宁夏排水污染单元研究_田林锋.pdf

201917 环境工程71 Modern Chemical Research 当代化工研究 宁夏排水沟污染单元研究 ＊田林锋1 罗桂林2* 李娇1 马映雪1 （1.石嘴山市环境监测站 宁夏 753000 2.宁夏理工学院 宁夏 753000） 摘要第三排水沟是宁夏石嘴山市境内最主要的入黄排水沟，对黄河宁夏出境断面水质影响较大。为研究第三排水沟水质污染现状及 污染特征，利用SPSS（社会统计软件包）对第三排水沟主要污染物化学需氧量、总磷、总氮、氨氮、高锰酸盐指数进行研究。研究结果 表明，影响第三排水沟水环境质量的主要污染物及污染程度依次为总氮＞氨氮＞总磷＞化学需氧量。针对三二支沟流域，氨氮污染主要出 现在Site-4，该监测断面超标率为58.3；化学需氧量污染主要出现在Site-3，该断面超标率达到66.7；总磷污染主要出现在Site-3， 该断面超标率达到58.3；总氮污染主要出现在Site-4，该断面超标率达到100。针对第三排水沟流域，氨氮污染主要出现在石嘴山境内 （Site-6、Site-7、Site-8），该区段全年超标；化学需氧量污染主要出现在Site-6，超标率为85.7；总磷污染主要出现在Site-6，超 标率为71.4；总氮污染出现在全流域，第三排水沟全流域5个监测断面总氮超标率均为100。 关键词SPSS；排水沟；污染；控制单元；研究 中图分类号X824 文献标识码A Study about the Pollution Unit of Drainage Ditch in Ningxia Tian Linfeng1, Luo Guilin2*, Li Jiao1, Ma Yingxue1 1.Shizuishan City Environmental Monitoring, Ningxia, 753000 2.Ningxia Polytechnic Institute, Ningxia, 753000 AbstractThe third drainage ditch is the main drainage ditch into the Yellow River in Shizuishan City, Ningxia, which has a great impact on the water quality of the exit section of the Yellow River in Ningxia. In order to study the status and characteristics of water pollution in the third drainage ditch, the chemical oxygen demand, total phosphorus, total nitrogen, ammonia nitrogen and permanganate index of the main pollutants in the third drainage ditch were studied by SPSS. The results show that the main pollutants and pollution degree affecting the water environment quality of the third drainage ditch are total nitrogen ＞ ammonia nitrogen ＞ total phosphorus ＞ chemical oxygen demand. For the sanerzhigou watershed, ammonia nitrogen pollution mainly occurs in site-4, with the over standard rate of 58.3； chemical oxygen demand pollution mainly occurs in site-3, with the over standard rate of 66.7； total phosphorus pollution mainly occurs in site-3, with the over standard rate of 58.3； total nitrogen pollution mainly occurs in site-4, with the over standard rate of 100. For the third drainage basin, ammonia nitrogen pollution mainly occurs in Shizuishan site-6, site-7, site-8, which exceeds the standard throughout the year； chemical oxygen demand pollution mainly occurs in site-6, which exceeds the standard rate of 85.7； total phosphorus pollution mainly occurs in site-6, which exceeds the standard rate of 71.4； total nitrogen pollution occurs in the whole drainage basin, which exceeds the standard rate of 100 in 5 monitoring sections of the third drainage basin. Key wordsSPSS；drainage ditch；pollution；control unit；research 水和能源都是最重要的资源，是国民经济发展的战略 资源和基础资源，同时也是社会、生态、经济和谐发展的基 础、保障经济社会建设稳步推进的基石。宁夏水资源利用的 主要特点是北部引黄灌区灌溉，主要以引黄河水为主，中部 干旱带主要以扬黄水为主，南部黄土丘陵区主要以开发利用 当地水为主，灌溉退水最终通过各种分沟以农业排水形式进 入黄河。农业排水中携带大量从农田土壤中淋洗出来的化 肥、农药等污染物，是农业非点源污染的重要组成部分。因 为农业排水过程在时间上具有不确定性，空间具有分散性， 所以对于农业污染的控制与治理一直是世界范围内的难题。 宁夏引黄灌区地处西北内陆，灌区内干旱少雨、蒸发强烈， 黄河过境水是可供利用的最主要水源[1-3]。同时，该地区地 下水位较高，土地盐碱化严重，加之落后的农业生产，多年 来一直以大水漫灌方式为主，为了及时排水，该区域农田退 水沟等排水系统发达，农田退水和沿途工业及生产生活污水 最终通过排水沟进入黄河[4-9]。其中，第三排水沟是宁夏最 长的排水水系，主要功能一是承担银川市金凤区、贺兰县、 石嘴山市平罗县和惠农区及国营农场145万亩农田的排水任 务，是银北灌区沟线最长；负担排水面积最大的沟道；二是 第三排水沟承担贺兰山东麓山洪排泄任务；三是第三排水沟 承担排域内部分城市生活污水和工业废水。本文以第三排水 沟为研究对象，利用多元统计学原理，从时间和空间角度对 第三排水沟沿途全年主要污染沟段的9个区域点位4种主要污 染物之间的相互关系及分布特征进行研究，进而探究第三排 水沟主要污染原因，确定排水沟污染控制单元，为第三排水 沟水环境质量改善和污染防治提供参考依据，同时也为西北 地区其他排水沟研究提供技术方法。 1.实验部分（Experimental section） 1研究区域 第三排水沟起始于银川市金凤区，沟首汇集丰庆沟部 分、红旗沟部分、胜利沟、小东沟、团结沟、四清沟等农田 退水，横贯贺兰县、石嘴山市平罗县和惠农区，在石嘴山市 惠农区黄河大桥处汇入黄河，全长90.38km。三二支沟为第 三排水沟最大支沟，其在平罗县境内汇入第三排水沟，全长 约40km，多年平均流量2.1m3/s，年径流量约为0.5109m3。 该研究区域属半干旱荒漠地区，为温带大陆性气候。 2样品的采集与分析 ChaoXing 201917 环境工程 72Modern Chemical Research 当代化工研究 采集样品严格按照地表水环境质量标准（GB 3838- 2002）开展监测，其中总磷采用钼睇抗分光光度法，总氮采 用过硫酸钾氧化紫外化分光光度法，化学需氧量采用重铬酸 钾氧化法，氨氮采用钼酸铵分光光度法。检测结果按照地 表水环境质量标准（GB3838-2002）Ⅲ类标准限值进行单 因子水质评价。 3质量控制 为保证监测数据准确、可靠，在水样及底质的采集、 保存、实验室分析和数据处理的全过程中均按照环境水质 监测质量保证手册（第二版）的要求进行。监测分析方法 采用国家有关部门颁布的标准分析方法，监测人员均持有环 境监测上岗合格证，所有监测仪器均经过相关部门检定、校 准、比对。采取了平行样分析、加标回收分析、质控样对比 分析等实验室内质量控制措施。 2.结果与讨论（Results and discussion） 1第三排水沟水环境质量年度变化 第三排水沟末端从2012年开始监测，从多年监测结果来 看，按照地表水Ⅳ类标准限值评价，第三排水沟末端主要污 染物为氨氮、化学需氧量、总磷和总氮，且多年来第三排水 沟水质一直为劣V类重污染水体。多年监测结果表明，氨氮 监测浓度范围为7.4-25.4mg/L，最大超标16倍；化学需氧量 监测浓度范围为56.7-126mg/L，最大超标3.3倍；总磷监测 浓度范围为0.45-1.27mg/L，最大超标3.2倍；总氮监测浓度 范围为17.7-28.2mg/L，最大超标17倍。 2第三排水沟流域主要监测断面 从近年监测结果来看，影响第三排水沟水环境质量的 主要污染物及污染程度依次为总氮＞氨氮＞总磷＞化学需氧 量。从监测断面污染物变化趋势图可以看出，三二支沟污染 段主要集中在Site-3大武口段，三二支沟入境断面在流经 Site-3断面各项污染物浓度普遍升高，最终导致三二支沟入 三排水质变差，研究表明三二支沟大武口段可能存在大的污 染源；第三排水沟入石嘴山境水质整体较好，在流经平罗段 后各项污染物浓度明显升高，在Site-6断面出现最大监测浓 度，在流经Site-8和Site-9沟段后各项污染物呈现自然削减 趋势，研究表明第三排水沟平罗段可能存在大的污染源。 图1 第三排水沟流域各监测断面主要污染物浓度变化图 3第三排水沟流域主要监测断面 针对三二支沟流域，氨氮污染主要出现在Site-4，该监 测断面超标率为58.3；化学需氧量污染主要出现在Site-3， 该断面超标率达到66.7；总磷污染主要出现在Site-3，该 断面超标率达到58.3；总氮污染主要出现在Site-4，该断 面超标率达到100。针对第三排水沟流域，氨氮污染主要出 现在石嘴山境内（Site-6、Site-7、Site-8），该区段全年 超标；化学需氧量污染主要出现在Site-6，超标率为85.7； 总磷污染主要出现在Site-6，超标率为71.4；总氮污染出 现在全流域，第三排水沟全流域5个监测断面总氮超标率均 为100。以氨氮为基准污染物，8个监测点位主要分为2个区 域，Site-4和Site-8聚为一类，其余监测点位聚为一类，揭 示三二支沟沿途主要污染物最终累积到三二支沟末端，而三 排沿途污染物最终均汇集到三排末端，这两个点位均代表了 三二支沟流域和三排流域整体氨氮污染程度和特征，故其具 有一定的相似性，其余点位主要为氨氮监控断面。以化学需 氧量为基准污染物，8个监测点位主要分为3个区域，Site-3 聚为一类，Site-4和Site-8聚为一类，其余点位聚为一类， 揭示三二支沟大武口段污染特征与其他断面污染特征不同， 三二支沟末端和三排末端污染特征可能相似，其余点位主 要为化学需氧量监控断面。以总磷为基准污染物，8个监测 点位主要分为3个区域，Site-3聚为一类，Site-4聚为一 类，其余点位聚为一类。揭示三二支沟大武口段和三二支 沟末端总磷污染特征各不相同，其余点位总磷污染特征可 能相似。以总氮为基准污染物，8个监测点位主要分为2个区 域，Site-4和Site-8聚为一类，其余监测点位聚为一类。揭 示三二支沟末端和三排末端总氮污染特征相似，其总氮污染 特征可能和其余点位不同。 图2 不同基准污染物监测点位聚类分析图 ChaoXing 201917 环境工程73 Modern Chemical Research 当代化工研究 4污染控制单元分析 污染控制单元的划定是为了更加精准的开展单元化水 环境综合整治，从而有针对性的阶段性开展水环境综合治理 项目。根据环境功能在空间上的差异以及对各类主体功能区 的细化，形成以自然界限为主，结合行政界线的区划，确定 自然生态红线及其他各环境区划管控单元。具体可分为三个 污染控制区，一是上游来水污染物控制区，分区依据主要是 上游区域各项污染物浓度较高，且该区域入三排和三二支沟 排污口较少，该区域要加大污物监测管理；二是中游污染综 合控制区，分区依据主要是该河段排污口较多，废水排放量 较大，且各段污染浓度较重，污染物监测浓度波动性较大， 该区域要加强各污染物排放口的监督管理；三是下游污染减 负与生态修复控制区，该区域基本无废水排放口，且河段较 长，便于水体污染物削减，该区域适合建设生态湿地进行污 染物自然降解。 3.结论（Conclusions） （1）影响第三排水沟水环境质量的主要污染物及污染 程度依次为总氮＞氨氮＞总磷＞化学需氧量。针对三二支沟 流域，氨氮污染主要出现在Site-4，该监测断面超标率为 58.3；化学需氧量污染主要出现在Site-3，该断面超标率 达到66.7；总磷污染主要出现在Site-3，该断面超标率达 到58.3；总氮污染主要出现在Site-4，该断面超标率达到 100。 （2）本次调查的9个点位108组监测数据表明，三二支 沟末端氨氮和总氮污染最重，超标率分别为58.3和100； 三二支沟大武口段化学需氧量和总磷污染最重，超标率分别 为66.7和58.3。针对第三排水沟流域，三排大平公路桥断 面污染最重，该断面氨氮、化学需氧量、总磷和总氮超标率 分别为100、85.7、71.4和100，三排平罗段和三排末端 氨氮超标率均为100，第三排水沟全流域5个监测断面总氮 超标率均为100。 （3）本文采用多种综合分析手段，根据各个区域、各 个点位、各项污染物分布特征，将三排流域分为上游来水污 染物控制区、中游污染综合控制区、下游污染减负与生态修 复控制区三个污染控制区，通过区域规划、流域治理、上游 管控等具体措施，有望进一步改善三排流域水环境质量现 状。 【参考文献】 [1]杨丽慧,王少丽,阮本清,等.基于排水沟的宁夏银北灌区农 田退水污染演变研究[J].中国生态农业学报,2015,23121580- 1587. 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WANG S L,XU D,YANG J G,etal.Chemical characteristics and its irrigation effect of drainage water in ditches of Yinbei Irrigation Districts [J]. SHUILI XUEBAO,2011,422166-172. 【基金项目】 宁夏回族自治区生态环境厅201709项目资助；宁夏回族自治 区重点研发计划重大项目（2019BFG02020） 【作者简介】 田林锋（1983-），男，汉族，陕西宝鸡人，硕士，工程师， 石嘴山市环境监测站；研究方向环境科学与工程。 【通讯作者】 罗桂林（1983-），女，汉族，山西大同人，助教，硕士， 宁夏理工学院；研究方向分析化学。E-mailtianlinfeng448 ChaoXing