胡 培，赵吉国
(广东省水利水电科学研究院，河口水利技术国家地方联合工程实验室，广东 广州 510635)
摘 要：以江门市首批进行整治的黑臭水体为研究对象，通过对各河流的现状水质评价及污染源调查，分析江门市黑臭水体的水质现状、主要污染源、污染特征等，提出各河流污染源控制的主要对象。研究结果表明，江门市天沙河等6条河流水质大部分时段都超过地表水环境质量V类标准限值，无法满足河流的水质目标，部分时段达到黑臭水平；其中，天沙河污染源较多，以畜禽养殖污染为主，是本次江门市黑臭水体治理的重点，其他5条河流包括生活污染、畜禽养殖污染等污染源，污染源结构有所差别，应有侧重的进行整治。
关键词：黑臭水体；水质现状；污染特征
近几十年来，随着我国人口的增长、经济快速发展以及城市化进程的加快，水污染问题变得尤为突出，对我国环境、生态和人体健康构成严重威胁，在国内引起极大重视[1-5]。根据国家《水污染防治行动计划》和《广东省水污染防治行动计划实施方案》的要求，广东省对各地级市开展建成区黑臭水体治理工作，切实推进广东省的水污染防治，其中，了解黑臭水体的污染状况、污染特征及污染来源，是进行水污染治理的前提[5-8]。本文以江门市黑臭水体为研究对象，分析江门市黑臭水体水质现状及污染源特征，为江门市黑臭水体整治提供依据。
江门市地处广东省中南部、西江下游，珠江三角洲西部，国土面积为9 505.42 km2。目前，江门市拟定了天沙河、杜阮河、龙溪河、麻园河、会城河、紫水河等6条河流为首批进行整治的黑臭水体，主要位于蓬江区、江海区和新会区，总长度为38.91 km。各河流基本情况及位置见表1、图1。
2.1 数据收集
水质数据来源于江门市环保局对黑臭水体的水质监测结果。江门市环保局于2015年7月—2016年6月布置了江沙收费站、贯溪、白石、江咀、固步闸、新
表1 江门市黑臭水体基本情况
序号河流名称起始位置长度/km所在区域1天沙河华盛路-江咀水闸14 56蓬江区2杜阮河高速入口桥-新河桥7 95蓬江区3龙溪河五邑路交叉口-南湖3 48江海区4麻园河滘头三元水闸-南湖7 46江海区5会城河南安路口-河口水闸3 25新会区6紫水河紫水桥-水闸2 21新会区
图1 江门市黑臭水体位置示意
会大道桥1、新会大道桥2等7个水质监测站点(见图1)，水质采样每月1次，采用国家地表水环境质量标准基本项目分析方法进行水质分析，根据黑臭水体的污染情况，选取了选择COD、NH4-N、TP 3个水质分析参数，为了便于分析，取其监测断面、监测时间水质浓度的平均值作为分析数据。水质数据收集情况见表2。
表2 水质数据收集情况
序号河流名称水质监测断面监测时间及频次水质指标1天沙河江沙收费站，白石，江咀2015年7月—2016年6月，1次/月COD，氨氮，总磷2杜阮河贯溪2015年7月—2016年6月，1次/月COD，氨氮，总磷3龙溪河、麻园河固步闸2015年7月—2016年6月，1次/月COD，氨氮，总磷4会城河新会大道桥12015年7月—2016年6月，1次/月COD，氨氮，总磷5紫水河新会大道桥22015年7月—2016年6月，1次/月COD，氨氮，总磷
2.2 水质评价方法
单因子水质标识指数法和综合水质标识指数法能够定性、定量的对水体水质进行评价，较完整的表达水体的综合水质信息，而且计算过程比较简单，是目前运用比较多的水质评价方法[9]；同时，该方法对水质处于劣V类的水体能够较好的进行识别评价，并具备判别河流水质是否黑臭的特点[10-11]。因此，本次采用单因子水质标识指数评价法和综合水质标识指数评价法对江门市黑臭水体进行水质评价。
1) 单因子水质标识指数法[9-11]
单因子水质标识指数 Pi由1位整数、小数点后2位或3位有效数字组成，表示为：
Pi=X1·X2X3
(1)
式中 Xi代表第 i 项水质指标的水质类别；X2代表监测数据在 X1类水质变化区间中所处的位置，根据公式按四舍五入的原则计算确定；X3代表水质类别与功能区划设定类别的比较结果，视评价指标的污染程度，X3为1位或2位有效数字。
2) 综合水质标识指数法[9-12]
综合水质标识指数由整数位和小数点后3位或4位有效数字组成，表示为：
Iwq=X1·X2X3X4
(2)
(3)
式中 Iwq为水质标识指数；X1·X2称为综合水质标识指数，由计算获得；X3、X4称为标识码，根据X1·X2判断得出。各符号的意义为：Iwq是由监测数据对应于水质标准中的类别(X1)、在第X1类水质变化区间中所处位置(X2)、参加整体水质评价的指标中劣于功能区标准的水质指标个数(X3)、代表水质类别与功能区目标值的差距(X4)组成。其中，X1·X2通过各个单因子水质标识指数的加权平均求得，一般采用等权重处理。m 为参与评价的主要污染物指标数量； wi为第 i 项指标权重；Pi为第 i 项的单因子水质标识指数。
天沙河COD单因子水质标识指数法计算见表3，天沙河综合水质标识指数计算见表4，其他水质因子及河流计算过程基本一致。
表3 天沙河COD单因子水质标识指数计算
时间/年月X1X2X3P(COD)2015年7月6716．712015年8月5505．502015年9月5105．102015年10月4204．202015年11月4404．402015年12月5605．602016年1月6316．312016年2月5405．402016年3月6016．012016年4月4804．802016年5月4804．802016年6月4904．90均值5605．60
表4 天沙河综合水质标识指数计算
时间/年月X1·X2X3X4Iwq2015年7月7．2327．2322015年8月6．5216．5212015年9月6．3216．3212015年10月6．1216．1212015年11月6．3216．3212015年12月6．7216．7212016年1月6．7316．7312016年2月7．0217．0212016年3月7．0317．0312016年4月6．7216．7212016年5月6．6216．6212016年6月7．0217．021均值6．8216．821
3) 水质黑臭的判断
根据综合水质识别指数计算结果，当6.0X1·X2≤7.0时，判断河流水质为劣V类，但不黑臭；当X1·X2>7.0时，判断河流水质为劣V类，且黑臭[10，13]。
2.3 评价结果及分析
利用单因子水质标识指数法和综合水质标识指数法，根据江门市黑臭水体管理目标(V类水质)，对江门市黑臭水体现状水质进行评价和分析。表5为各河流全年(2015年7月—2016年6月)监测均值的评价结果，图2为各河流逐月监测值的评价结果。
表5 江门市黑臭水体水质评价结果
河流P(COD)P(NH4-N)P(TP)Iwq天沙河5 607 427 326 821杜阮河6 018 637 827 532龙溪河、麻园河6 0110 157 227 832会城河4 406 715 605 610紫水河5 408 136 716 721
图2 江门市黑臭水体综合水质标识指数评价结果
根据单因子水质标识指数法评价结果，各河流COD的单因子标识指数为4.40～6.01，NH4-N的单因子标识指数为6.71～10.15，TP的单因子标识指数为5.60～7.82，各指标基本处于劣V类水水平，其中，NH4-N所造成的污染最为严重。
根据综合水质标识指数法评价结果，以全年水质情况进行分析，天沙河、杜阮河、龙溪河、麻园河、会城河、紫水河的综合水质标识指数分别为6.821、7.532、7.832、7.832、5.610、6.721，其中，除会城河外，其余河流水质均无法满足水质管理目标的要求，杜阮河、龙溪河、麻园河水体已达到黑臭水平。以各河流不同月水质情况进行分析，各河流不同月的综合水质识别指数有所差别，均存在某一时段水质情况较差、甚至达到黑臭的情况，其中，天沙河、杜阮河、会城河各月份综合水质识别指数变化较小，紫水河、龙溪河、麻园河由于废污水排放、开闸引水等因素的影响，各月综合水质识别指数变化较大。
总之，江门市天沙河、杜阮河、龙溪河、麻园河、会城河、紫水河等河流水质大部分时段都超过地表水环境质量标准V类标准限值，无法满足河流的水质目标，部分时段达到黑臭水平，需要通过污染源控制、生态修复等措施进行综合治理。
3.1 污染源调查
根据江门市环保局对黑臭水体污染源现状的统计数据，江门市天沙河、杜阮河、龙溪河、麻园河、会城河、紫水河等6条河流涉及的污染源主要包括生活污染源、工业污染源、畜禽养殖污染源等。生活污染源方面，天沙河、杜阮河、麻园河、会城河等河流流域范围内共有污水处理厂5座，年废污水排放量为6 852.52万t；各河流流域范围内存在分散式生活退水，未经处理直接排入河流，年退水量为2 777.65万t。工业污染源方面，天沙河等6条河流流域范围内共统计有工业排污企业89家，合计废污水年排放量为950.56万t。畜禽养殖污染源方面，天沙河等6条河流流域范围内畜禽养殖主要为生猪，共统计有规模化畜禽养殖场249家，养殖专业户及散户1 426户，生猪年出栏量57.1万头，其中，大部分畜禽养殖退水排入附近鱼塘，通过鱼塘换水进入河流，其余退水直接排入河流。各河流污染源情况见表6。
表6 江门市黑臭水体污染源情况
受纳水体生活污染源工业污染源畜禽养殖污染源污水处理厂分散式生活工业企业规模化畜禽养殖养殖散户数量/座退水量/(万t/a)退水量/(万t/a)数量/家退水量/(万t/a)数量/家出栏量/万头数量/户出栏量/万头天沙河22357 16949 0034400 4819427 76116617 27杜阮河1429 79401 5021112 5194 631061 57龙溪河00 00200 75469 7900 00850 50麻园河12574 12686 2020281 2900 00130 07会城河11491 45379 60564 17363 84501 27紫水河00 00160 60522 3300 0060 19合计56852 522777 6589950 5624936 23142620 87
3.2 污染特征分析
1) 污染物入河量分析
根据江门市天沙河等6条河流的污染源调查情况，结合相应的研究成果[14]，得到各河流的污染物入河情况，见表7所示。
总之，本次研究的6条河流现状COD、NH4-N、TP的入河总量分别为13 693.43 t/a、1 407.13 t/a、267.69 t/a。其中，天沙河流域范围较大，流域内包括棠下生活污水处理厂、丰乐污水处理厂等生活退水，34家企业的工业退水，194家规模化畜禽养殖场、1 166户养殖专业户及散户的畜禽养殖退水，污染源较多，研究的各河流中污染物入河量最大，污染较为严重。龙溪河、紫水河由于没有污水处理厂退水排放，而且流域范围内工业企业、畜禽养殖场较少，研究的各河流中污染物入河量比较小；但是由于河流流域范围不大，来水量、纳污能力较小，河流水质情况也难以满足要求。
表7 污染物入河量结果 t/a
受纳水体CODNH4-NTP天沙河7775 31737 75155 58杜阮河1447 18151 9630 53龙溪河375 8939 067 89麻园河2158 67263 3336 21会城河1674 25186 1532 02紫水河262 1328 885 45合计13693 431407 13267 69
2) 污染源结构分析
按照各河流污染物入河量的来源组成，分污水处理厂处理后的生活退水、未处理直接排放的生活退水、工业企业退水、退入鱼塘处理后排放的畜禽养殖退水、未处理直接排放的畜禽养殖退水等5个方面，分别分析各河流污染物入河量的比重结构，见图3。
以江门市天沙河等6条河流的总体情况进行分析，COD入河量中，生活退水(污水处理厂处理后排放)、生活退水(未处理直接排放)、工业企业退水、畜禽养殖退水(经鱼塘净化后排放)、畜禽养殖退水(未处理直接排放)所占的比例分别为20.02%、26.90%、5.37%、31.81%、15.90%，NH4-N和TP入河量中污染源比例与COD基本一致。可见各污染源中，生活退水(包括污水处理厂退水及分散式生活退水)、畜禽养殖退水(包括经鱼塘净化后排放及直接排放的污水)是这几条河流的主要污染源，两者所带来的污染物占污染物入河量的90%以上，是江门市黑臭水体治理的主要对象；工业退水污染物占污染物入河量的比重较小，主要是由于河流边上的部分工业企业经过整改、污水进行了截留，污染物入河量较小。
(a) COD
(b) NH4-N
(c) TP
图3 不同污染源污染物入河比重示意
对江门市天沙河等6条河流的具体情况进行分析，根据各河流不同污染源污染物入河比重对比(图3)，可知：同一河流不同污染物(COD、NH4-N、TP)的污染源结构组成基本一致，不同河流的污染源结构有所差别。其中，天沙河主要以畜禽养殖污染(包括经鱼塘净化后排放及直接排放的污水)为主，畜禽养殖污染物占污染物入河量的60%～70%；由于天沙河污染源较多，废污水及污染物排放量较大，因此，虽然生活污染、工业污染所占比重较小，但污染物入河量仍比较大，天沙河是本次江门市黑臭水体治理的重点。杜阮河、会城河污染源结构相似，以生活污染(包括污水处理厂退水及分散式生活退水)、畜禽养殖污染(包括经鱼塘净化后排放及直接排放的污水)为主，其中，杜阮河生活污染物占污染物入河量的45%～55%，畜禽养殖污染占35%～50%，会城河生活污染物占污染物入河量的55%～65%，畜禽养殖污染占30%～40%。龙溪河、紫水河以分散式生活污染(未处理直接排放)为主，主要是流域范围内分散式的生活退水，其中，龙溪河分散式生活污染占污染物入河量的70%～80%，紫水河分散式生活污染占污染物入河量的80%～90%。麻园河以生活污染(包括污水处理厂退水及分散式生活退水)为主，占污染物入河量的90%以上。
1) 本文以江门市天沙河、杜阮河、龙溪河、麻园河、会城河、紫水河等首批需要整治的黑臭水体为研究对象，分析了各河流的水质现状及污染源特征，为河流的治理提供了依据。
2) 利用单因子水质标识指数法和综合水质标识指数法对江门市天沙河等6条河流进行水质评价，结果表明，研究的河流水质大部分时段都超过地表水环境质量标准V类标准限值，无法满足河流的水质目标，部分时段达到黑臭水平。
3) 江门市天沙河等6条河流涉及的污染源主要包括生活污染源、工业污染源和畜禽养殖污染源，其中，生活污染源包括污水处理厂处理后排放的生活退水和未处理直接排放的分散式生活退水，畜禽养殖污染源包括经鱼塘净化后排放的养殖场退水以及未处理直接排放的养殖场退水。
4) 在各污染源中，生活退水、畜禽养殖退水是天沙河等6条河流的主要污染源，两者所带来的污染物占污染物入河量的90%以上，是江门市黑臭水体治理的主要对象；对具体河流而言，不同河流的污染源结构有所差别，应有侧重的进行整治。
5) 在水质现状分析成果基础上，未来的研究可以结合具体的治理措施，探索黑臭水体治理、河流的生态修复方案。
参考文献：
[1] Liu S， Lou S， Kuang C， et al.Water quality assessment by pollution-index method in the coastal waters of Hebei Provience in western Bohai Sea， China[J]. Mar Pollut Bull， 2011(62)： 2 220-2 229．
[2] Bu H， Meng W， Zhang Y. Nitrogen pollution and source identification in the Haicheng River basin in Northeast China[J]. Sci Total Environ ， 2011(409)：3 394-3 402．
[3] Mei K， Zhu Y， Liao L， et al.Optimizing water quality monitoring networks using continuous longitudinal monitoring data: a case study of Wen-Rui Tang River， Wenzhou， China[J]. J Environ Monitor ， 2011(13)： 2 755-2 762．
[4] 莫建成. 基于污染负荷指数法的东莞麻涌河涌底泥重金属污染评价[J]. 广东水利水电， 2016 (2): 4-7．
[5] 杨丽萍. 浙江省两个典型流域水体污染特征及污染源解析研究[D]. 杭州: 浙江大学， 2015．
[6] 闫维凤， 严勇， 吕本祥， 等. 河北省秦皇岛市农业非点源污染现状调查与评价[J]. 人民珠江，2016，37(3): 81-84．
[7] 尹善豪. 江中上游水质污染现状、原因及对策探讨[J]. 广东水利水电， 2005 (2): 84-86．
[8] 储雪丹. 梅江水环境质量评价及污染控制方案研究[J]. 广东水利水电， 2009 (6): 40-43．
[9] 杨大杰. 综合水质标识指数法及单因子水质标识指数法在 2013 年官厅水库水质评价中的应用[J]. 水利水电技术， 2014，45(10): 28-30.
[10] 侯志珍， 张明华. 温瑞塘河流域水质评价方法比较及污染特征分析[J]. 浙江农业科学， 2014 (1): 99-105.
[11] 徐祖信. 我国河流单因子水质标识指数评价方法研究[J]. 同济大学学报(自然科学版)， 2005， 33( 3) : 482-488．
[12] 徐祖信， 尹海龙. 城市河流水质常规评价技术研究[J]. 环境污染与防治， 2005， 27(7): 515．
[13] 胡成， 苏丹. 综合水质标识指数法在浑河水质评价中的应用[J]. 生态环境学报，2011， 20(1): 186-192.
[14] 赵吉国， 胡培. 江门市天沙河等9条河流纳污能力核定及限制排污总量控制方案[R]. 广州: 广东省水利水电科学研究院， 2016: 65-89.
(本文责任编辑 王瑞兰)
HU Pei， ZHAO Jiguo
(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower; National and Local Joint Engineering Laboratory of Estuarine water technology, Guangzhou 510630, China)
Abstract：With the malodorous black river of Jiangmen City as a case study, the current situation of water quality, primary pollution sources and pollution characteristic are analyzed. And pollution sources regulation is proposed, by using water quality assessment and pollution sources investigation. The results show that the water quality of Tiansha River and other 5 rivers in Jiangmen City are worse than grade V, sometimes black and foul. Tiansha River is mainly polluted by livestock and poultry farming, needing to be emphasized for governing. The other 5 rivers are polluted by domestic wastewater, livestock and poultry farming, needing to be governed particularly.
Keywords：malodorous black river; current situation of water quality; pollution characteristic
收稿日期：2017-02-07;
修回日期：2017-03-15
基金项目：广东省水利科技创新项目重大专题“广东省珠江三角洲水资源优化配置研究”(编号：2014-06), 广东省水利科技创新项目重点项目“对澳供水水源地建设与保护应用技术研究”(编号：2015-08)
作者简介：胡培(1987)，男，硕士，工程师，主要从事水文水资源研究工作。
中图分类号：X522
文献标识码：A
文章编号：1008-0112(2017)005-0020-05
联系客服
