工業城市群地面水污染特征及治理對策研究

關鍵詞：工業城市群；水污染；特征；地面徑流；污染集聚

前言

隨著工業化加速，城市群興起伴隨地面水污染加劇，影響供水、農業與生態。工業廢水、生活污水及農業過量用肥用藥是主要污染源。研究工業城市群地面水污染特征及治理對策，對保障水資源安全、推動城市可持續發展至關重要。

文獻[3]提出在確定污染治理區域獲取污染源普查數據、流城水文數據和水質數據。運用SWAT（土壤和水評估工具）模型模擬水污染。但忽略氣候、植被類型等因素，使研究結果存在偏差。文獻[4]結合實地考察和統計分析方法分析水污染特征。但研究中需大量計算，使特征分析耗時較長。文獻[5]在確定研究區域后，獲取該地區歷史水質監測數據，引入內梅羅污染指數法、多元統計模型計算，得出水污染特征。并了解主要污染影響因素，提出治理措施。但是該方法特征分析結果較為片面。

此研究旨在深入探討工業城市群地面水污染的特征，分析其成因和影響，并在此基礎上提出有效的治理對策。通過文獻綜述、實地調查和實驗室分析等方法，將了解工業城市群地面水污染的現狀，掌握其污染物種類、濃度、分布等特征。結合國內外先進的治理技術和經驗，提出針對性的治理方案，以期為相關政府部門和企業提供決策參考。

1數據與方法

1.1研究區域

針對黃河流域上游的蘭西跨省工業城市群含41個縣／區，人口超1400萬，占甘青兩省44%，研究地面水污染特征及治理對策。該區域工業發達，工業增加值近1300億，占兩省經濟收入50%，尤以石油化工、金屬冶煉、裝備制造為支柱，但伴隨巨大經濟貢獻的是環境壓力激增，地面水污染問題日益嚴重。

蘭西城市群工業分布顯示，蘭州、西寧為工業高集聚區（核心區），白銀、臨夏、海東等地工業集聚較低，視為傳統農業區。研究水污染特征時，考慮到降水對水質變化影響顯著，如圖1所示城市群過去一年月平均降水量變化。

從圖1看出，研究區域一年中每月份都存在降雨，而6、7、8月份的降水明顯更多。后續地面水污染特征分析中，將降水量因素融入其中，以便得到真實的研究。根據研究區月平均降水量，分析暴雨強度，暴雨強度公式為式（1）：

1.2研究方法

在明確蘭西工業城市群的工業核心區和傳統農業區位置后，分別設置采樣點。采樣點的匯水區域見圖2。

采樣點設敞口容器自動收集地面徑流水樣，隨降雨延長污染降低。遵循“前密后疏”原則，定時采集并記錄時間，制樣品標簽。徑流系數公式為式（2）：

徑流系數選擇先參考歷史數據得平均系數，實地評估下滲、植被等，結合公式調整。利用GIS和SWMM等工具，輸入降雨、地形、土壤等參數求精確值。

參考水質監測結果，確定該地區存在多種工業和污染因素，選定幾種主要污染指標進行監測，方法見表1。

2工業城市群地面水污染特征研究結果

2.1地面水污染瞬時特征

在工業核心區采樣點和傳統農業區采樣點進行15次水質采樣，完成水污染監測后，得到污染指標的瞬時濃度，取污染物平均濃度、污染物濃度最大值和污染物濃度最小值，統計結果見表2。

表2所示，蘭西工業核心區pH最高8.5，COD、SS、NH4+-N等污染指標最大值均顯著高于傳統農業區。核心區污染指標的最小值、均值亦高于農業區。比對標準，COD、NH4+-N、Pb、Cr濃度超V類水標準。

2.2地面水污染歷時動態變化特征

在2023年4月20日，研究區域發生一場降雨，在降雨條件下觀察工業核心區和傳統農業區每項污染指標的參數變化，變化曲線見圖3。

圖3（a）顯示降雨持續90min，含雙峰。圖3（b-d）分析污染物濃度變化：工業核心區COD、SS濃度先升后降，農業區較低且變化小；NH4+-N、TP整體下降；Cu、Cr、Pb重金屬濃度隨降雨急降，因吸附于懸浮固體，隨雨量增而稀釋。

2.3地面水污染物初始沖刷效應特征

以4月20日的降雨事件為例，觀察隨著累計徑流量增長的累計污染物總量變化，地面水污染物初始沖刷效應特征見圖4。

由圖4可知，OD、SS等污染物在降雨初期的累計徑流量快速增長，表明初初期沖刷效應顯著。而重金屬Cu、Cr、Pb的徑流量增長平緩，因土壤穩定性不易沖刷。傳統農業區初期沖刷效應較弱。隨降雨強度增大，工業核心區沖刷效應更明顯。初期沖刷效應分析揭示污染物的沖刷特征，為水環境保護措施提供依據。

3研究結果討論

蘭西工業城市群研究顯示，工業核心區如蘭州、西寧等，COD、SS、NH4+-N、Cu、Cr、Pb等污染嚴重，濃度遠超傳統農業區，凸顯工業密集與水污染密集的正相關性。降雨時，COD、SS濃度隨降雨時長減少，重金屬及NH4+-N、TP變化不明顯但總體下降。初期沖刷效應顯著，重金屬沖刷尤強，工業區優于傳統區。建議控工業發展、設總量控制、增資金投入、速建治理設施，以優化治理效果。

4結束語

綜上所述，文章深入研究剖析了蘭西工業城市群地面水污染的特征，揭示了工業核心區與傳統農業區在污染物濃度及變化規律上的顯著差異，特別是COD、SS等常規污染物及Cu、Cr、Pb等重金屬污染物在降雨條件下的動態變化與初期沖刷效應。研究不僅確認了工業生產密集度與水污染程度之間的正相關關系，還通過數據分析為區域水環境治理提供科學依據。針對發現的污染問題，提出了包括控制工業發展規模、實施環境總量控制、加大資金投入及加快治理設施建設在內的多項治理對策。這些對策旨在從源頭上減少污染排放，強化環境監管，提升污染治理效率，以期實現工業發展與環境保護的雙贏。