陳友媛¹ 惠二青¹ 吳德星² 邱漢學(xué)¹ 鄭西來¹
（青島海洋大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院¹，環(huán)境與工程研究院²，青島 266003）

1．前言

　　目前非點(diǎn)源污染在水環(huán)境的研究中越來越被重視。美國等發(fā)達(dá)國家的研究發(fā)現(xiàn)，即使是點(diǎn)源污染全部實(shí)現(xiàn)零排放，河流的達(dá)標(biāo)率僅有65%，湖庫的達(dá)標(biāo)率僅有42%，且湖泊、水庫、河口富營養(yǎng)化主要是來源于非點(diǎn)源污染。鑒于目前我國幾乎沒有比較連續(xù)的非點(diǎn)源水質(zhì)水量同步監(jiān)測資料，如何對非點(diǎn)源進(jìn)行量化，已是急需要解決的問題。本文從水文學(xué)出發(fā)，考慮點(diǎn)源和非點(diǎn)源污染的形成和運(yùn)移規(guī)律，提出了一種簡便易用的污染負(fù)荷劃分的水文估算方法，并應(yīng)用到萊州灣的小清河流域，結(jié)果表明該估算方法對小清河流域的污染治理有指導(dǎo)意義。

2．研究方法

　　流域污染源可分為點(diǎn)源和非點(diǎn)源。點(diǎn)源污染是指工業(yè)和城市生活廢水從排污口排入水體。非點(diǎn)源污染是指汛期地表徑流攜帶的溶解態(tài)污染物及暴雨徑流中的泥沙所攜帶的吸附態(tài)污染物匯入水體。故年污染負(fù)荷總量W_T可表示為：

　　式中C_g(t)、C_u(t)分別為汛期地表徑流和河川基流中溶解態(tài)的污染物濃度變化過程，單位為mg/l；C_s(t)為汛期暴雨徑流中泥沙吸附的污染物濃度變化過程，單位為m3/s；Q_g(t)、Q_u(t)分別為汛期地表流量和河川基流量過程，單位為m3/s；Q_s(t)為汛期徑流攜帶的懸移質(zhì)輸沙量變化過程，單位為kg/s；t₀和t_e分別為年初和年末時刻，單位為s。
　　首先對方程(1)進(jìn)行離散化處理，點(diǎn)源污染負(fù)荷量W_u因排放量穩(wěn)定，可通過徑流形成分析用直線斜割法從徑流過程得河川基流量Q_u，點(diǎn)源污染物平均濃度C_u由枯季濃度的流量加權(quán)求出。

W_u=Q_uC_uΔt_u 　　　　　　　　　　　(2)

　　污染負(fù)荷量分溶解態(tài)污染負(fù)荷W_gu和暴雨徑流中泥沙所攜帶的吸附態(tài)污染負(fù)荷Ws。溶解態(tài)污染負(fù)荷用流量加權(quán)平均濃度和年徑流量相乘得到。非點(diǎn)源溶解態(tài)污染濃度C_g可用溶解態(tài)污染負(fù)荷W_gu和點(diǎn)源污染物負(fù)荷W_u之差，除以地表徑流量得到，計算式如下：

　　根據(jù)Henry吸附定律，吸附態(tài)污染吸附量C_s=kC_g，式中k為分配系數(shù)。利用懸移質(zhì)泥沙資料可以得到吸附態(tài)污染物濃度負(fù)荷量Ws。

W_s=C_sQ_sΔt_s 　　　　　　　　　　　(4)

3．結(jié)果與討論

　　污染負(fù)荷劃分的水文估算方法被應(yīng)用于萊州灣小清河。因萊州灣是一半封閉性海灣，是我國北方重要漁場。近年來萊州灣近海海域環(huán)境質(zhì)量日趨惡化，赤潮頻頻發(fā)生，尤其是暴雨季節(jié)小清河河口地區(qū)大批生物死亡，使萊州灣海域形成了無機(jī)氮濃度等值線均以小清河河口為軸心呈舌狀分布狀態(tài)，因此小清河污染是來源于點(diǎn)源污染還是非點(diǎn)源污染是解決萊州灣海域環(huán)境問題的關(guān)鍵所在。
　　3.1 徑流分割
　　徑流分割主要是將河流的不同補(bǔ)給源進(jìn)行劃分，河流枯水期流量的變化過程，實(shí)際上就是地下水補(bǔ)給的過程。小清河的地表徑流主要形成于每年的6-9月。其余的月份即使有降雨，一般也不產(chǎn)流。在考慮該河流的地質(zhì)、懸移質(zhì)泥沙及水文氣象條件下，用直線斜割法對小清河岔河站1996-1999年徑流過程線進(jìn)行了分割，計算結(jié)果從略。
　　3.2污染負(fù)荷的計算

表1 小清河岔河站污染負(fù)荷劃分
Tab.1 Pollution load from different sources in the Chahe station of Qiaoqing river
單位：噸 年份 污染物 總負(fù)荷量 非點(diǎn)源 點(diǎn)源 溶解態(tài)負(fù)荷量 吸附態(tài)負(fù)荷量 非點(diǎn)源負(fù)荷總量 比例 負(fù)荷量 比例 1996 TIN 6527 3822 269 4091 62.7 2436 37.3 1997 8723 4083 935 5018 57.5 3705 42.5 1998 17976 10388 1295 11683 65.0 6293 35.0 1999 17509 11646 465 12111 69.2 5398 30.8 96-99平均 12729 7485 786 8271 65.0 4458 35.0

　　從表中可以看出：（1）近幾年無機(jī)氮TIN（氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮）呈上升趨勢。這是因小清河流域有濟(jì)南和淄博兩大城市，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量的工業(yè)和生活廢水排入河道，加之農(nóng)田的化肥和農(nóng)藥利用率降低，暴雨徑流攜帶大量面源污染進(jìn)入河流。（2）1996年和1998年的汛期非點(diǎn)源負(fù)荷高于1997和1999年，主要是暴雨集中且雨強(qiáng)大，導(dǎo)致萊州灣均發(fā)生較大面積的赤潮，這說明萊州灣赤潮的發(fā)生和暴雨徑流的多少和雨強(qiáng)有關(guān)，即與非點(diǎn)源污染有關(guān)。（3）暴雨徑流產(chǎn)生的泥沙所攜帶的吸附態(tài)污染物負(fù)荷量占總負(fù)荷量的6.5%。它與地形坡度，下墊面狀況等土壤侵蝕因素有關(guān)。（4）對小清河的治理，不僅要加強(qiáng)點(diǎn)源的治理，還要作好汛期非點(diǎn)源的監(jiān)控與防治工作，防止由于大暴雨或特大暴雨引發(fā)的突發(fā)性水體污染事件。

4、結(jié)論

　　本文提出的污染源負(fù)荷的劃分方法，也是一種非點(diǎn)源估算方法。它是在常規(guī)的水文水質(zhì)資料的基礎(chǔ)上提出的一種簡便、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方法。它不僅可以用來估算不同年的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量，還能估算不同頻率代表年及某些特殊年份（如實(shí)際特豐年）或次洪水的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量。該方法還對泥沙所攜帶的吸附態(tài)污染物負(fù)荷量進(jìn)行了估算，結(jié)果表明該估算方法是可行的。