000)

石河子地表水環(huán)境質(zhì)量狀況總體較好，河流瑪納斯河肯斯瓦特斷面、瑪納斯電廠斷面類別屬Ⅱ類水質(zhì)；蘑菇湖水庫水質(zhì)類別屬劣V類，水質(zhì)狀況為重度污染，水質(zhì)富營養(yǎng)程度為重度富營養(yǎng)；大泉溝水庫水質(zhì)類別屬IV類，水質(zhì)狀況輕度污染，水質(zhì)富營養(yǎng)程度為中營養(yǎng)；夾河子水庫水質(zhì)類別屬Ⅲ類水質(zhì)，水質(zhì)狀況為良，營養(yǎng)狀況屬中營養(yǎng)。城市集中式飲用水屬Ⅱ類水質(zhì)。

1 水環(huán)境現(xiàn)狀評述

1.1 地表水

1.1.1 監(jiān)測結(jié)果評述

1.1.1.1 瑪納斯河

瑪納斯河是石河子市賴以生存的重要水源地，其水質(zhì)質(zhì)量好壞直接影響石河子市的經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的質(zhì)量[2]。瑪納斯河流的肯斯瓦特和瑪納斯電廠斷面屬性分別為背景和控制，作為國控河流，實施月監(jiān)測。2019年對該2個斷面分別進行了12次監(jiān)測。

監(jiān)測結(jié)果顯示，肯斯瓦特斷面水質(zhì)類別為Ⅱ類，各項指標均未超標，監(jiān)測項目達標率100%；瑪納斯電廠水質(zhì)類別為Ⅱ類，各項指標均未超標，監(jiān)測項目達標率100%。

1.1.1.2 蘑菇湖水庫

蘑菇湖水庫地處瑪納斯河西岸，位于石河子市以北約18km處，建成于1958年，是墾區(qū)內(nèi)最大的一座天然洼地型人工內(nèi)陸平原水庫。水庫設計庫容1.8億m3，有效庫容1.4億m3，水庫占地面積36km2，設計蓄水面積31.2km2，年調(diào)節(jié)水量為2.2億m3，水源主要為瑪納斯河水、泉水及機井水、沙灣河水、城市廢水。灌溉墾區(qū)下野地6個團場和沙灣縣3個鄉(xiāng)土地，設計灌溉面積約267km2，具有養(yǎng)殖、農(nóng)灌和部分牲畜飲用3大功能，在墾區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用[1]。

根據(jù)水庫特點，布設5個監(jiān)測點位，即進水區(qū)、出水區(qū)、中心區(qū)、淺水區(qū)、岸邊區(qū)，進行了豐、枯2個水期的監(jiān)測，1次/水期。

監(jiān)測結(jié)果顯示，2019年蘑菇湖水庫為劣V類，有3項指標超標，主要污染物為總磷、總氮、生化需氧量，分別超標8.3倍、2.8倍和1.0倍。

1.1.1.3 大泉溝水庫

大泉溝水庫坐落在石河子市下游正北約16km處。建于1955年8月，設計庫容8000萬m3，實際庫容4000萬m3，年調(diào)節(jié)水量約為8000萬m3，水庫占地面積11km2，豐水期水面面積9km2，枯水期水面積5km2。水庫水域功能為養(yǎng)殖、灌溉、旅游和景觀等多種功能。

根據(jù)水庫特點，布設5個監(jiān)測點位，即進水區(qū)、出水區(qū)、中心區(qū)、淺水區(qū)、岸邊區(qū)。2019年對該水庫進行了豐、枯2個水期的監(jiān)測，1次/水期。

監(jiān)測結(jié)果顯示，大泉溝水庫水質(zhì)類別為IV類，除總磷外其它項目均達到Ⅲ類水質(zhì)標準。

1.1.1.4 夾河子水庫

夾河子水庫坐落在石河子市下游北偏東約15km瑪納斯河的二條支流匯合處的河床上，是瑪納斯河中下游河床中的一座平原攔河型水庫。水庫占地面積20km2，豐水期水面積14km2，枯水期水面積8km2，最大蓄水高程為398.72m，最大入庫流量是146.88m3·s-1，匯水面積14.0km2。水庫的水源主要為夏季攔蓄的多余洪水、瑪納斯河本身的冬季泉水[3]，該庫有東南、西北2個放水閘。水庫水域功能為蓄洪灌溉，可分別調(diào)劑灌溉下野地和莫索灣2大灌區(qū)耕地，是石河子地區(qū)調(diào)劑庫容之一。

根據(jù)水庫特點，布設2個監(jiān)測點位，即南閘口、北閘口各設1個監(jiān)測點位。2019年對該2個點位進行了豐、枯2個水期的監(jiān)測，1次/水期。

監(jiān)測結(jié)果顯示，夾河子水庫水質(zhì)類別為Ⅲ類，各項監(jiān)測指標年均值均未超標，監(jiān)測項目達標率100%。

1.2 地下水

1.2.1 監(jiān)測結(jié)果評述

石河子市城市供水全部采自地下水，石河子市自來水廠，位于石河子市43號小區(qū)內(nèi)，占地約0.087km2，日供水量3萬m3。根據(jù)《自治區(qū)水環(huán)境監(jiān)測方案》實施方案，城鎮(zhèn)集中飲用地下水源在進入自來水廠前匯水區(qū)布設1個點位，2019年對該斷面進行了1次·0.5a-1的監(jiān)測。

監(jiān)測結(jié)果顯示,2019年石河子市地下水所有監(jiān)測項目均未超標，石河子市地下水達標率100%。全年水質(zhì)大部分項目處在Ⅰ類水質(zhì)級別，占81.8%，處在Ⅱ類水質(zhì)級別的是硝酸鹽氮、硫酸鹽、總硬度和溶解性總固體占18.2%。

2 現(xiàn)狀評價

2.1 地表水評價

2.1.1 評價方法

2.1.1.1 平均水質(zhì)類別法[2]

評價數(shù)據(jù)：采用各項目監(jiān)測數(shù)據(jù)的年均值，即以各監(jiān)測斷面、垂線、點位的全年各項目監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值進行水質(zhì)類別評價、超標倍數(shù)計算和主要污染項目的確定。

監(jiān)測斷面、垂線、點位的水質(zhì)類別評價：采用單因子評價法，即以監(jiān)測斷面、垂線、點位的水質(zhì)項目中污染最重的項目所達到的水質(zhì)類別作為該斷面、垂線、點位的水質(zhì)類別。

湖庫水質(zhì)類別的確定：將湖(庫)各個垂線的各監(jiān)測項目的年均值進行算術平均，其中污染最重的項目所達到的水質(zhì)類別即為該湖(庫)的水質(zhì)類別。級別標準見表1。

表1 斷面水質(zhì)評價

水質(zhì)評價指標：《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)表1中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21項指標。水溫、總氮、糞大腸菌群作為參考指標單獨評價(河流總氮除外)。

主要污染項目的確定：將水質(zhì)超過Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類標準值的項目按超標倍數(shù)大小排列，取超標倍數(shù)最大的前3項為主要污染項目。

2.1.1.2 富營養(yǎng)化程度(綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù))

評價指標：葉綠素a、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數(shù)。

計算公式：

式中，TLI(Σ)為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關權重；TLI(j)為代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

中國湖泊(水庫)的chla與其它參數(shù)之間的相關關系rij2及rij見表2。

表2 中國湖泊(水庫)部分參數(shù)chla的相關關系及rij

各項目營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式：

TLI(chla)=10(2.5+1.086lnchla)

TLI(TP)=10(9.436+1.624lnTP)

TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)

TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD)

TLI(CODMn)=10(0.109+2.661lnCODMn)

式中，chla單位為mg·m-3；SD單位為m；其它指標單位均為mg·L-1。

水質(zhì)比較方法：采用各類水質(zhì)類別比例(%)及其相對變化來反映全區(qū)同類監(jiān)測水體整體水質(zhì)狀況及相對上一年度的變化。

2.1.2 評價標準

河流、湖庫水質(zhì)評價標準執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)，瑪納斯河肯斯瓦特斷面執(zhí)行Ⅱ類，瑪納斯河瑪納斯電廠斷面[4]、大泉溝水庫、夾河子水庫及農(nóng)排渠執(zhí)行Ⅲ類，蘑菇湖水庫執(zhí)行Ⅳ類。湖泊營養(yǎng)狀態(tài)分級見表3，水質(zhì)評價標準見表4。

表3 湖泊營養(yǎng)狀態(tài)分級表

表4 水質(zhì)評價標準

2.1.3 評價結(jié)果

2.1.3.1 瑪納斯河

水質(zhì)定性評價：2019年，肯斯瓦特斷面、瑪納斯電廠斷面各項監(jiān)測指標年均值均未超標，水質(zhì)類別均為Ⅱ類，水質(zhì)狀況優(yōu)[5]。

2.1.3.2 蘑菇湖水庫

水質(zhì)定性評價：2019年蘑菇湖水庫為劣V類，有4項指標超標，主要污染物為總磷、總氮、生化需氧量，分別超標8.3、2.8和1.0倍[5]。

污染程度評價：評價指標中Ⅰ～Ⅳ水質(zhì)類別達到81.0%，劣Ⅴ類為19.0%。

2.1.3.3 大泉溝水庫

水質(zhì)定性評價：大泉溝水庫水質(zhì)類別為Ⅳ類，除總磷外監(jiān)測項目都達到Ⅲ類。

污染程度評價：各項監(jiān)測指標中Ⅰ～Ⅲ水質(zhì)類別達到95.2%。

2.1.3.4 夾河子水庫

水質(zhì)定性評價：夾河子水庫水質(zhì)類別為Ⅲ類，水質(zhì)良。各項監(jiān)測指標年均值均未超標，監(jiān)測項目達標率100%。

污染程度評價：夾河子水庫評價指標中Ⅰ～Ⅱ水質(zhì)類別達到95.2%。

2.1.3.5 水庫富營養(yǎng)化程度

從表5可知，大泉溝水庫營養(yǎng)狀態(tài)為輕度富營養(yǎng)水體，蘑菇湖水庫為重度富營養(yǎng)水體，夾河子水庫為貧營養(yǎng)水體。

表5 2019年水庫富營養(yǎng)化評價結(jié)果表

2.2 地下水

2.2.1 評價方法

加附注的評分法，評價公式：

F=[(F2平均+F2max)/2]1/2

F平均=∑Fi/n

式中，F(xiàn)平均為各單項組分評分Fi的平均值；Fmax為單項組分評價分值Fi中的最大值；n為項數(shù)。

根據(jù)F值，按表7、表8規(guī)定劃分地下水質(zhì)量級別，再將細菌學指標評價類別注在級別定名之后，如“優(yōu)良(Ⅱ類)”、“較好(Ⅲ類)”。

表6 城市集中式飲用水地下水源地水質(zhì)評價項目及其標準值

表7 單組評價分值表

表8 地下水環(huán)境質(zhì)量級別

2.2.2 評價標準

城市集中式飲用水地下水源地水質(zhì)評價項目為22項，評價標準執(zhí)行《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-2017)，具體評價項目及其對應的Ⅲ類標準限值見表7。

2.2.3 評價結(jié)果

石河子市地下水水質(zhì)評價指數(shù)0.71，屬Ⅱ類優(yōu)良水質(zhì)。集中式飲用水源地全年水質(zhì)優(yōu)于Ⅰ類水質(zhì)級別項目占81.8%，處在Ⅱ類水質(zhì)級別的是硝酸鹽氮、硫酸鹽、總硬度、溶解性總固體。

3 小結(jié)

3.1 瑪納斯河

2019年，瑪納斯河各項指標年均值均未超標。豐水期水質(zhì)劣于枯水期。瑪納斯河肯斯瓦特斷面、瑪納斯電廠控制斷面水質(zhì)類別均為Ⅱ類，水質(zhì)狀況為優(yōu)。

3.2 蘑菇湖水庫

2019年，蘑菇湖水庫水質(zhì)類別屬劣V類，為重度污染，主要污染物為總磷、總氮、生化需氧量。蘑菇湖水庫營養(yǎng)化狀態(tài)為重度富營養(yǎng)水體。

3.3 大泉溝水庫

2019年，大泉溝水庫水質(zhì)類別評價屬于Ⅳ類水質(zhì)，水質(zhì)狀況為輕度污染。大泉溝水庫營養(yǎng)狀態(tài)為中營養(yǎng)水體。

3.4 夾河子水庫

夾河子水庫水質(zhì)各項指標均值未超過Ⅲ類水質(zhì)標準，屬Ⅲ類水質(zhì)，水質(zhì)狀況良。夾河子水庫營養(yǎng)狀態(tài)為中營養(yǎng)水體。

3.5 地下水

2019年，石河子市地下水所有監(jiān)測項目均未超標，地下水達標率100%。集中式飲用水源地全年水質(zhì)優(yōu)于Ⅰ類水質(zhì)級別項目81.8%。石河子城市集中式飲用水源地水質(zhì)評價指數(shù)0.71，水質(zhì)狀況保持穩(wěn)定，為Ⅱ類(優(yōu)良)水質(zhì)。