塔金璐

(陜西地建土地綜合開發(fā)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075)

引言

石川河為渭河的重要支流，發(fā)源于銅川市焦坪北山和銅川市耀州區(qū)瑤曲鎮(zhèn)的北山，流經(jīng)富平縣、閻良區(qū)、臨潼區(qū)，于臨潼區(qū)的交口鎮(zhèn)匯入渭河，年徑流量2.15億m3，是重要的水力資源。然而，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展產(chǎn)生了大量不達標排放，城市生活污水和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥、農(nóng)藥也逐漸滲入河水形成污染。石川河水體存在氮磷等營養(yǎng)鹽超標，導(dǎo)致水體功能惡化，帶來環(huán)境健康隱患，嚴重影響沿岸城市的經(jīng)濟發(fā)展。

1 研究概況

富平石川河(城區(qū)段)綜合整治工程，位于富平縣城南荊山塬下，總占地面積約155.33hm2。本著“以人為本”的新型城鎮(zhèn)化建設(shè)理念，優(yōu)先打造富平城市流域生態(tài)環(huán)境，堅持系統(tǒng)修復(fù)、綜合整治、整體保護的原則，筑牢“山水林田湖草”生命共同體。其中，河道整治長度總計約5.2km，修建濱河道路約12km，打造園林景觀綠化約85萬m2。

2 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)石川河水系特征、自然環(huán)境條件，本研究的水樣分布在石川河綜合整治工程一期和二期的下游，共12個點，見圖1。河流樣品采集于5月，為該地區(qū)的枯水期，采集時間均為無雨天。

圖1 石川河綜合整治工程河道水樣位置示意圖

3 樣品分析

依據(jù)石川河水質(zhì)基本特征和《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)的水質(zhì)評價要求，本次水質(zhì)分析指標包括常規(guī)理化指標和重金屬元素2大類。其中，常規(guī)理化指標為pH、化學(xué)需氧量(COD)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)等。據(jù)河流重金屬特征，結(jié)合本次數(shù)據(jù)情況，選擇具有代表性的7種元素為重金屬評價指標，包括Cu、Pb、Zn、As、Hg、Cd。

3.1 河流水質(zhì)分析

對12件水質(zhì)樣品各指標數(shù)據(jù)進行基本統(tǒng)計特征分析，分析結(jié)果見表1。

表1 石川河綜合整治工程水質(zhì)指標(理化)對比表

河流的pH變化范圍為7.65～9.08，COD變化范圍為8.34～10.85mg·L-1，均大于標準值，特別是pH的變異系數(shù)均小于10%，說明各河流的pH和COD變化不大，數(shù)據(jù)分布相對較集中；氟化物含量較低，變化范圍為0.15～0.31mg·L-1，遠小于標準值；NH3-N含量變化范圍為1.13～1.99mg·L-1，鉻(六價)變化范圍為0.026～0.28mg·L-1，BOD5變化范圍為6.0～11.3mg·L-1，COD變化范圍為19～58mg·L-1,幾項均一定程度超出標準值；河流TP含量變化范圍為0.81～6.37mg·L-1，變異系數(shù)為67.53%，TN變化為0.02～2.64mg·L-1，變異系數(shù)為145.45%，反映了數(shù)據(jù)的高度離散性，受到了污染，且超標倍數(shù)較大，說明河段受人類活動影響較嚴重。

總體來看，河流的pH、COD、氟化物均未超標，TP、TN均超標較嚴重，其它幾項存在一定程度的超標現(xiàn)象。

河流的Cu、Pb、Zn、As、Se、Cd含量均未超出標準值范圍，見表2，其中Cu和Zn的變異系數(shù)較大(173.17%、130.95%)，反映了數(shù)據(jù)的較高離散性，含量分布受人類活動的影響較大；河流的Hg含量超出標準值，變化范圍為未檢出至0.36ug·L-1，變異系數(shù)65.5%，數(shù)據(jù)分布較集中，河水中Hg元素普遍受到了人類活動的影響。所以河流的重金屬超標現(xiàn)象不嚴重，僅Hg元素有超標現(xiàn)象。

表2 石川河綜合整治工程水質(zhì)指標(重金屬元素)對比表

3.2 河流水質(zhì)評價

3.2.1 水質(zhì)評價方法

本文采用單因子指數(shù)和內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)法進行評價。

單因子污染指數(shù)計算公式：

Pi=Ci/Si

(1)

式中，Pi為單因子指數(shù)；Ci為評價因子的實測值；Si為評價因子的評價標準值。

內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)法計算公式：

(2)

式中，P綜為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)(以下簡稱為“綜合污染指數(shù)”)；Pi為單項污染指數(shù)的平均值；Pimax為最大單項指標污染指數(shù)。

3.2.2 單因子指數(shù)評價

參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)，區(qū)內(nèi)的河流環(huán)境功能大部分為Ⅲ類區(qū)，主要為集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)，因此，本次評價采用其Ⅲ類標準值為評價標準，見表1，選取水質(zhì)指標等評價因子，依據(jù)公式(1)計算，得到河流單因子指數(shù)評價結(jié)果，見表3。

由表3和圖1綜合分析可知：氟化物，各樣品均未超標；氨氮，河流樣品全部超標，整體屬于IV-V類水范圍；鉻(六價)，除樣品2-上高達5.6外，上游基本達標，下游屬于V類水范圍，超標率為46.2%；BOD5，指數(shù)較高，屬于V類水范圍；COD，整體基本屬于IV-V類水范圍；TN，除少量站位達標外，均為超標，特別是下游TN，超標率高達76.9%；TP，上游達標，下游超出V類水范圍，磷嚴重超標，生活污水排放現(xiàn)象嚴重；重金屬元素，除Hg外均未超標，其中Hg超標率為46.2%，主要為上游、下游。

表3 石川河綜合整治工程水樣單因子指數(shù)

3.2.3 內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評價

根據(jù)公式(2)計算，得到綜合污染指數(shù)圖，見圖2。根據(jù)水質(zhì)分級標準，見表3，將河流內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分級，分級結(jié)果見圖3。

由圖2、圖3可知，石川河綜合整治工程中，P綜>5，水質(zhì)嚴重污染的點位有4個，占比為30.77%，樣品位于石川河綜合整治項目二期下游人工湖段；3

圖2 石川河綜合整治工程綜合污染指數(shù)圖

表4 綜合污染指數(shù)說明

圖3 石川河綜合整治項目工程河流水質(zhì)分級圖

總體來說，研究區(qū)水質(zhì)以三類水為主，但也有部分指標超過四類，甚至是五類水標準的情況，就單指標來看，除氟化物和溶解氧外，其它指標都存在超過三類水質(zhì)標準的情況，這些位置主要集中在下游的二期東段，所以二期東段水域的水質(zhì)狀況需要重點關(guān)注。氮磷屬于農(nóng)業(yè)污染源，較高的氮磷也正好對應(yīng)區(qū)內(nèi)廣泛分布的農(nóng)田，而鉻是農(nóng)藥的主要成分，農(nóng)藥的密集使用可能提高水體鉻的含量。由于上游一期過水面積較寬，對于農(nóng)業(yè)污水排放的承載力相對較強，因此，水體中各指標濃度均相對較低，而下游二期東段河道較窄，承載農(nóng)業(yè)污水排放承載力相對較弱，在面對較高農(nóng)業(yè)污排載荷的情況，水體中各指標濃度將會顯著下降，導(dǎo)致二期東段水域水質(zhì)較差的局面。因此，控制二期東段水質(zhì)氮磷超標，防止富養(yǎng)化，是下一步急需的工作，避免下游二期東段水體水質(zhì)惡化趨勢進一步加劇，危害石川河整體生態(tài)系統(tǒng)。

4 污染防治建議

針對本文研究的石川河，優(yōu)選出適合北方地區(qū)生長的水生植物，以生物浮床法構(gòu)建水體微生態(tài)系統(tǒng)，植物發(fā)達的根系是微生物天然的載體，并且在根系周圍能形成維生態(tài)環(huán)境，對水質(zhì)起到凈化作用。

人工生態(tài)浮島是水面上構(gòu)建一定的濕生人工浮島，把高等水生植物或改良的陸生植物種植到水面上，構(gòu)建小型的生態(tài)系統(tǒng)。

在濕地生態(tài)系統(tǒng)中，恢復(fù)水生植被可以有效治理內(nèi)源營養(yǎng)鹽釋放、抑制藻類，改善水質(zhì)。

另外，也可通過放養(yǎng)兇猛魚類或通過直接捕除或毒殺來控制食浮游動物的魚類，借此壯大浮游動物來遏制藻類。

針對富平石川河，以削減氮磷富營養(yǎng)化河水為目的，篩選出適合北方種植的水生草本植物，輔助以人工浮島構(gòu)建微生態(tài)系統(tǒng)和養(yǎng)殖適當?shù)聂~類，獲得最佳的石川河水質(zhì)治理效果，進一步治理石川河的污染，建設(shè)生態(tài)宜居城市，實現(xiàn)綠色富平、生態(tài)富平。