包头市黄河水源污染演变与现状（节选）

刘延澄

　　摘　要：黄河是包头市的主体水源，械市供水正受到枯流和污染的双重挤压。2000年底自来水出厂水质个别项目不合格，表明黄河包头段水质污染已经破坏了河水的使用功能，到了非强化治理不可的程度。对黄河包头段的“阶梯”式污染，主要来自工业企业废水超标、超量排放，当前必须紧急治理和控制的优先污染物是氨氮和耗氧量。迅速改善黄河水质，保障供水安全，是内蒙古“金三角”经济区可持续发展的生命线工程。
　　关键词：黄河包头段水源污染 污染物浓度与总量 防污治污

EVOLUTION AND PRESENT STATE OF WATER
SOURCE POLLUTION OF THE YELLOW RIVER IN BAOTOU

Liu Yancheng

　　Abstract：The Yellow River is the main water source of Baotou city.The water supply of the city is being　threaten by both low water flow and pollution.In year 2000， some of the quality items Of the tap water　were not qualified，which shows that the water pollution in Baotou has influenced the normal using and　has to be controlled.The pollution Of the Yellow River in Baotou is mainly caused by unqualified
industrial waste water and over discharging.The priority pollution which shall be controlled at present
is ammonia nitrogen and oxygen consumption.Improving the Yellow River water quality and ensuring the
safe water supply is the “lifeline” project for continuously developing of “GoldenTriangle” economic
Zone Of lnner Mongolia.
　　Key words： the Yellow River in Baotou： water source pollution； pollution concentration and quantity；poilution prevention and control

　　包头市是—座工业城市，以钢铁、稀土、机械、化工、羊绒制品等行业著称于国内外。市辖区总面积近3万平方公里，总人口204.3万人，其中市区人口约106万人。2000年，全市国内生产总值(GDP)达228.73亿元。
　　包头市城市供水以黄河为主体水源，沿河己建成城市取水设施总能力约为130万m³／d，占城区供水总能力90％以上。其中，自来水系统建成黄河水净化供水能力48万m³／d，占其供水总能力85％。黄河是包头市用水的生命线。
　　近些年来，黄河过境流量逐年减少，水体污染逐年加重，包头城市供水受到河道枯流和原水污染的双重挤压，从源头上陷入了新的困境。自2000年11月中旬起，由于黄河水水质严重恶化，常规工艺处理后多项指标不能达到“饮标”要求，以致自来水公司所属2座挣水厂多次被迫停产。这种急剧爆发的黄河原水水质灾害在包头市城市发展史上前所未有，它表明黄河包头段水质恶化趋势
已经到了灾害性的转折点，已经威胁到黄河原水的最高使用功能。从可持续发展战略来看，黄河防污治污和城市供水技术进步已经成为包头市生存发展亟待解决的重大课题。

1 黄河包头段水质的历史变迁

　　1.1关于取水河段水质监测环境
　　黄河流经包头市行政辖区总长度为240km，本文研究的“黄河包头段”专指流经蜮市建成区边缘的取水河段，其长度为63km。河段的上、中、下游分别建有3处城市取水设施，并设置了相应的水文和水质监测断面。本文依上、中、下游的顺序，将监测断面分别称为1^#、2^#、3^#断面。
　　1^#监测断面；位于昭君坟河段，可视为黄河包头段水质的基准断面。此断面下游河段各项水质指标的增加值，主要是本市工业废水和生活污水入黄所致。１^#断面下方为包钢水源地，江心式取水墩进水能力10.32m3／s，1988年以来实际年取水量约1.15亿9，其中转供市自来水系统0.165亿m³。
　　2^#监测断面：位于画匠营子河段，上距１^#断面20km，其下方建成包头市自来水公司和伊盟达拉特电厂岸边式取水泵房，现有进水能力分别为10m³／s(一期工程取水能力4m³／s)和5.8m³／s。在１^#和２^#断面之间，有尾矿坝、昆河、四道沙河三条排污沟直接影响黄河水质。
　　3^#断面：位于城市下端的磴口村，上距2^#断面43km，其下游约lOOm处建有自来水公司岸边式取水泵房，现有取水能力5万m³／d，实际年取水量约1200万m³。下游约1000m处建有农业取水泵房，进水能力40m³/s，为季节性取水。在2^#至3^#断面间，下距3D断面28Kin处有西河槽，年入黄污水量约114万m³；下距30断面23Km的东河槽年入黄污水量约205万m³；下距3^#断面仅240m的阿善沟，年入黄污水量约1万m³。
　　1.2黄河包头段水质变迁对照基准选择
　　２^#断面1982年至1987年河水综合污染指数P=O-57，按地表水环境分级质量标准列为轻污染，满足国家二级水体有关标准，可作为饮用水水源。到1998年，2u断面的均值性污染指数P=I.04，属重污染，水体质量降到Ⅲ类以下，已不能作为质量稳定可靠的饮用水水源。从黄河包头段水质的变化过程看，1982年实测资料可以作为合格饮用水源的基准对照值。
　　综合1982年黄河包头段主要污染物浓度的平均值和最高值如下表１(除PH值外均为mg/l)。

表１ 指标分项 PH值 总硬度 溶解氧 化学耗氧量 氨氮 挥发酚 氰化物 砷 汞 六价铬 氟 平均值 7.5-8.9 128.7 7.5 1.75 0.06 0.0027 0.0013 0.0137 0.00027 0.0004 0.267 最高值 244.0 (最低4.1) 6.3 0.083 0.047 0.010 0.04 0.005 0.04 0.5

　　一般理化指标可适应饮用水水源要求，化学耗氧量很低，氨氮的平均值也很低，有机污染轻微，但毒理学指标(挥发酚、砷、汞)有接近或超过饮标情况。
　　1.3黄河包头段水质变化
　　1.3.1常规毒物浓度变化
　　在包头市历年排放的污染物中，挥发酚的污染负荷比值都是最大的，其排放总量的90％来自某化工厂。1986年以后，由于加强泊污以及生产量变化，年择酚量从1800吨左右减少到300吨左右，1990年以后河水酚浓度基本上没有超标。但是本市酚年排放总量年度间差别很大，集中排放时有发生，当河水酚浓度突然增大时，会导致挣水厂出厂水嗅味等指标恶化。对黄河原水酚浓度监测，仍
是保障包头市自来水水质的重要工作。
　　河水中砷、氰化物、六价铬浓度多年保持微量或无检出状态，仍应按国家标准进行长期监测。
　　1.3.2有机污染变化状况
　　总体上看，黄河包头段有机污染物等浓度近二十年间有增加趋势，1998年以来污染明显加重。其中，CODer在2000年均值达到27.７mg/l，比1982年增加15.3倍，且超标1.8倍；C0DMn到2000年均值超标，对总水源厂混凝沉淀效率产生明显影响，出厂水水质变差。
　　1998年后，河水氨氮大幅度增加，2000年平均浓度比1982年增长50倍以上，并且超标2倍以上，己造成总水源出厂水经常性氨氮超标。
　　自九十年代中叶以后，黄河包头段有机污染加重，当前已经不能保证城市取水的水质安全，并且自2000年底起引发数次水质灾害，对入黄有机污染和氨氮实行严格控制，已成为十分紧迫的任务。
　　 1.3.3原水污染程度变化
　　黄河包头段均值型综合污染指数(P)及地面水质量等级变化如下表2。
　　到1998年，中、重污染增加，超标项目也从1986年4项左右增加到7项以上，水体类别时常低于m类。

表２ 年　度 断　面 Ｐ　值 质量等级 1986～1987 1^# 0.54～0.804 轻、中污染 2^# 0.57～1.01 轻、中污染 3^# 0.60～0.925 轻、中污染 1998 1^# 0.67 轻污染 2^# 1.04 重污染 3^# 0.87 中污染

　　以3^#断面为例：1999年C0Dcr超标率100％，2次Ⅳ类(18.0和17.6mg/l)，1次V类(20.1mg/l)，2次劣V类(31.5和28.0mg/l)。2000年氯化物1次劣V类：CODcr超标率100％，2次Ⅳ类，2次V类，1次劣V类(42.0mg/l)；B0D₅1次V类(6.2mg/l)；总汞最大值0.00017mg/l，为Ⅳ类。此外，苯并(a)芘浓度持续多年超标，近年来超标率达20-100％，对其污染及影响应予关注。

2 黄河包头段的水质灾害

　　2.1包头市城市供水首次爆发水质性灾害
　　2000年11月中旬起，黄河原水呈灰褐色，进入水厂调蓄水库时，水面漂浮泡沫，经过水库自然沉淀后，尽管加大预氯和PAC投量，悬浮澄清池仍频繁翻池，滤后水浊度和色度明显增高。到12月中旬，净化后出厂水多项污染物浓度超过“饮标”，连续出现强烈的鱼腥嗅味，引起用水户普遍性反映，水厂被迫自12月26日起减少供水量50％以上达38天。2001年3月进入黄河冰凌解冻期后，出厂水水质再次恶化，总水源厂停止供水达一个月。
　　从2000年12月16日到2001年1月7日，总水源厂出厂水水质很差，其间11次主要污染物检测结果统计如下表３：

表３ 项　目 色 氨氮 耗氧量 最大值 20 8.71 19.2 最小值 ５ 2.05 4.56 平均值 10.7 3.7 8.58 超标次数 １ 11 9 超标率 ９% 100% 82%

　　其中，氨氮平均值超标6.7倍，最大值超标16.4倍；耗氧量平均值超标0.4倍，最大值超标2.2倍。表明现阶段导致包头市饮用水水质恶化的主要污染物是氨氮和耗氧量。
　　2.2黄河包头段的三重污染源
　　2.2.1三重污染源的叠加效应
　　黄河包头段水质，是由上游外省区、河套地区和本市三重污染叠加与河道白净效能相互作用的结果。
上游甘肃省兰州市、白银市、宁夏石嘴山市等地工业废水治理都曾取得较好成效，八十年代以来黄河的汞、油类等污染一度明显减少。近几年来，上述省市对黄河水质污染出现反弹，对包头段水质有所影响。
　　上游内蒙河套地区农业灌溉后的退水返回黄河后，常导致氯化物和生化需氧量增高，多座城市生活污水和工业废水无序排放，都对黄河包头段水质产生直接危害。黄河水质监测部门于2001年1、2季度抽测了一批工业入黄排污口水质，其中：
　　距包头市约300km的乌海市化工厂废水中CODcr值3000mg/l(间歇性排放)，焦化厂污水中CODcr205mg/l、酚类66mg/l、氟3.19mg/l。
　　距包头市约lOOkm的乌拉特前旗3户造纸厂的污水对黄河形成了集中性污染，测得的CODcr值为2400～7600mg/l，BOD5值为1200～2100mg/l；集聚了农灌退水和城镇生活污水的乌粱素海也污染严重，其入黄污水CODcr值达1200mg/l。
　　河套地区近年来排污增加，使黄河进入包头辖区的三湖河断面水质时常沦为V类甚至为劣V类。包头市取水河段上游的CODcr、BOD₅等项污染已相当严重。包头段广断面2000年12月9日至19日间，实测CODMn平均值为10.3mg/l，届劣V类水质。
　　2.2.2包头市入黄捧污沟污染总负荷分析
　　包头市入黄掉污沟有7条，多年来排入黄河的废水总量年际间变化不大，1981年8210万吨，1985年8414万吨，1990年8575万吨，1998年8730万吨。废水量和污染负荷的比重，均以昆河、四道沙河、西河、东河4条为主，而且都对画匠营子、磴口水源地有直接影响，控制这4条排污沟水质指标和排放总量，对改善取水河段水质有直接作用。
　　12年间，4条排污沟的污染总负荷经历了一个“马鞍形”过程，1986年为3157.19，1990年为163.48，1998年上升到10476.89，反映出包头市经济发展与水环境保护进展相互绞合的历程。八十年代初期，包头市贯彻国家“三同时”方针和((谁污染谁治理”原则，随后又对工业企业实施“达标排放”管理，关停并转了一批污染严重的小型企业，水环境治污工作取得显著成绩。以1990年与1986年比较，污染总负荷下降94-8％，4条捧污沟的污染总负荷下降幅度分别为：昆河91.0％，四道沙河49.6％，西河79.2％，东河97.8％。
　　九十年代中叶以后，在全市经济快速发展的过程中，—批新建企业没有建设相应的污水治理设施，一些原有的治理设施不能持续发挥效益，在废水排放量激增的同时，污染总负荷大幅度上升。以1998年与1990年比较，4条沟的污染总负荷增加63倍，其中，昆河增加187.5倍，四道沙河增加100.8倍，西河增加5.9倍，东河增加3.5倍。
　　从城市供水水质保障角度，对上述包头入黄排污状况应强调以下认识：
　　(1)入黄排污总负荷激增，排污对黄河水质已构成明显危害。
　　(2)在4条排污沟中，昆河及四道沙河年入黄废水量占总量的95.8％，污染总负荷占的89.4％，污染页献分别为47.89％和41.47％，是包头市水环境防污治污的重点。
　　(3)黄河包头段水体的主要污染源仍然是工业企业，近年主要的污染物有NH₃-N、T-P、CODcr、BOD₅和油类。氨氮、有机物和油类污染，是当前导致自来水系统常规工艺失效的主要物质，也为氯化消毒过程中产生卤代化台物等毒性副产晶提供了前驱物质。
　　2.2.3关于入黄污染物的捧放总量
　　黄河水体对污染物的接纳能力，与河水流量大小有密切的关系。1984年以前，包头段多年平均流量为818.6m³/s，最大流量达5450m³/s，以后呈逐渐下降趋势。1990年平均流量降至741m³/s，近几年平均流量降到600m³/s以下，年内长时间处于300m³/s以下的低流和枯流状态，水体承受污染能力变得十分脆弱。1998年以来，CODcr、BOD₅、NH₃-N和油类是黄河包头段水质超标的主要项目，对其总量控制已势在必行。
　　从1998年环境优先污染物排放总量看，昆河与四道沙河年排放CODcr(22678吨)占到73.3％，NH₃-N(3973吨)占到95.3％，油类(694吨)占到83.0％，这三项污染物正是导致近年包头市城市供水水质转差的主要因素。
　　四道沙河入黄口距离其下游的画匠营子取水泵房不足3km，常年污水排放量达4300万吨，且自左岸入河后不能进入河道主槽，到达水厂取水口时，污染物仍然浓度很高，在河道枯流或冰冻期间，对取水口水质危害更大。2000年12月20日前后，黄河流量仅为200m³/s左右，四道沙河每日排入黄河废水量约11m³，相当于1.3m³/s。流入河床后受长达1km沙坝阻挡，沿左岸与黄河边流也不能完全混合，稀释程度仅约20倍，然后流入冰层之下，使取水口进水呈灰褐色，进而导致总水源厂净化工艺失效。在12月20日至28日间，出厂水嗅味引起社会强烈反响，氨氮最高达8.71mg/l，超标16.4倍（12月28日），耗氧量（CODMN）最高为19.2mg/l，超标2.2倍（12月27日）。
　　2000年12月24日，有关部门在四道沙河中游分流，将废水总量的70%左右导致取水河段下游入黄，改善了取水环境质量，但未解除水源地的重度污染。这是因为，在邻近四道沙河下游地段，近些年新建了4户稀土工业企业，其废水对画匠营子水源地构成了氨氮、CODcr重度污染。在四道沙河上游截流后原入黄口废水基本上是这4户企业排放，2000年12月25日检测，入黄前废水CODcr为63.9mg/l，氨氮为173.67mg/l。这种高浓度污染物，即使在黄河干流水量较大时，也会严重污染水体。消除这4家稀土企业废水超标超量排放，是当前防治画匠营子水源地水质灾害的最紧要任务。

3 影响包头市黄河水源污染程度的相关因素

　　3.1包头市黄河水源水质现状
　　近三年HN₃-N平均浓度在3个断面上都持续超标，水体质量常年为Ⅳ类，且每年都发生。1^#断面表明包头市上游NH₃-N污染已经超标，且呈逐年加重趋势，平均值超标0.7倍，最大值超标6.5倍。2^#断面叠加本市排污量后，NH₃-N浓度大幅度增高，三年平均浓度超标2.1倍，最大值超标16倍。河水经过43km河道后，3^#断面NH₃-N浓度没有明显降低，三年平均值超标1.3倍，最大值超标9.7倍，表明包头段的自净能力已削弱殆尽。
　　与八十年代后期比较，氨氮污染的增加值是惊人的。1986年至1990年，3个断面5年HN₃-N的平均浓度分别为0.131mg/l、0.143mg/l、0.137mg/l，河水常年为I类水体。近3年平均值与此比较，1^#断面增加5.6倍，2^#断面增加9.7倍，3^#断面增加7.4倍。黄河包头段氨氮污染激增以至常年超标，起始于九十年代中叶，2000年处于历史峰值，可列为当前头号优先污染物。CODMn指标近三年平均值尚未超标，但从饮用水安全角度分析，以下两点应该引起高度警觉。
　　(1)、2000年河水CODMn平均值都已超标，3个断面实测最大值都超标1.2倍，并且引发了自来水超标。2000年12月26日至2001年1月7日，水源总厂出厂水CODMn检测超标率达90％，最大值19.2mg/l，超标2.2倍，平均值8.6mg/l，超标0.4倍。
　　(2)、我国即将颁发新的生活饮用水标准，要求水源CODMn不大于4mg/l(Ⅱ类)，黄河包头段将可能处于常年超标状态，自来水将难以达到合格。
　　3.2影响包头段河水水质变化的主要因素
　　3.2.1入黄污染物总量及浓度的影响
　　2^#断面上游有昆河、四道沙河排污入黄，直接影响画匠营子水源地水质。
　　与1986年比较，1998年两条沟废水年排放总量增加4262万吨，增长1.4倍，与黄河流量逐年下降趋势逆向，即使污染物排放总量保持同一水平，河水也会加重污染。实际上，四道沙河多项污染物总量大幅度增加，氨氮增加163倍，氟化物增加32.7倍，CODcr增加0.6倍，油类增加1.4倍。在黄河水环境防污治污工作中，控制污染物择放总量己迫在眉睫。
　　1998年昆河平均值100％超标污染物6项，超标倍数分别为：氨氨41倍、挥发酚3倍、氟化物3倍、CODcrl0倍、总磷6倍、油6倍。四道沙河平均值100％超标污染物5项，超标倍数分别为：氨氮91倍、氟化物49倍、CODerl6倍、总磷59倍、油15倍。
　　1998年是包头段河水水质转折点。2^#断面水质为Ⅲ类以下，已不符合水源地Ⅱ类水体要求。从超标率看，对水质影响最大的3项污染物平均超标倍数为：氨氨3倍、CODMn0.3倍、油5倍。这与2条排污沟入黄浓度超标倍数最大的污染物是相对应的。改善画匠营子河段水环境质量必须从昆河、四道沙河抓起，重点是氨氮、CODcr、油类达标及控制其排放总量。
　　四道沙河氨氮排放剧增，是严重破坏画匠营子水源地水质的首要困素。四道沙河1998年和2000午平均流量都是4.8×10⁴m³/d，但两年的NH₃-N浓度相差甚大，2000年最大值达855.23mg/l，增加4.7倍，平均值达269.42mg/l，增加1.9倍，是造成2000年冬季自来水水质灾害的直接原因。对沿河4户稀土企业废水强制达标并限制总量，将四道沙河全部污水移至水源地下游入黄，是遏制画匠营子河段水质恶化趋势的最迫切的任务。
　　3.2.2黄河干流流量变化的影响
　　干流流量对河段水质的影响，实质上是对污染物的稀释能力和水体自净能力的综合反映。
　　近三年中的最小流量虽然都比历史上的43m³/s(1976年11月14日)高，但每年低于l00m³/s的天数要比过去多，最大流量比过去一般年份的3000m³/s以上小得多。特别是年平均流量只有1990年以前的50％左右。多年无大流量，河床增高、拉平、主槽相对变浅，低流量时水面展宽，对沿岸排污的混合、稀释能力下降，在同等排污水平时，河水水质也会变差。年平均迳流量，八十年代大
约250亿m³，而近几年平均约170亿m³，水体自净效果大不如前。流量和年迳流量偏低，本段河水极宜爆发突然性重度污染，直接恶化水源地水质。
　　把近三年河水主要超标污染物浓度对应流量关系排序，归纳为下表4。
　　一般排放条件下，河水中污染物浓度随干流流量增大而降低。当流量大于500m³/s时，可达到Ⅲ类水体。当流量小于150m³/s时，河水水质全面恶化，主要污染物超标率高。1999年5月12日，河水流量95m³/s，测得苯并(a)芘浓度高达0.142μg/l，超标55.8倍，表明低流量时集中性污染物的严重危害。在当前排污条件下，可以将干流150m³/s流量视作本段水源水质将发生重度污染的临界警示值，对排污控制和城市取水都有实际意义。

表４

流量

污染物

≤150m³/s 160～500m³/s 500～850m³/s BOD₅ 平均值
(mg/l) 4.0 2.8 2.4 超标倍数 0.3 0 0 CODcr 平均值
(mg/l) 30.6 29.8 22.5 超标倍数 1.04 0.99 0.5 CODMn 平均值
(mg/l) 6.7 4.6 3.3 超标倍数 0.25 0.13 0 苯并(a)
芘 平均值
(μg/l) 0.0377 0.0137 0.0113 超标倍数 14.1 5.4 3.5

　　2001年6月18日至8月26日2^#断面连续4周自动监测，将其每周平均值列为下表5，可见本段水质仍然污染严重，主要污染物为CODMn。

表5 周序 污染物周平均值（mg/l） 河水水质
类别 河水流量（m³/s） CODMn TOC NH₃-N 1 10.51 6.93 0.28 V类 100左右 2 9.22 6.79 0.23 Ⅳ类 ＜100
最低63 3 11.20 7.22 0.10 V类 4 5.68 2.80 0.06 Ⅲ类 300～900

　　此外，包头段是黄河冰冻最严重的河段，冰期对本段水质也产生不利影响。封冻期，受局部先冻冰桥等阻碍，干流易生分叉，入河污水只能与岸边小流量混合；冰封期，冰下水中污染物挥发条件差；解冻时冰坝阻流，局部水位抬高形成死水区或迥流区，一定程度上积累了污染物总量。因此，在每年12月份及次年3-4月份，水源地水质容易发生重度污染。
　　──黄河包头段水质污染已严重威胁到包头市、东胜市、呼和浩特市水源安全，对内蒙古“金三角”经济区生存和发展前途具有决定性作用。防治污染，尽快改善黄河本段水环境质量，争取恢复良好生态条件，是内蒙古中西部地区实施可持续发展战略、建设经济强区的生命线工程。

---

刘延澄(1938-)，男，汉族，辽宁省辽阳人，高级工程师，中国土木工程学会水工业学会理事，研究方向为缄市供水。