渭河陜西段氨氮污染物時(shí)空特征分析

孫占超，錢會(huì)，孟祥儀

(長(zhǎng)安大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710054)

渭河是黃河最大支流，發(fā)源于甘肅省渭源縣的鳥鼠山，流經(jīng)甘肅、寧夏、陜西3 省(區(qū))，在秦晉豫3省交界處——號(hào)稱陜西省東大門的潼關(guān)縣港口鎮(zhèn)注入黃河．陜西省境內(nèi)河長(zhǎng)502 km，流經(jīng)寶雞、咸陽(yáng)、西安、渭南等地市，流域面積3．38 萬(wàn)km2．渭河流域?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱氣候帶，冬冷夏熱，四季分明，雨熱同季，易發(fā)生干旱［1］．

目前渭河較大的支流、水渠有20 余條，一半以上受到污染，污染較重的超過1/3，除小韋河、太平河、皂河外，污染嚴(yán)重的支流還有西安、咸陽(yáng)界內(nèi)的新河以及渭南的沋河等，還有少量直接排入渭河的城市排污渠．由于西安城市大，人口多，工業(yè)企業(yè)多，所以排污量大，在渭河沿岸的城市中，西安對(duì)渭河的污染最為嚴(yán)重．現(xiàn)在的渭河接納了陜西省78%的工業(yè)污水和86%的生活污水［2］．渭河污染的三大主要來(lái)源是城鎮(zhèn)生活污水和垃圾、工業(yè)廢水、過量使用化肥．其中氨氮污染與人類生活息息相關(guān)，本文旨在研究渭河陜西段氨氮污染物的時(shí)空特征變化，為更好地治理渭河提供基礎(chǔ)資料和方法．

1 分析方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

運(yùn)用3 個(gè)水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水文數(shù)據(jù)，包括林家村監(jiān)測(cè)點(diǎn)、咸陽(yáng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和耿鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)．對(duì)于渭河全段來(lái)說，林家村監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于渭河上游，咸陽(yáng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬于渭河中游，而耿鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬于渭河下游．這3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)的氨氮含量變化分別代表了渭河上、中、下游的氨氮含量變化趨勢(shì)． 已知渭河河水自2001 年到2007 年(缺2005 年)監(jiān)測(cè)的氨氮濃度，根據(jù)已知數(shù)據(jù)進(jìn)行分析． 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參照《地表水水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)．

2 空間特征及其分析

2．1 空間特征

6 a 檢測(cè)結(jié)果的平均值顯示:在林家村監(jiān)測(cè)點(diǎn)，氨氮平均濃度為0．63 mg/L;最高值出現(xiàn)在2002 和2007年，為0．94 mg/L;最小值在2003 年，為0．37 mg/L．在咸陽(yáng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，氨氮平均濃度為9．88 mg/L，超出V 類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(2． 0 mg/L)3． 94 倍;最高值出現(xiàn)在2003 年，達(dá)到了12．9 mg/L;最低值出現(xiàn)在2006 年，為6．8 mg/L．在耿鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，氨氮平均濃度為9．0 mg/L，超出V 類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(2．0 mg/L)3．5 倍;最高值出現(xiàn)在2003 年，達(dá)到了10． 6 mg/L;最小值出現(xiàn)在2006 年，為7．1 mg/L． 從空間變化上來(lái)看(圖1)，2001—2004 年其污染物沿程變化趨勢(shì)為咸陽(yáng)＞耿鎮(zhèn)＞林家村，即中游＞下游＞上游;2006 和2007 年污染物沿程變化趨勢(shì)為耿鎮(zhèn)＞咸陽(yáng)＞林家村，即下游＞中游＞上游．

圖1 各年間渭河氨氮濃度隨空間的變化曲線

氨氮濃度在咸陽(yáng)段2006 年和2007 年明顯下降，說明近年來(lái)治污取得了很好的效果，到2006 年時(shí)已達(dá)到目前最好的效果．但在2007 年，污染程度又有所回升．

2．2 空間特征分析

由渭河水系圖及實(shí)地調(diào)查結(jié)果得到以下結(jié)論:

1)入陜境至林家村為上游，上游兩岸工業(yè)發(fā)展較慢，工業(yè)企業(yè)較少，工業(yè)活動(dòng)和工業(yè)污染對(duì)其影響不大．據(jù)資料報(bào)道，寶雞市土壤養(yǎng)分失衡的問題一直比較突出，有機(jī)肥施用量偏低，而超高量使用氮磷肥料，使土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，土壤板結(jié)、耕層變淺、保水保肥性能差等現(xiàn)象日趨嚴(yán)重;且由于大量使用廉價(jià)低質(zhì)的氮肥和農(nóng)藥，以及氮、磷、鉀肥使用不成比例，使氮肥溶解而被沖入水體中造成污染． 因此上游受到的污染主要為非點(diǎn)源污染．

2)林家村至咸陽(yáng)為中游，入陜境的渭河接納了陜西省78%的工業(yè)污水和86%的生活污水，使渭河水質(zhì)極度惡化，各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)．3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中咸陽(yáng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)得的氨氮含量最高，這是因?yàn)橄剃?yáng)集中了多家工業(yè)企業(yè)，大量工業(yè)污水排放到了渭河中．例如，寶雞氮肥廠、興平化肥廠、咸陽(yáng)氮肥廠等化肥工業(yè)的污水排放．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的使用、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展以及水土流失也對(duì)其造成了一定程度的非點(diǎn)源污染．

3)相對(duì)應(yīng)于咸陽(yáng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)得的氨氮含量，耿鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)得的氨氮含量有所下降． 這是由于涇河和灞河由高陵縣匯入了渭河，在一定程度上稀釋了渭河的氨氮濃度．但相對(duì)于林家村監(jiān)測(cè)點(diǎn)來(lái)說，其氨氮含量還是較高的．

3 時(shí)間特征及其分析

3．1 時(shí)間特征

咸陽(yáng)、耿鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氨氮含量隨時(shí)間的變化情況如圖2 所示．根據(jù)渭河流域降雨徑流的特點(diǎn)，將一年劃分為豐水期(7—10 月)、平水期(4—6 月和11月)和枯水期(1—3 月和12 月)分析，林家村各個(gè)階段的氨氮濃度如圖3 所示．

圖2 咸陽(yáng)、耿鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)氨氮濃度隨時(shí)間的變化曲線

圖3 林家村監(jiān)測(cè)點(diǎn)在豐、平、枯水期的氨氮濃度

從圖2 可以看出，咸陽(yáng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和耿鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)氨氮濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)基本一致． 氨氮濃度1 月份到2 月份緩慢增加，2 月份到4 月份增加速度加快，4 月份到5 月份減少，在6 月份又得到增加，6 月份到9、10 月份減少，到12 月份又開始增加．兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)氨氮濃度都在6 月份達(dá)到最大值，其中咸陽(yáng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大值為15．75 mg/L，耿鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大值為14．53 mg/L．咸陽(yáng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最小值出現(xiàn)在10 月份，最小值為5．0 mg/L;耿鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氨氮濃度最小值出現(xiàn)在9 月份，為3．31 mg/L．

在圖3 中，林家村監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氨氮濃度在豐、平、枯水期的變化規(guī)律為:枯水期＞平水期＞豐水期．

3．2 時(shí)間特征分析

根據(jù)相關(guān)水文知識(shí)，將一年劃分為豐水期(7—10 月)、平水期(4—6 月和11 月)和枯水期(1—3 月和12 月)3 期來(lái)分析污染物氨氮濃度隨季節(jié)的變化．對(duì)于不同的水文狀態(tài)，枯水期的水質(zhì)最能反映出由于點(diǎn)源污染造成的河流污染程度［3－4］;而豐水期的水質(zhì)情況則主要反映出了非點(diǎn)源污染的強(qiáng)度．

1)從圖2 可以看出，2 月份之后，氣溫回暖，陜西即將進(jìn)入平水期，降雪結(jié)束，降雨開始，又由于人類活動(dòng)開始增多(如工廠開工，施撒化肥)，伴隨著土壤解凍，含有氨氮污染物的物質(zhì)更容易隨著地表徑流和地下徑流進(jìn)入渭河，使得渭河氨氮濃度開始增加．

在進(jìn)入了豐水期之后，此段時(shí)期是全年降雨最多的時(shí)期，渭河河水在一定程度上得到了稀釋，渭河氨氮濃度降低．

10 月份以后，降水減少，渭河得到的補(bǔ)給減少，稀釋能力減弱，氨氮濃度又開始上升，并在枯水期這段時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高程度并保持穩(wěn)定，直到來(lái)年平水期的到來(lái)．

2)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，渭河非點(diǎn)源污染物氨氮在豐、平、枯期濃度的比較結(jié)果為:枯水期＞平水期＞豐水期，如圖3 所示．其原因是枯季河流徑流量全年最少，城市排放的生活污水和工業(yè)廢水進(jìn)入河流后濃度相對(duì)較高［5］，這反映出枯水期氨氮污染主要是點(diǎn)源污染;豐水期河流徑流量大，稀釋、混合、自凈能力強(qiáng)．

4 結(jié) 語(yǔ)

1)渭河入陜后，接納了陜西省大量的工業(yè)污水和生活污水，使渭河水質(zhì)極度惡化，各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，屬劣V 類水質(zhì)． 因此對(duì)于渭河的整治已迫在眉睫．

2)由于陜西省非點(diǎn)源污染主要由農(nóng)業(yè)化肥不合理使用引起，因此可以從農(nóng)業(yè)角度出發(fā)，通過改善施肥方式、減少肥料流失、加強(qiáng)造林植樹種草、退耕還林等途徑改善渭河的水質(zhì)［6］．

3)點(diǎn)源污染主要由工業(yè)廢水排放造成，因此可以采取一系列科學(xué)的方法與措施，找到一條既不會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)毓I(yè)發(fā)展造成太大阻礙，又能良好地改善渭河水質(zhì)的治污之路．

［1］王云璋，王國(guó)慶，王昌高． 近十年渭河流域降水特點(diǎn)及其對(duì)徑流影響的初步分析［J］，人民黃河，1998(10):4－6．

［2］蔡明．渭河陜西段氮污染及控制規(guī)劃研究［D］．西安:西安理工大學(xué)，1999:15 －40．

［3］張玉清．渭河渭南段水質(zhì)污染現(xiàn)狀及其治理［J］．陜西教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，16(3):73 －74．

［4］李洪．水資源水質(zhì)保護(hù)［R］． 北京:水利部水文培訓(xùn)中心，1991:1 －3．

［5］李躍．渭河河水氮污染特征分析［J］．水資源與水工程學(xué)報(bào)，2007，18(1):42 －43．

［6］謝濤．中國(guó)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染現(xiàn)狀及控制措施［J］．廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，27(4):71 －72．