塔金璐

(陕西地建土地综合开发有限责任公司，陕西 西安 710075)

引言

石川河为渭河的重要支流，发源于铜川市焦坪北山和铜川市耀州区瑶曲镇的北山，流经富平县、阎良区、临潼区，于临潼区的交口镇汇入渭河，年径流量2.15亿m3，是重要的水力资源。然而，随着工业的不断发展产生了大量不达标排放，城市生活污水和农业生产中的化肥、农药也逐渐渗入河水形成污染。石川河水体存在氮磷等营养盐超标，导致水体功能恶化，带来环境健康隐患，严重影响沿岸城市的经济发展。

1 研究概况

富平石川河(城区段)综合整治工程，位于富平县城南荆山塬下，总占地面积约155.33hm2。本着“以人为本”的新型城镇化建设理念，优先打造富平城市流域生态环境，坚持系统修复、综合整治、整体保护的原则，筑牢“山水林田湖草”生命共同体。其中，河道整治长度总计约5.2km，修建滨河道路约12km，打造园林景观绿化约85万m2。

2 数据来源

根据石川河水系特征、自然环境条件，本研究的水样分布在石川河综合整治工程一期和二期的下游，共12个点，见图1。河流样品采集于5月，为该地区的枯水期，采集时间均为无雨天。

图1 石川河综合整治工程河道水样位置示意图

3 样品分析

依据石川河水质基本特征和《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的水质评价要求，本次水质分析指标包括常规理化指标和重金属元素2大类。其中，常规理化指标为pH、化学需氧量(COD)、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)等。据河流重金属特征，结合本次数据情况，选择具有代表性的7种元素为重金属评价指标，包括Cu、Pb、Zn、As、Hg、Cd。

3.1 河流水质分析

对12件水质样品各指标数据进行基本统计特征分析，分析结果见表1。

表1 石川河综合整治工程水质指标(理化)对比表

河流的pH变化范围为7.65～9.08，COD变化范围为8.34～10.85mg·L-1，均大于标准值，特别是pH的变异系数均小于10%，说明各河流的pH和COD变化不大，数据分布相对较集中；氟化物含量较低，变化范围为0.15～0.31mg·L-1，远小于标准值；NH3-N含量变化范围为1.13～1.99mg·L-1，铬(六价)变化范围为0.026～0.28mg·L-1，BOD5变化范围为6.0～11.3mg·L-1，COD变化范围为19～58mg·L-1,几项均一定程度超出标准值；河流TP含量变化范围为0.81～6.37mg·L-1，变异系数为67.53%，TN变化为0.02～2.64mg·L-1，变异系数为145.45%，反映了数据的高度离散性，受到了污染，且超标倍数较大，说明河段受人类活动影响较严重。

总体来看，河流的pH、COD、氟化物均未超标，TP、TN均超标较严重，其它几项存在一定程度的超标现象。

河流的Cu、Pb、Zn、As、Se、Cd含量均未超出标准值范围，见表2，其中Cu和Zn的变异系数较大(173.17%、130.95%)，反映了数据的较高离散性，含量分布受人类活动的影响较大；河流的Hg含量超出标准值，变化范围为未检出至0.36ug·L-1，变异系数65.5%，数据分布较集中，河水中Hg元素普遍受到了人类活动的影响。所以河流的重金属超标现象不严重，仅Hg元素有超标现象。

表2 石川河综合整治工程水质指标(重金属元素)对比表

3.2 河流水质评价

3.2.1 水质评价方法

本文采用单因子指数和内梅罗水质指数法进行评价。

单因子污染指数计算公式：

Pi=Ci/Si

(1)

式中，Pi为单因子指数；Ci为评价因子的实测值；Si为评价因子的评价标准值。

内梅罗水质指数法计算公式：

(2)

式中，P综为内梅罗综合污染指数(以下简称为“综合污染指数”)；Pi为单项污染指数的平均值；Pimax为最大单项指标污染指数。

3.2.2 单因子指数评价

参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)，区内的河流环境功能大部分为Ⅲ类区，主要为集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区，因此，本次评价采用其Ⅲ类标准值为评价标准，见表1，选取水质指标等评价因子，依据公式(1)计算，得到河流单因子指数评价结果，见表3。

由表3和图1综合分析可知：氟化物，各样品均未超标；氨氮，河流样品全部超标，整体属于IV-V类水范围；铬(六价)，除样品2-上高达5.6外，上游基本达标，下游属于V类水范围，超标率为46.2%；BOD5，指数较高，属于V类水范围；COD，整体基本属于IV-V类水范围；TN，除少量站位达标外，均为超标，特别是下游TN，超标率高达76.9%；TP，上游达标，下游超出V类水范围，磷严重超标，生活污水排放现象严重；重金属元素，除Hg外均未超标，其中Hg超标率为46.2%，主要为上游、下游。

表3 石川河综合整治工程水样单因子指数

3.2.3 内梅罗综合指数评价

根据公式(2)计算，得到综合污染指数图，见图2。根据水质分级标准，见表3，将河流内梅罗综合污染指数分级，分级结果见图3。

由图2、图3可知，石川河综合整治工程中，P综>5，水质严重污染的点位有4个，占比为30.77%，样品位于石川河综合整治项目二期下游人工湖段；3

图2 石川河综合整治工程综合污染指数图

表4 综合污染指数说明

图3 石川河综合整治项目工程河流水质分级图

总体来说，研究区水质以三类水为主，但也有部分指标超过四类，甚至是五类水标准的情况，就单指标来看，除氟化物和溶解氧外，其它指标都存在超过三类水质标准的情况，这些位置主要集中在下游的二期东段，所以二期东段水域的水质状况需要重点关注。氮磷属于农业污染源，较高的氮磷也正好对应区内广泛分布的农田，而铬是农药的主要成分，农药的密集使用可能提高水体铬的含量。由于上游一期过水面积较宽，对于农业污水排放的承载力相对较强，因此，水体中各指标浓度均相对较低，而下游二期东段河道较窄，承载农业污水排放承载力相对较弱，在面对较高农业污排载荷的情况，水体中各指标浓度将会显著下降，导致二期东段水域水质较差的局面。因此，控制二期东段水质氮磷超标，防止富养化，是下一步急需的工作，避免下游二期东段水体水质恶化趋势进一步加剧，危害石川河整体生态系统。

4 污染防治建议

针对本文研究的石川河，优选出适合北方地区生长的水生植物，以生物浮床法构建水体微生态系统，植物发达的根系是微生物天然的载体，并且在根系周围能形成维生态环境，对水质起到净化作用。

人工生态浮岛是水面上构建一定的湿生人工浮岛，把高等水生植物或改良的陆生植物种植到水面上，构建小型的生态系统。

在湿地生态系统中，恢复水生植被可以有效治理内源营养盐释放、抑制藻类，改善水质。

另外，也可通过放养凶猛鱼类或通过直接捕除或毒杀来控制食浮游动物的鱼类，借此壮大浮游动物来遏制藻类。

针对富平石川河，以削减氮磷富营养化河水为目的，筛选出适合北方种植的水生草本植物，辅助以人工浮岛构建微生态系统和养殖适当的鱼类，获得最佳的石川河水质治理效果，进一步治理石川河的污染，建设生态宜居城市，实现绿色富平、生态富平。