吐曼河水质特性分析

张文河，查向浩，林 宁

（喀什大学 化学与环境科学学院，新疆 喀什 844000）

吐曼河作为唯一一条流经喀什市区的河流，对当地居民的生活以及城市生态文明的建设有非常重要的作用。喀什作为“一带一路”建设中巴经济走廊的重要节点城市，国家和地方政府加大了对喀什的投资建设力度。在贯彻习近平总书记“绿水青山就是金山银山”的“两山”理论背景下，除了加速发展喀什的经济，生态环境的建设和保护同样举足轻重。喀什地区本身脆弱的荒漠生态环境及其有限的水资源承载力要求人们充分了解和掌握当地的水资源、水环境生态系统现状，尤其是与人类生活密切相关的河水资源，一直制约着喀什乃至新疆经济的发展。为了满足吐曼河流域农业用水和流域内牲畜饮水的需求，吐曼河总水量的80%左右被消耗，剩下的河道水量不足总水量的20%，导致吐曼河喀什段经常出现市区以下河水断流的情况[1]。另外，地面径流引起的水力侵蚀以及风沙引发的风蚀导致吐曼河流域水土流失严重，这也是多年来突出的环境问题[2]。历年来，不同学者对吐曼河水环境所做的大量研究分析清晰地揭示了河水质量的演变过程。2000年以前，河水中的污染物主要是洪水冲刷造成的两岸黏土和有机质等自然污染；2000年以后，河流中下游的污染物源于沿河两岸的生活污水排放[3]。对河水中高锰酸盐指数、氨氮质量浓度和五日生化需氧量等指标的检测及定量分析表明，自2003年起，吐曼河年平均水质类别均为Ⅴ类[4]。2004—2008年，吐曼河上游段水质有所好转，为Ⅲ类；中游和下游水污染相对严重，为劣Ⅳ或Ⅴ类水质，主要污染物为石油类、NH4-N、氟化物[5]。这种情况一直持续到2010年，河水中的主要污染物是石油类、NH4-N和磷盐，河水富营养化现象再现[1]。到了2017年，喀什园林局开始实施吐曼河综合治理提升项目，投资额为1.2亿元，关闭了河两岸的污染源，河水各项指标均达到了国家标准，彻底改变了吐曼河的生态环境。

本研究对吐曼河水体中的氮、硫酸盐、高锰酸钾指数、大肠菌群数等参数进行了检测，以确定目前吐曼河水环境质量情况，为今后进一步治理和保护河流提供科学依据。

1 吐曼河概况

吐曼河属于喀什噶尔水系克孜河北支流之一，发源于喀什市西北方20多km处，总长58 km，流域面积约为576 km2，年均径流量为1.26亿m³，属于泉水河。吐曼河主要依靠灌溉回归水和少量雨水混合补给，河水年均径流量的变差系数较小。吐曼河流经喀什市区18 km，河床平均宽15.0 m，经喀什市、疏附县、英吾斯坦乡，最终流入红旗水库。由于喀什地区距离粉尘源地较近，河水的含沙量较大，加上流经喀什市段河流的沉积速率较大，导致河床每年上升、河道变化明显，需要定期给河水清淤。

2 材料与方法

2.1 采样方法

本研究于2019年在吐曼河上游、中游、下游分别设置了3个断面进行采样。采样时，在河流中泓线与河流横断面交汇处设置一个采样点取水，采样深度控制在0.3～0.5 m，每次取1 L水样。在与第一个采样点对称的两侧分别设置一个采样点取水。将水样放在采样瓶中，带回实验室测定各项水质参数。本研究对监测项目进行特征性优化分析，首先排除浓度几乎恒定且达不到统计意义的项目，其次排除成分相关项目（如各种形式的氮和磷），最终选定河水pH、电导率、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮质量浓度、粪大肠菌群等指标进行分析，以GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的评价标准为依据[6-7]。

2.2 矿化度、电导率分析

矿化度分类标准：矿化度小于1 g/L为淡水、1～2 g/L为微咸水、3～10 g/L为咸水、10～50 g/L为盐水、大于50 g/L为卤水。吐曼河平均矿化度与电导率统计情况分别如图1、图2所示。吐曼河3个断面的检测结果表明，吐曼河的河水矿化度均小于1 g/L，属于淡水资源。相比较而言，河流中游的矿化度最大，下游次之。吐曼河河水依靠泉水、雨水和灌溉回水补给，都属于淡水，河流的中下游分布着人口密度比较大的居民区，对中下游水质产生了一定程度的影响。

图1 吐曼河河水矿化度

根据我国GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》的规定，生活饮用水标准电导率不大于2 000 μS/cm。从图2可以看出，河流中游河水的电导率最大，这和“矿化度与电导率呈正相关”相吻合。

图2 吐曼河河水电导率

2.3 河水pH分析

pH分类标准：pH＜5.0为强酸性水，pH在5.0～6.4为弱酸性水，pH在6.5～8.0为中性水，pH在8.1～10.0为弱碱性水，pH＞10.0为强碱性水。吐曼河3个断面的河水平均pH统计情况如图3所示。由图3可知，吐曼河3个断面的河水都呈现出弱碱性。

图3 吐曼河河水酸碱度

2.4 生化需氧量、氨氮和高锰酸钾指数分析

高锰酸盐指数、氨氮和五日生化需氧量等指标通常反映水体中有机污染引起的水质变化，质量浓度越大表明水污染程度越高，反之越低。从图4可以看出，吐曼河河水中氨氮类污染物最少，3个监测断面的平均值均不超过0.15 mg/L。本研究所监测的3个河流断面参数波动不大。高锰酸盐指数和五日生化需氧量这两个指标虽然远高于氨氮类，但是五日生化需氧量最大值为1.50 mg/L，小于2.00 mg/L；高锰酸钾指数最大值也远小于22.00 mg/L。依据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》，3个河流断面的水都属于地表水I类水[7]。

图4 吐曼河河水高锰酸盐指数、氨氮质量浓度、五日生化需氧量

2.5 粪大肠菌群分析

粪大肠菌源于人的粪便及温血动物粪便排入外环境，是用来衡量卫生质量的一种指标。如果在水体中检测到粪大肠菌，表明水体遭到了污染。图5是吐曼河沿程3个断面的检测结果。从图5中可以看出，河流中下游的粪大肠菌多于上游，其中，河流下游最多。依据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》，3个河流断面的水都属于地表水Ⅱ类水[7]。即使粪大肠菌总数超标，也不能代表河水遭到了粪便污染，因为粪大肠菌中包含非粪便来源的自然水体中存在的菌株[8]，还需要进一步测定河水中的粪大肠菌群指标来确定河水是否遭到了污染。粪大肠菌群与河水中的氮、磷元素高度相关，也是反映河水富营养化程度的指标之一[9]。

图5 吐曼河河水粪大肠菌数

3 结果分析

（1）根据我国《地表水环境质量标准》，3个河流断面水的高锰酸盐指数、氨氮质量浓度和五日生化需氧量等指标至少达到了地表水Ⅱ类水标准。相比2003年吐曼河年平均水质类别均为Ⅴ类，现在的水质得到了改善，水质连年恶化的趋势得到抑制。

（2）吐曼河粪大肠菌群沿程变化表明，吐曼河下游遭到的污染比上游严重，这与下游地区商业活动频繁有一定的关系，加之中、下游河段的农贸市场、洗车场和喀什市最大的居民区—东湖小区、恒昌小区、公务员小区，其产生的各种生活污染物会影响河水的水质。

（3）矿化度是评价水中所含各种盐类数量多少的指标，也是判断天然水演化成咸水或卤水程度的依据。吐曼河沿程的矿化度测定结果表明，河水为淡水。该指标与河水电导率有一定的关系。电导率是衡量水质的重要指标，表示水中电解质的浓度，其大小与水中所含无机酸、碱、盐的量有一定关系，和溶解固体的浓度成正比，溶解固体的浓度越高，电导率越大。不同类型的水有不同的电导率。

4 结语

通过测定与分析2019年吐曼河上游、中游和下游水质参数可得：在喀什市政府的大力支持下，治理改造吐曼河工程全面启动后，城区段排污截流、河水沉淀池建设、河道清淤、河岸改造、河岸绿化等措施的治理效果显著，河水水质和河流生态环境得到了极大的改善。