吳瑤潔，于 霞，陳夢瑜

（貴州大學 喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治教育部重點試驗室，貴州 貴陽 550003）

環(huán)境監(jiān)測

清水江流域福泉市段水體主要污染指標評價研究

吳瑤潔，于 霞，陳夢瑜

（貴州大學 喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治教育部重點試驗室，貴州 貴陽 550003）

對2012年清水江流域福泉市段10個監(jiān)控斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明：10個斷面的TP污染最為嚴重，存在嚴重超標情況；通過相關(guān)性分析，氟化物、TP和NH3-N三者呈極顯著相關(guān)關(guān)系，具有同一來源；根據(jù)綜合污染負荷指數(shù)可知，高坪河、市化肥廠、川恒公司排口上游、黑塘橋、越都取水口5個斷面能夠達到III類水質(zhì)的要求；根據(jù)Tomlinson污染負荷指數(shù)法，可判斷福泉市水體整體處于中等污染水平。

污染；綜合水質(zhì)標識指數(shù)法；Tomlinson污染負荷指數(shù)法

福泉市位于清水江流域的上游地區(qū)，總面積1 688 km2，現(xiàn)有人口32萬，是貴州省經(jīng)濟發(fā)展的黃金地帶，福泉境內(nèi)有大量的化肥廠、磷肥廠、磷酸鹽廠以及磷礦等大型重工業(yè)企業(yè)。自2000年以來，清水江流域?qū)掖伟l(fā)生污染事故，主要體現(xiàn)在氟、磷超標的頻率和濃度都逐年上升，不僅影響了其水體功能，對出境斷面的水質(zhì)也帶來了影響，主要污染通過重安江和巴拉河支流輸入[1]。上游支流重安江水體TP和氟化物嚴重超標，下游三板溪水庫水質(zhì)發(fā)生富營養(yǎng)化，清水江流域水環(huán)境受到嚴重污染[2]。水體污染尤其是TP、NH3-N的污染容易造成水體富營養(yǎng)化，影響水生動植物的生存，污染的水體也將通過飲用水和洗浴等途徑對人體健康產(chǎn)生影響，同時對生態(tài)安全產(chǎn)生巨大威脅。

近年來，關(guān)于清水江流域的研究較多，如代應(yīng)貴等[3，4]對清水江的魚類及生態(tài)類型進行了探索；沈文嘉[5，6]對清水江流域林業(yè)經(jīng)濟與社會變遷進行了研究；賴炯萍[7]對清水江流域水污染的綜合治理經(jīng)濟效益進行了計算；伍明群[8]對清水江流域氟化物隨季節(jié)的變化作了研究，并提出了相應(yīng)的防治對策；段然等[1]對清水江2006—2011年6年的TP、NH3-N和氟化物的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，評價了清水江水質(zhì)狀況和水質(zhì)變化趨勢。尚未有學者針對清水江流域的福泉市段單獨進行研究探索，本次研究重在了解福泉市水質(zhì)現(xiàn)狀以及現(xiàn)在的污染水平，以期為福泉市的水體現(xiàn)狀提供基礎(chǔ)研究，為政府部門科學制定清水江流域水體保護政策提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

清水江上游的福泉市，別名“磷都”，地處東經(jīng)107°14'24"～107°45'35"，北緯26°32'28"～27° 02'23"，位于貴州省中部地帶，該地含有世界罕見的高品位磷礦資源，素有“亞洲磷都”的美譽。其中，含有磷、煤、鐵、鉛、鋅、重晶石、硅土、耐火粘土、大理石、高嶺土、油頁巖、汞等20多種礦產(chǎn)，這些資源在促進磷礦廠、磷化肥、磷化工等工業(yè)企業(yè)突飛猛進發(fā)展的同時，也使得清水江流域的生態(tài)環(huán)境受到不同程度的污染。

2 材料與方法

2.1 監(jiān)測斷面分布

為了對重點污染源進行有效監(jiān)督，在清水江流域福泉境內(nèi)設(shè)置10個斷面進行監(jiān)測，分別為高坪河、福泉市化肥廠、貴州川恒化工有限責任公司排水口上游和下游、黑糖橋、吳家橋、越都取水口、五里橋、鴨草壩、羊昌河。

2.2 監(jiān)測項目及方法

各斷面監(jiān)測項目為：pH值、氟化物、TP、 NH3-N、COD，采樣及監(jiān)測方法按SL 219-98《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》標準執(zhí)行。

2.3 評價模型

2.3.1 綜合水質(zhì)標識指數(shù)法

徐祖信[9]的單因子水質(zhì)標識指數(shù)法，首先要得到單因子水質(zhì)標識指數(shù)Pi，Pi表示為：

式中：X1表示第i項水質(zhì)類別；X2代表監(jiān)測數(shù)據(jù)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間中所處的位置；X3代表水質(zhì)類別與功能區(qū)劃設(shè)定類別的比較結(jié)果，視評價指標的污染程度，為一位或兩位有效數(shù)字。

徐祖信還提出了可以完整表達河流總體綜合水質(zhì)信息的綜合水質(zhì)標識指數(shù)法Iwq[10]。

其中，X1為河流總體的綜合水質(zhì)類別；X2為綜合水質(zhì)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間內(nèi)所處位置；X3為參與綜合水質(zhì)評價的水質(zhì)指標中，劣于水環(huán)境功能區(qū)目標的單項指標個數(shù)；X4為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的比較結(jié)果。

該方法解決了劣V類水質(zhì)的連續(xù)性描述問題，能夠?qū)α覸類水進行科學合理的定性與定量評價[11]。綜合水質(zhì)類別等級見表1。

表1 基于綜合水質(zhì)標識指數(shù)的綜合水質(zhì)級別判定

2.3.2 英國Tomlinson污染負荷指數(shù)法

Tomlinson污染負荷指數(shù)法[12]可準確判斷整個區(qū)域的污染程度，具體如下：

首先根據(jù)某一點的實測值，進行最高污染物系數(shù)（CF）計算：

CFi為元素i的最高污染系數(shù)；Ci為實測值；Bi為元素i的評價標準、基線值或背景值。

某一點的污染負荷指數(shù)（PLIsite） 為：

m為參加評價的元素個數(shù)。

某一區(qū)域的污染負荷指數(shù)（PLIzone） 為：

n為樣點數(shù)。

為了對水體污染強度進行確定，現(xiàn)有英國Tomlinson污染負荷指數(shù)的污染分級標準，共分為四級，即PLI＜1.0，為無污染；1.0≤PLI＜2.0，為中等污染；2.0≤PLI＜3.0，為強污染；PLI≥3.0，為極強污染。

3 結(jié)果與分析

3.1 福泉段水體污染物的相關(guān)性分析

Pearson相關(guān)系數(shù)可以用來分析污染物濃度之間的相關(guān)程度，根據(jù)相關(guān)程度可判斷各污染物間是否可能具有相似的污染來源。本次研究污染物之間的相關(guān)系數(shù)見表4。由表4可知，福泉段水體中各污染物之間兩兩相關(guān)，其中pH與TP、pH與氟化物、pH與NH3-N呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)關(guān)系為r（pH，TP）=-0.672，r（pH，氟化物）=-0.728，r（pH，NH3-N）=-0.706，表明pH與此三種污染物不具有同源性；TP與氟化物、氟化物與NH3-N呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，r（TP，氟化物）= 0.823，r（氟化物，NH3-N）=0.852，說明TP與氟化物、氟化物與NH3-N具有同源性；TP與NH3-N呈顯著正相關(guān)關(guān)系，r（TP，NH3-N）=0.527，由此可以推斷TP、NH3-N與氟化物三者具有同一來源。

表2 污染物相關(guān)性分析

3.2 福泉段水質(zhì)空間變化特征

根據(jù)2012年清水江流域福泉境內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)年均值，得到pH、TP濃度、氟化物濃度、NH3-N濃度和COD濃度的空間變化圖，如圖1所示。

各監(jiān)測斷面pH值處于7.85~8.53之間，較為平緩，沒有明顯波動。

TP濃度變化幅度較大，在高坪河、川恒公司排口上游、川恒公司排口下游、吳家橋、五里橋、鴨草壩、羊昌河6處均超出III類水體對TP的要求，尤其川恒公司排口下游TP濃度超出III類水TP濃度的158倍，污染嚴重，只有黑塘橋處最好，TP濃度為0.05 mg/L。

圖1 清水江流域福泉境內(nèi)各斷面污染物指標濃度變化

高坪河、市化肥廠、黑塘橋、越都取水口4個監(jiān)測斷面處氟化物含量符合規(guī)定標準，其他6處氟化物濃度超標，其中吳家橋超標9倍多。

高坪河、市化肥廠、川恒公司排口上游和下游、黑塘橋、越都取水口、五里橋7處斷面NH3-N濃度符合規(guī)定濃度，吳家橋、鴨草壩、羊昌河NH3-N濃度超標，其中吳家橋超標11倍。

10處斷面的COD濃度介于7.42~9.55 mg/L之間，滿足I類水體標準中對COD的要求。

表3 綜合標識指數(shù)法評價結(jié)果

3.3 綜合水質(zhì)標識指數(shù)法評價

通過徐祖信[9，10]的單因子標識指數(shù)法和綜合標識指數(shù)法計算得到清水江流域福泉段水體當中總磷、氟化物、氨氮以及COD的單因子水質(zhì)標識指數(shù)和綜合標識指數(shù)，并根據(jù)評判標準得出綜合水質(zhì)級別，具體數(shù)據(jù)見表3。

3.3.1 單項指標評價評價

由表4可知，黑塘橋、越都取水口兩處斷面4項指標全部合格，水質(zhì)良好；高坪河、市化肥廠、川恒公司排口上游此3處斷面存在TP超標，其他單項指標未超標；川恒公司排口下游斷面存在TP、NH3-N超標；吳家橋斷面存在TP、氟化物、NH3-N超標；五里橋斷面TP、NH3-N超標；鴨草壩和羊昌河斷面TP、氟化物、NH3-N超標。從10處斷面監(jiān)測結(jié)果來看，TP超標明顯且嚴重，氟化物、NH3-N和COD存在個別斷面超標現(xiàn)象，因此TP污染治理為福泉市水體治理首要任務(wù)。

3.3.2 綜合水質(zhì)評價

總體來講，高坪河、市化肥廠、川恒公司排口上游、黑塘橋、越都取水口5處斷面都滿足III類水的要求，黑塘橋、越都取水口能達到I類水質(zhì)的要求；川恒公司排口下游、吳家橋、鴨草壩、羊昌河屬劣V類并黑臭水體，污染嚴重。

川恒公司排口下游、吳家橋、鴨草壩、羊昌河4個斷面處水質(zhì)綜合標識指數(shù)較高，主要受監(jiān)測工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)活動對水質(zhì)的影響。由黑塘橋（對照）和越都取水口兩處的數(shù)據(jù)對照來看，該處的幾家企業(yè)對水體造成了嚴重的污染，超出了水體的自凈能力。因此企業(yè)渣場滲漏和污水排放是水體污染主要來源，限制和控制企業(yè)渣場滲漏和污水排放，是福泉市水體管理的重要措施。

3.4 Tomlinson污染負荷指數(shù)法評價

由于pH值無量綱，且滿足6~9的范圍內(nèi)，此處不進行評價。

由表4可知10個監(jiān)測斷面污染負荷依次為吳家橋＞羊昌河＞鴨草壩＞川恒公司排口下游＞五里橋＞川恒公司排口上游＞高坪河＞市化肥廠＞越都取水口＞黑塘橋。高坪河、市化肥廠、創(chuàng)恒公司排口上游、黑塘橋、越都取水口5個斷面為無污染；五里橋斷面為中度污染；川恒公司排口下游、吳家橋、鴨草壩、羊昌河4個斷面存在極強污染。

表4 4種污染物的污染指數(shù)及污染程度統(tǒng)計

福泉市綜合污染負荷指數(shù)介于1~2之間，屬于中度污染。

4 結(jié)論

（1）通過對清水江流域福泉市10個監(jiān)測斷面的水質(zhì)數(shù)據(jù)分析，污染物濃度空間分布上具有明顯差異性，在川恒公司排口下游、吳家橋、鴨草壩、羊昌河4處監(jiān)測點時污染物濃度呈現(xiàn)明顯上升的趨勢，可推斷為受周圍工業(yè)企業(yè)影響較大。尤其是川恒公司排口下游、吳家橋、羊昌河三處TP濃度異常高，因而推斷福泉市TP污染嚴重，應(yīng)該重點進行控制。

（2）根據(jù)相關(guān)性分析可知，福泉市水體中pH值與氟化物、NH3-N、TP之間不具有同源性；氟化物和TP、NH3-N之間具有同源性；COD與pH、TP、氟化物、NH3-N都沒有相關(guān)性。

（3）通過單項水質(zhì)標識指數(shù)法和綜合水質(zhì)標識指數(shù)法計算可知，黑塘橋、越都取水口兩處斷面4項指標全部合格，而其他8處均存在污染超標現(xiàn)象，其中磷超標最為明顯，氟化物和NH3-N也存在一定程度的超標，雖程度低于磷的影響，但也不容忽視。川恒公司排口下游、吳家橋、鴨草壩、羊昌河4處監(jiān)測斷面綜合水質(zhì)級別為劣V類并黑臭級別。

（4） 根據(jù)Tomlinson污染負荷指數(shù)法計算，10個監(jiān)測斷面污染負荷指數(shù)從大到小依次為：吳家橋＞羊昌河＞鴨草壩＞川恒公司排口上游＞五里橋＞川恒公司排口上游＞高坪河＞市化肥廠＞越都取水口＞黑塘橋，整個區(qū)域處于中等污染水平。

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（編輯：程 ?。?/p>

An Assessment of Major Pollution Indicators of Fuquan City Section in Qingshui Jiang River Basin

Wu Yaojie,Yu Xia,Chen Mengyu
（Key Laboratory of Karst Environment and Geohazard Prevention,Ministry of Education,Guizhou University, Guiyang Guizhou 550003,China）

Analyzed the data of 10 monitoring sections of Fuquan city in Qingshui Jiang river basin,the results showed that the concentration of total phosphorus was exceeded.By correlation analysis，the content of fluoride，TP and NH3-N showed significant correlation.According to Water Quality Identification Index，Gaoping river,municipal fertilizer plant,Chuanheng upstream discharge port，Heitang bridge，Yuedu water intake 5 sections were able to meet Class III water quality.According to Tomlinson pollution load index,Fuquan water was in the middle pollution levels.

pollution；Water Quality Identification Index；Tomlinson pollution load index

X832

A

1008-813X（2015）02-0056-05

10.13358 /j.issn.1008-813x.2015.02.16

2014-09-30

貴州省科技廳重點實驗室建設(shè)項目《人類活動驅(qū)動下典型喀斯特流域生態(tài)環(huán)境效應(yīng)與管理模式研究》（黔科合計Z字[2012]4012）

吳瑤潔（1987-），女，貴州黎平人，貴州大學環(huán)境工程專業(yè)碩士研究生在讀，主要從事環(huán)境污染與控制方面的研究工作。