石羊河流域蔡旗水文站201...2021年水质变化特点评价_褚继菊.pdf

DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 081石羊河流域蔡旗水文站2012 2021 年水质变化特点评价褚继菊，蒋亚军(甘肃省武威水文站，甘肃 武威 733000)摘要基于石羊河流域蔡旗水文站监测断面 2012 2021 年水质监测数据，采用单因子指数法评价石羊河流域蔡旗水文站水质变化特点，探讨水体水质的主要污染因子及污染途径，结果表明:蔡旗水文站水质监测断面 2012 2019 年年均水质类别主要为类、V 类，2020 年为类水质，2021 年为类水质。主要污染物为氨氮、五日生化需氧量、化学需氧量、总磷。其中氨氮 2019 年最高，超标 1 0 倍;五日生化需氧量 2014 年最高，超标 0 5 倍;化学需氧量 2019 年最高，超标 0 2 倍;总磷 2013 年最高，超标 4 9 倍。导致水质超标的原因主要为农业面源污染、生活污水排放以及工业废水排放等因素;而 2020 2021 年石羊河上游武威市城市污水处理厂中水回用项目建成，上游污染物总量减少，氨氮指标有效改善;总体来看石羊河流域蔡旗水文站水质断面污染呈逐年下降趋势，水环境质量持续向好。关键词石羊河流域;蔡旗水文站;水化学特征;水质变化;主要污染物中图分类号X824文献标识码B文章编号1004 1184(2023)03 0237 03收稿日期2022 12 15基金项目甘肃省水利科学试验研究及技术推广项目(22GSLK058)作者简介褚继菊(1979 )，女，甘肃武威人，工程师，主要从事水环境监测评价工作。通讯作者蒋亚军(1987 )，男，甘肃武威人，工程师，主要从事水环境监测评价工作。通过对石羊河流域蔡旗水文站置监测断面，以 2012 2021 年监测断面的水质监测数据为基础，客观分析了蔡旗水文站水质现状。根据水质分析结果，探讨了水体水质的主要污染因子及污染途径，为及时掌握蔡旗水文站水体水质提供科学参考，对石羊河流域实施最严格的水资源管理制度，有效控制水体污染，加强石羊河流域水系下游水生态环境综合治理提供有力的依据。1蔡旗水文站概况石羊河是甘肃河西走廊三大水系之一，位于甘肃省河西走廊东段乌鞘岭东段，乌鞘岭以西，祁连山北麓。石羊河全长 179 6 km，流域面积 4 16 万 km2，流域可分为南部祁连山地、中部走廊平原区、北部低山丘陵区及荒漠区四大地貌单元。多年平均降水量 222 mm，多年平均自产水资源量 15 6亿 m3，与地表水不重复的净地下水资源量 1 0 亿 m3。图 1蔡旗水文站地理位置图蔡旗水文站位于石羊河下游民勤县蔡旗乡蔡旗堡，该站始建于 1967 年 1 月，原名石家庄水文站，1992 年 10 月下迁 5km 更名为蔡旗水文站，距下游红崖山水库约 25 km，东经1024513，北纬 38134，集水面积 10 209 km2。上游来水一部分来自于西营河，一部分来自于金塔河还有部分景电二期输水工程调水，周边有村庄、林场、农业种植活动，无工业区、无排污口，水质目标为类水。具体地理位置、采样断面位于蔡旗吊桥，见图 1。2水化学特征分析2 1概念地表水天然水化学特征反映河流在自然条件下的水质状况，是评价河流水质的前提和基础，河流水化学特征有明显的地域性规律，主要受气候、水文、地质、环境条件和人类活动等因素的影响。当降雨到达地面后，与土壤、岩石及生物圈等相接触发生一系列的物理和化学反应，从而使水中的溶质大量增加，由于各地区的地理条件、地质组分和生物活动等情况不同，当水与这些环境接触后就会形成溶质组分不同的各类型天然水。河流水化学与降雨量和地质状况密切相关，不同的水文地质背景和自然地理环境条件，从而形成了不同地域的水化学特征。河流水化学组成阳离子包括钾离子、钠离子、钙离子、镁离子，阴离子包括碳酸根、重碳酸根、氯离子、硫酸根等。2 2特征分析地表水天然水化学特征分析主要对矿化度、总硬度、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、碳酸根、重碳酸根、氯离子、硫酸根共 10 项指标值进行评价，采用阿列金分类法划分水化学类型，分析变化情况。根据蔡旗水质断面自 2012 2021 年连续监测年平均资料的分析，蔡旗水文站地表水化学特征为:pH 值在 7 5 8 3之间，平均值 8 0;电导率在 684 1 375 us/cm 之间，平均值912 77 us/cm，总硬度在 283 410 mg/L 之间，平均值 3427322023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay，2023Vol.45NO.3mg/L;钙含量 60 4 106 mg/L 之间，平均值 79 06 mg/L，镁含量在 17 3 47 9 mg/L 之间，平均值 32 99 mg/L;重碳盐在 210 320 mg/L 之间，平均值 264 25 mg/L;硫酸盐在 114 234 mg/L 之间，平均值 150 09 mg/L;总碱度在 172 263mg/L 之间，平均值 213 05 mg/L;氯化物 28 0 58 0 mg/L，平均值 40 13 mg/L;矿化度在 528 817 mg/L 之间，平均值626 25 mg/L。属于中性弱碱性水。2012 2021 年蔡旗水文站水化学特征年平均监测数据详见表 1。表 12012 2021 年蔡旗水质断面水化学特征年平均统计表年份项目pH电导率/S/cm钙/mg/L镁/mg/L总硬度/mg/L硫酸根/mg/L总碱度/mg/L重碳酸盐/mg/L氯化物/mg/L矿化度/mg/L20128 279077 730 43191261912883553920138 275410635 541011719729633 662820148 075569 83230611620223238 459020158 184382 429 73471282272775863020168 283887 828 632013019824239 361320178 377475 029 530811418222238 955320188 294476 035 33381432072513660620198 277960 431 928314020024437 257220208 070462 035 330113417221028 952820218 176164 538 932214220825329 2572最小值7 50684 0060 4017 30283 00114 00172 00210 0028 00528 00最大值8 301375 00106 0047 90410 00234 00263 00320 0058 00817 00平均值8 00913 7779 0632 99342 32150 09213 05264 2540 13626 253蔡旗水文站水质评价3 1评价原则水质评价是按照评价目标，选择相应的水质参数、水质标准和评价方法，对水体的质量、利用价值及水的处理要求所做的评定工作。是水资源管理工作的重要基础工作。通过水质评价可以了解水体质量的过去、现在和未来发展趋势、变化规律。水质评价的作用是从水的质量来判断开发利用水资源和维护生态系统平衡的可能性和必要性，为各级政府和有关部门加强水资源的管理、制订社会发展规划、确定大中型工程项目、制定流域水资源管理的有关法规和条例、制定水资源保护的具体措施等，提供水资源利用和保护的科学依据。总结起来就是:(1)提供水体质量的数据评价;(2)预测水污染的变化;(3)判断水污染对周围环境生物和人群健康的影响，评价污染防治措施的实际效果;(4)为建立和验证水质模型提供依据。采用地表水环境质量标准 GB3838 2002 进行评价。3 2评价方法蔡旗水文站 2012 2021 年水质类别采用单因子指数法评价，是通过计算超标指数来确定评价等级的方法，通过单因子指数法可以分析出水环境质量的大体情况。单因子污染指数法是将某污染物实测浓度与该种污染物的评价标准进行比较(一般地表水采用类水为标准)以确定水质类别的方法。单项指标所属类别来确定所测区域水体综合水质类别，而弱化其他因子的作用，该方法的优势在于概念明确、计算简单，通过水质监测数据可以直观体现出水质指标污染程度。3 3评价结果2012 年蔡旗劣类水质 7 次占全年水质类别的 58 3%，类水质 2 次占全年水质类别的 16 7%，类水质 2 次占全年水质类别的 16 7%，类水质 1 次占全年水质类别的8 3%;2013 年 蔡 旗 劣 类 水 质 4 次 占 全 年 水 质 类 别 的33 3%，类水质 3 次占全年水质类别的 25 0%，类水质5 次占全年水质类别的 41 7%;2014 年蔡旗劣类水质 4 次占全年水质类别的 33 3%，类水质 2 次占全年水质类别的16 7%，类水质 6 次占全年水质类别的 50 0%;2015 年蔡旗劣类水质 4 次占全年水质类别的 33 3%，类水质 2 次占全年水质类别的 16 7%，类水质 6 次占全年水质类别的50 0%;2016 年蔡旗劣 类水质 4 次占全年水质类别 的33 3%，类水质 0 次，类水质 3 次占全年水质类别的25 0%，类水质 5 次占全年水质类别的 41 7%;2017年蔡旗劣类水质 2 次占全年水质类别的 16 7%，类水质1 次占全年水质类别的 8 3%，类水质 4 次占全年水质类别的 33 3%，类水质 5 次占全年水质类别的 41 7%;2018 年蔡旗劣类水质 4 次占全年水质类别的 33 3%，类水质 1 次占全年水质类别的 8 3%，类水质 2 次占全年水质类别的 16 7%，类水质 5 次占全年水质类别的41 7%;2019 年蔡旗劣 类水质 3 次占全年水质类别 的25 0%，类水质 0 次，类水质 3 次占全年水质类别的25 0%，全年 类水质 6 次占全年水质类别的 50 0%;2020 年蔡旗劣类水质 0 次，类水质 0 次，类水质 1 次占全年水质类别的 8 3%，全年 类水质 11 次占全年水质类别的 91 7%;2021 年蔡旗劣类水质 0 次，类水质 0次，类水质 1 次占全年水质类别的 8 3%，全年 类水质 11 次占全年水质类别的 91 7%。依据单指标评价方法，2019 之前，非汛期由于径流量减少，以劣为主，汛期为类，类水占监测次数的41 7%。2013 2015 年，全年均未达到类。自 2016 年以来明显好转，类水的占比从 41 7%增加到 2021 年的91 7%。分析其原因:一是跨流域调水，西营河调水和景电二期工程调水增加了监测断面的径流量，稀释污染物，浓度变小所致;二是上游城市污水处理厂建成并投入运行，中水回用提高，入河排污口排放污水减少。具体统计见表 2。蔡旗水文站水质监测断面 2012 2019 年年均水质类别主要为类、V 类，主要污染物为氨氮、五日生化需氧量、化学需氧量、总磷。其中氨氮 2019 年最高，超标 1 0 倍;五日生化需氧量 2014 年最高，超标 0 5 倍;化学需氧量 2019 年最高，超标 0 2 倍;总磷 2013 年最高，超标 4 9 倍。超标物具体统计见表 3。832第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月表 22012 2021 年蔡旗水质类别统计表年月123456789101112 类水占比/%2012劣劣劣劣劣劣劣8 32013劣劣劣劣02014劣劣劣劣02015劣劣劣劣02016劣劣劣劣41 72017劣劣41 72018劣劣劣劣41 72019劣劣劣50 0202091 7202191 7表 32012 2021 年蔡旗水文站水质监测类别及超标物年统计表年份年均水质类别主要超标项目及超标倍数2012氨氮(0 9)2013氨氮(0 3)、总磷(0 5)2014氨氮(0 8)、五日生化需氧量(0 5)、总磷(0 5)2015氨氮(0 9)、五日生化需氧量(0 2)、总磷(0 2)2016氨氮(0 2)、总磷(0 3)2017氨氮(0 1)2018氨氮(0 7)2019氨氮(1 0)、化学需氧量(0 2)202020214主要污染物特征分析经对 2012 2021 年石羊河蔡旗断面主要影响水质的指标进行统计分析，影响石羊河蔡旗断面水质的主要污染指标为氨氮、总磷、BOD、化学需氧量(COD)。见表 4 及图 1。(1)氨氮指标类的标准值为 1 0 mg/L，实测 2012 年至2019 年年平均指标均超标，最高值为 2019 年，年均值为 2 0mg/L，超标 1 倍，达到 V 类水质标准;最低年份为 2020 年，年均值为 0 368 mg/L，小于 1 0 mg/L 达标，2021 年，年均值为1 09 mg/L，超标 0 09 倍。(2)总磷类水的的标准值为 0 2 mg/L，2013 2016 年年均值均超标，最高为 2014 年，年均值为 0 296 mg/L，超标0 5 倍，达到类水质标准;2017 2021 年，小于 0 2 mg/L均达标，呈逐年好转趋势。图2蔡旗水质断面氨氮、总磷、BOD、COD 年均检测结果变化图(3)五日生化需氧量(BOD)类水的的标准值为 4 0mg/L，自 2012 2015 年年均值均超标，最高年份为 2014 年，年均值为 6 1 mg/L，超标 0 52 倍，达到 V 类水质标准，2016年至 2021 年年均值均达标，最低年份为 2021 年，年均值为1 0 mg/L，呈逐年下降趋势。(4)化学需氧量(COD)类水的标准值为 20 0 mg/L，2012 2018、2020、2021 年 年 均 值 均 未 超 标，最 高 年 份 为2019 年，年均值 24 0 mg/L，超标 0 2 倍，由此可以看出蔡旗水质断面化学需氧量趋势基本稳定且向好。表 4蔡旗水质断面氨氮、总磷、BOD、COD 十年年均监测值统计表mg/L年份氨氮年均值总磷年均值 BOD 年均值 COD 年均值20121 90 1834 511 520131 260 2912 75 020141 760 2966 15 020151 900 2425 015 820161 210 2573 25 020171 070 1382 85 020181 730 1902 720 020192 000 1582 924 120200 3680 0491 417 820210 2900 0331 020 05结语通过数据分析，石羊河流域蔡旗断面氨氮 2012 2019年单项水质主要类别为 V 类水质为主，2020 年为类水质，2021 年为类水质。氨氮主要受有机物污染影响，主要为农业面源污染、生活污水排放以及工业废水排放等因素导致，2020 年到 2021 年石羊河上游武威市城市污水处理厂中水回用项目建成，上游污染物总量减少，氨氮指标有效改善;总磷指标主要受有机物污染影响，主要为农业化肥与农药污染、生活污水排放以及工业废水排放等因素导致，随着石羊河流域农业面源污染防治工作的推进，河湖长制的落实、城镇和农村污水处理设施不断完善，总磷指标呈逐年好转趋势;BOD 指标受有机物污染影响，主要为生活污水排放以及工业废水排放等因素导致，随着城市污水处理厂、乡镇污水处理站的建成投运，2016 2021 年年均值均达标。总体来看石羊河流域蔡旗水文站水质断面污染呈逐年下降趋势，水环境质量持续向好。参考文献 1金光炎，等 水质数理统计、评价、预测与规划 北京:中国科学技术出版社 1991 2李青山，等 水功能区划分实用手册 东北师范大学出版社1999 3国家环境保护科技标准司 水环境分析方法标准工作手册(上下册)1998 4齐文启，等 环境监测实用技术 中国环境科学出版社 2006 6 5中华人民共和国水利部 水环境检测规范 SL219 2013932第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月