黎河水环境质量分析与防治对策研究

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1、前言

引滦入津工程是一个包括跨流域引水、输水、蓄水、净水和配水等综合性水资源开发利用的城市供水系统。因此，黎河产水量的多少和水质的优劣关系到黎河下游水库的水量调度和水质安全，直接影响天津市的城市供水质量。本论文通过水环境容量计算方法，量化水环境承载力，分析评价黎河水环境，对黎河的自净能力进行分析，并且由黎河自净能力大小提出防治措施及管理方案。其成果不仅对黎河安全，优质输水具有非常重要的意义，而且对输水河道的管理提供理论依据和技术支撑。

2、黎河基本概况

黎河发源于河北省迁西县燕山山脉丘陵区，自东北向西南流经河北省遵化市建明、黄台口，经遵化市城南、东滩村、前毛庄、王各庄至天津市蓟县西龙虎峪附近与沙河汇流后入于桥水库，沿程接纳了15条支流，流域面积560km2，河道全长76km，其中利用输水段长57.6km。其特点是河底坡降变化大，河床深浅变化大，河宽变化大，河床底质变化大，河道弯曲弧度变化大。根据地形、河道特性及地质条件，将黎河输水段划分为上、中、下三部分。黎河输水段设计流量为60m3/s，校核流量为75m3/s。根据1960~2001年前毛庄水文站42年水文统计资料，黎河洪水洪峰流量大多在100~585m3/s之间，多年平均307m3/s，最大实测洪峰流量为1360 m3/s。黎河流域的地下水主要为降水，该地区地下水水质良好，其化学类型为重碳酸钙镁，水矿化度小于0.2g/L。根据遵化市气象站资料，黎河地处暖温带半湿润大陆性季风型气候区，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季晴朗凉爽，冬季干燥寒冷。年平均气温10.9℃。

黎河输水段上游河道由炸糕店至后黎河店全长12.64km，河道为宽浅型，河床由砂卵石组成；中游河道由后黎河店至黎河庄全长10.39km，河道为宽浅型，河床由砂砾石组成，逐渐由粗变细；下游由黎河庄至果河桥下全长34.57km，河床以粗中砂为主，局部有细砾、细砂，河型为深弯曲型。

近年来，由于上游铁矿厂的尾水排入，部分河床和河滩沉积了厚度不等的呈粉砂状的矿砂。

黎河水体污染物主要来自工矿企业点源和农业面源等污染。

工矿企业点源污染主要来自遵化港陆钢铁有限公司、唐山建龙焦耐厂以及黎河沿线分布的铁选厂等支流排污口。工业点源污染物排放量大，对水体污染较严重。遵化港陆钢铁有限公司经支流排入黎河水体中的总氮7t/a,，总磷2.1t/a，化学需氧量31t/a，氨氮7t/a，铁14t/a。唐山建龙焦耐厂主要污染物为高锰酸盐指数、硝酸盐氮、氨氮、总氮、总磷和总锰。

农业面源污染的来源广泛，包括农田化肥的流失、农村村庄生活面源、禽畜养殖。面源污染具有污染源分散、排放不稳定、污染过程缓慢等特点，是影响黎河水质的重要原因。

3、底泥污染物的监测

为研究黎河河道底泥中污染物的累积程度、通过分析2008年8月和10月分别在黎河上、中、下游分层次取的底泥样品，分析底泥污染物的累积水平。

3.1 取样点布设

2008年8月3日和10月24日在黎河输水前分别在黎河的上、中、下游选取炸糕店、东滩桥、夏家峪三个采样点，在河湾泥沙沉积处取表层（0~5cm）、中层(5~20cm)、底层（约20~40cm）的底泥样品，部分新鲜土样密封后在实验室测定铵态氮和硝态氮，其余土样室内风干、过筛，分析各层中污染物的含量。

3.2 监测项目

监测项目：pH值、全氮、全磷、有机质、氨氮、硝态氮、Fe、Mn、Hg、As、Pb、Cr、Cd等13项。根据《农田土壤环境质量监测技术规范》中规定的方法监测分析。

3.3 底泥营养物质的监测结果

底泥取样主要在沉积的粘性土和亚沙土河床段，避开了细沙和粗沙的河床。由于黎河在8月至10月之间曾有一次小规模的输水，造成两次监测结果有很大差别，从上游至下游底泥污染物在0-40cm处的沉积规律也很不明显。

根据实测污染物检测值可知，输水前后除pH变化较小外，其他后各种污染物浓度发生了较大变化，并且其浓度在垂直方向上的分布均有一定变化。输水后，硝氮的浓度在上、中、下游均减少。

黎河在不输水的时候，河道流量小，由于流域范围内的生活污水、农田排水、选矿厂尾水随支流不断的排放，河道中积累了大量污染物，造成非输水期引水河道有机质、全磷、全氮、硝氮等浓度异常高。黎河输水后河道横断面污染物浓度发生了一定的变化，上游段全磷、全氮、硝氮的浓度都有因输水有很大幅度的减少，而硝氮最为明显。上游段，输水前硝氮的浓度在5-20cm处浓度最大，其浓度约是0-5cm的3倍或是20-40cm处的2倍，输水后，垂直方向上浓度相差不大。只有氨氮在输水后浓度有较大的增加，由于泥底沉积物的氨氮含量在输水过程中不断释放，且氨氮主要来自化肥的施用和农村分散生活用水，所以浓度不断上升。

中游因输水导致，有机质由原先0-5cm浓度较高的情况变为垂直方向上基本平衡，随深度的加大略微加大。输水后导致，硝氮的浓度和中游磷在20-40cm的浓度有较大的减少。下游段，有机质浓度因小规模输水后变化幅度较小，相比输水前，有机质、全氮和氨氮在5-20cm处浓度增加，其余污染物均有小幅度的下降。

因输水的关系，导致大多数污染物被水流带走和河流自净，使有机质、全磷、全氮、硝氮有较大幅度的降低，尤其是硝氮和全磷较为突出。而因输水使氨氮浓度有较大的增涨，并且高浓度区由中游断面上移到上游断面。

3.4 底泥金属元素的监测结果

黎河的主要水环境功能是为于桥水库输水，底泥质量按《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)中的一级标准进行评价，即按集中式生活饮用水源地的土壤类型进行环境质量评价。2008年10月对炸糕店、东滩桥、夏家峪三个取样点底泥中的金属含量（铁、锰、砷、汞、铅、铬和镉）进行监测。《土壤环境质量标准》中没有规定铁和锰的标准值，锰的含量参考北京地区土壤元素背景值，其范围在218-672mg/kg，平均值为419mg/kg。

5、自净能力

底泥污染物释放的浸泡实验证实黎河河床对铁的吸附沉降能力非常强，因此，虽然黎河干流和支流两岸有大量选矿厂，将富含铁、锰的尾水排入河道，但铁锰很易被悬浮物吸附，在底泥中沉积，这种沉积造成黎河底泥铁锰含量很高。水体自净系统会随着环境条件的变化而变化。在较强扰动的条件下，表层底泥中的铁（如输水初期）可能释放出来，但很快又发生沉降，因此，尽管黎河底泥中的铁含量高达4%，在水体中铁却很少出现超标现象。

底泥浸泡实验表明，黎河对有机质、总磷和总氮也有较好的净化能力，包括吸附沉降、曝气分解等。黎河卵石加沙质河床、大比降河段、多道跌水坝的设置以及高含量悬浮物使其对污染物有很好的分解和沉降能力。但对不同污染物的主要净化机制可能不同，如对有机质和总氮主要是曝气降解（有机质在底泥中的含量低，浸泡实验发现总氮容易从底泥中释放出来，表明这两种污染物在黎河中不易沉降），对总磷可能以沉降为主。分析2008年10月非输水期黎河主要支流和干流多个断面的水质监测结果，表明在支流污染物不断排入的状况下，干流污染物的浓度呈波浪状变动，虽然在上游和中游污染物大量排放的条件下，中游的东滩桥断面污染物浓度会上升，但与支流汇入的高浓度污染物相比，干流对有机质、总氮和总磷的净化效果还是非常显著的，反映了黎河从上游至下游沿程TN、TP的这种排污-净化-排污-净化的波浪状变化趋势。

7、水环境污染防治对策

7.1 加强水源地保护

建立健全水质监测和监督体制，提高水质透明度，加快饮用水源监控系统的建设，合理布置设置站点，加强水域水渍的监测、监督、预测及评价工作，为保证水源地安全提高可靠的技术支撑。

7.2 依法治水, 强化水资源管理。

水资源属国土资源, 应结合国土整治统盘考虑, 在开发水资源同时, 应会同有关部门做好水环境质量的评价。建立并且健全水资源的管理机构, 加强对水资源的统一管理和规划。

7.3 制订水污染防治规划, 建立河流污染预警机制。

要根据流域或区域内的经济发展、工业布局、人口增长、环境容量、水体功能及治理情况等因素, 制订水污染防治规划。同时应逐步建立河流污染自动监测系统，及时发现水污染问题，并建立河流污染应急预案。同时要尽快推行排污许可证制度，实行排污权交易，以经济约束污染排放。

7.4 加强工矿企业点源污染控制

对于工业排污的污染情况，要求工矿、企业改进生产工艺，以减少生产原料及最终产品流失量，同时加强排污处理，加强水的循环利用，减少污水排放量。或者是让点污染源排放的污水直接纳入遵化市的生活污水处理厂。

7.5 加强农业面源污染控制

(1)要推广科学合理的施肥方法，如适量施肥，土中施肥，避免重复多次使用同种肥料、推广绿地种植和秸秆还田等。另外，在农田和水体之间建立合理的草地或林地过虑，也可以大大降低水体中氨的含量。

(2)采取措施控制养殖业的污染。应遵循生态规律，利用畜禽粪便生产有机肥料和沼气。推广畜禽养殖业粪便综合利用和处理技术，鼓励建设养殖业和种植业紧密结合的生态工程。

7.6 为保证水质所采取的工程措施

为避免向引滦水体释放有害物质，减少人类活动造成的污染，提高管理效率，美化河道环境景观，规划对点污染源和面污染源采取一些工程措施即治污截污工程、绿化林带工程及封闭管理工程等。

7.7 建设黎河下游湿地生态系统

于桥水库70%以上的污染负荷来自于上游河北省，针对污染源广且分散的特点，结合水库的实际条件，拟采用投资少且净化效果好的生物工程措施。结合黎河下游的实际条件，拟对黎河、沙河的来水进行净化处理。规划在黎河下游即水库上游库区22m高程以下的直接淹没区和围堤南、北鱼塘，建设湿地处理系统，充分发挥植物的拦截、吸收、吸附作用，结合物理沉降、化学反应等机制，拦截水库主要入水口(占水库入库水量的85%以上)汛期降雨、引滦输水等水体中的营养物质及污染负荷，降低水体中氮磷含量，达到抑制库区藻类过量繁殖而改善水库水质的目的。对于黎河在汛期来水和非汛期输水时，都应将头水导入前置生物净化池，净化水质达标后方可进入于桥水库。

7.8 加强环保宣传，提高公众参与度

解决水质污染问题需要政策、技术和工程的多方面综合防治，而更重要的是全社会公众的深刻认识和实事求是的科学对策。有关部门要采取各种有效形式，开展广泛、深入、持久的环境保护宣传教育，要使广大群众树立正确的水观念，使广大群众懂得保护水资源、保护水环境［15］。促使人们自觉转变落后的用水观念和用水习惯，要加强舆论监督，对浪费水、破坏水质的行为公开曝光。把节水和环境保护变成公众的自觉行动。

8、结论

本文通过对黎河的主要污染物变化情况进行分析,同时分析输水期与非输水期各种污染物浓度变化的不同。金属汞和铬的含量均在炸糕店处超标，金属铁、锰在炸糕店、东滩、夏家峪3个断面均严重超标。通过底泥的浸泡实验，得出黎河河床对铁的吸附沉降能力非常强；而总氮在输水过程中不断释放，是造成水污染的主要因素之一；总磷浓度很少超标；CODMn浓度在黎河干流河段变动幅度大。从上游到下游，由于净化、吸附作用，有机质浓度显著降低。底泥的扰动实验表明，随着不断扰动-静置的交替，总氮浓度有所少量增加，总磷的变化以吸附沉降为主；CODMn变化趋势与浸泡静置实验相似；铁被吸附沉降的性能强。通过计算水环境容量，分析COD和氨氮的水环境容量的大小，得出：黎河在输水期水环境容量能满足要求；在非输水期，虽然黎河对污染物有一定的净化能力，但由于其纳污量远远高于水体的水环境容量，造成污染。从而根据分析结果提出一些政策性，工程性，技术性的措施来防治黎河水污染。■

参考文 献

[1] 贺瑞敏.区域水环境承载力理论及评价方法研究.博士学位论文.江苏:河海大学,2007.

[2] 彭文启,张祥伟.现代水环境质量评价理论与方法[M].北京：化学工业出版社，2005.215.

[3] 张永良.水环境容量及其开发利用展望.环境科学论文集,北京:中国环境科学出版社,1990.