摘要

進入水體的紙漿和造紙廠廢水被認為是環境汙染物的主要來源。汙染的程度取決於原材料的性質和造紙過程中各個階段所使用的技術。在這項研究中，對Anmol製品廠(APEPF)的出水和接收的阿瓦什河上遊水的物理化學特性進行了調查。在埃塞俄比亞旱季的2015年1月至3月，使用聚乙烯樣品瓶從每個地點采集複合樣品，總樣品量為2 L，采集時間為12小時。根據美國公共衛生協會(APHA, 2005年)推薦的標準程序進行樣品保存、儲存、預處理和心理化學表征。通過均值比較，研究了由於工廠排放的汙水而導致的沿江水理化特征的空間變化。並與國家(EEPA, 2010)和世界衛生組織(2008)標準進行了比較。結果表明，原液總懸浮物(TSS)含量為298 ~ 501 mg/L，總溶解物(TDS)含量為1032 ~ 2333 mg/L, pH為3.2 ~ 10.7;五天生物需氧量(BOD)₅)和化學需氧量(COD)分別為470-2499 mg/L和2969-5847 mg/L。好氧處理未處理出水的TSS (112 ~ 532 mg/L)、BOD均未顯著降低₅(405-1315 mg/L)， COD (2304-3729 mg/L)。此外，TDS、電導率(EC)、總氮(TN)、總磷(TP)、鉀(K)、氯化物(Cl^-)和硫酸鹽(SO₄^{2 -})治療後療效顯著。大多數這些參數的值都高於埃塞俄比亞環境保護局(環境保護局)和世界衛生組織(衛生組織)為工業汙水排放規定的限值。方差分析(ANOVA)結果表明，入境點的測量參數水平最高，其次是下遊樣本，上遊樣本最低。此外，即使在河流下遊，記錄的值也遠遠高於最大允許限值。分層聚類的樹狀圖清楚地表明，APEPF排放的汙水對河流下遊水樣成分的變化有貢獻。所有這些經證實的APEPF排放到河流的汙水都不符合國家和世界衛生組織的標準，對阿瓦什河上遊的水質產生了相當大的影響。

關鍵字

阿瓦什河的;物理化學特征;紙漿和紙張;工業廢水

簡介

紙漿和造紙行業被認為是環境汙染的主要潛在來源之一[1,2]。一般來說，造紙過程中會使用大量的水、化學品、添加劑和填料，從而向環境排放大量含有木質素和半纖維素的黑液，以及二甲基亞硫酸鹽等有毒廢物，同時COD也很高[3-6]。此外，造紙廠排放的汙染物中含有豐富的溶解固體，如氯化物和鈉、鈣的硫酸鹽以及懸浮有機物質[3,7]。這些廢水直接排放到水生係統破壞了淡水生態係統，給水生生物和水的不同用途帶來了一係列問題[7-9]。製漿廢水中有機物含量高，加上漂白過程中的氯，產生了氯化酚、呋喃和脂肪烴等劇毒有機化合物[10]。已知這些化合物具有毒性、誘變性、持久性和生物積累性，會對生物係統造成有害幹擾，並對人類健康造成風險[2,11]。這就迫切需要控製廢水的質量。

近年來，由於埃塞俄比亞日益工業化和迅速發展的活動，現有和新建立的紙漿和造紙工業可望滿足對紙張日益增長的需求。這些工業主要使用進口紙漿和舊紙來生產紙張，它們建立在阿瓦什河沿岸。這條河附近和下遊的當地社區已大量利用它為不同的家庭和農業目的。然而，報告證實，這條河含有高濃度的鹽、有機廢物和致病生物，因為一些人為活動將其廢物排放到河流[13]。當地社區意識到這種影響，因為河流的顏色已經改變，河裏的魚慢慢消失了。因此，任何可持續的幹預措施，都需要評估汙水的物理化學特性及其對河流水質的影響。

為了調查接收水體的汙染程度[5,11,14,15]，在不同國家進行了一些與紙漿和造紙廠廢水的物理化學表征有關的研究。結果證實，紙漿造紙廠的廢水中含有許多汙染物，汙染物的體積和特性因原料種類、製造工藝、水量和采用的處理技術[16]而異。例如，在印度拉爾寬紙廠的廢水中，BOD₅(306-408 mg/L)， COD (1736-4357 mg/L)， Cl^-(43.5 ~ 348 mg/L)和TDS (486 ~ 1380 mg/L)均檢出[11]。按需開發量相對較高₅同時測定了印度比萊某紙漿造紙廠廢水中的COD (870 mg/L)、TS (2000mg/L)、TS (2890 mg/L)。Jamil TS等人[18]也發現了極高的BOD₅(2200毫克/升)、COD(10,300毫克/升)、TS(5950毫克/升)。但是，在埃塞俄比亞，沒有對APEPF排放的汙染物的類型、運輸和影響進行研究。

因此，本研究旨在研究APEPF排放的汙水的理化特性及其對阿瓦什河水質的影響。

材料與方法

研究區域的描述

研究區域位於埃塞俄比亞的Oromia地區，位於東經38°8’0”到38°9’0”和北緯9°0’40”到北緯9°1’50”之間。它的年平均溫度為23.8°C，年平均降雨量為1172毫米。它的特征是夏季(7 - 9月)和春季(4 - 5月)的降水模式。地處海拔3000米，氣候條件幹燥。

在研究區域，APEPF於2009年在阿瓦什河上遊附近建立，占地13公頃。這家工廠用從印尼各地收集的廢紙和從印尼進口的成品紙漿生產紙張。工廠使用了大量的水從兩個沉澱源通過塑料管泵到生產段。最後，從工廠部分處理過的液體排出液被泵入位於工廠大院內的一個儲存池。從儲存池收集的紙漿在工廠內重新利用，而離開儲存池的廢水則直接排放到阿瓦什河上遊。阿瓦什河流域分為上、中、下三個河穀。這條河發源於埃塞俄比亞中部高原，亞的斯亞貝巴以西海拔3000米，向東北方向流動，穿過東非大裂穀，最終在海拔250米的亞伯湖，全程1200公裏。APEPF正將汙水直接排放到阿瓦什河上遊山穀。

樣品收集

從指定為A、B、C、D和E的5個不同的采樣點收集了工廠的出水樣本和阿瓦什河上遊的水樣(圖1)。為了分析金屬和其他物理化學參數，從每個采樣點收集了兩套出水和河水樣本，每個樣本的總樣本量為2升。汙水收集樣本時注入工廠氧化池位於軋機(A)附近,和廢水後離開了池塘(B)。水樣收集大量上遊的放電(C),從清潔的站點位於上遊的汙水入口1公裏(D),在距離1公裏的下遊汙水入口點(E),樣品瓶以前仔細洗清潔劑和1 m H₂所以₄並在采集點用水樣衝洗。在2015年1月至3月的旱季，收集了12小時的出水和河水的複合樣品，混合良好。每隔15天使用聚乙烯樣品瓶采集樣品。樣品在收集後2小時內被運送到亞的斯亞貝巴的Jije Labo玻璃分析實驗室服務，並在4℃冷藏。在處理之前，將樣品加熱到室溫(21至25°C)。根據美國公共衛生協會(APHA 2005)[19]建議的標準程序進行樣本收集、保存和儲存。

圖1:研究區域和采樣點的位置圖。

化學品和試劑

本研究中使用的所有試劑和化學品均為分析級。羥胺緩衝溶液，磷酸氫二鈉(pH=7.4)和硼砂溶液(pH=9.2)采用0.25N重鉻酸鉀溶液(Breckland Scientific LTD)， 0.25N硫酸亞鐵銨，鐵素指示劑(Eurostar Scientific LTD)，粉末硫酸汞用於COD的測量。8.0N氫氧化鈉，硫酸錳，碘化鈉疊氮試劑，conh₂所以₄， 0.025N Na₂年代₂O_3.采用溶液和澱粉指示劑測定生物需氧量(BOD)。甲基紅-溴甲酚混合指示劑，40% NaOH, 2%硼酸，conc。硝酸，釩鉬酸鹽，conc。鹽酸,H_3.阿寶₄H_3.薄_3.總磷測定緩衝溶液。測定總氮的硫酸銅和硫酸鉀混合物均由英國鼎暉化工有限公司提供。測定總硬度用Calmagite指示劑和0.02N EDTA溶液，酚酞指示劑，甲基橙指示劑和0.02N H₂所以₄溶液用於測定總堿度，0.014N硝酸銀標準溶液和鉻酸鉀指示劑用於測定氯、硫Ver 4試劑。Na₂所以₄標準溶液，抗壞血酸鈉粉，鋅試劑和NH₂OH用於測定硫酸鹽，HCl溶液用於測定金屬鋅。測定全鐵用的甲亞硫酸鈉溶液、二苯卡氮試劑、菲羅啉試劑和測定銅金屬用的新溴胺試劑由美國HACH科學有限公司提供。蒸餾水被用來稀釋樣品和金屬標準溶液，以及衝洗玻璃器皿和樣品瓶。

汙水和河水樣本的物理化學分析

采用Systronic數字pH計(HI 9023型)在室溫下測定APEPF廢水和阿瓦什河上遊水樣的pH值。儀器用磷酸氫二鈉(pH=4.7)和硼砂(pH=9.2)緩衝溶液進行標準化。用電導率計(型號HI 8733)測定電導率。用UV-V is分光光度計(HACH Scientific LTD 6305型號，美國)濁度法測定各樣品的硫酸鹽和濁度。用火焰光度計(Halseled-410型)測定Na和K。用紫外可見分光光度計(美國HACH Scientific LTD 6305型號)比色法測定所有樣品中的銅、鋅和鐵濃度。采用釩鉬磷酸試劑，紫外可見分光光度計(T/70/T80型，中國)比色法測定總磷。堿度、總硬度、氯化物和總氮采用滴定法(凱氏定氮法)測定，懸浮固體(SS)和總溶解固體(TDS)采用重量法測定。生化需氧量₅用溫克勒碘量法測定的樣品在20℃BOD培養箱(中國SPX 250B型)中孵育5天前後溶解氧的差異。采用開放式回流滴定法分析COD。所有理化參數均采用美國公共衛生協會(APHA 2005)[19]標準方法進行分析。

方法驗證

用蒸餾水和試劑製備空白，對每個理化參數進行表征。樣品進行三份分析，並使用一係列標準溶液進行儀器校準。在紫外-可見分光光度法和火焰光度計測定中，通過對每種金屬的濃縮原液進行連續稀釋，製備了5種工作校準標準品。吸光度的校準曲線與建立了每種金屬的濃度，並用於測定廢水和河水樣品中的濃度。

統計方法

出水和河水理化參數原始數據檢驗符合正態分布，采用SPSS 15.0軟件進行分析。然後采用最小二乘差分(Fischer LSD)檢驗，比較從河流不同采樣點收集的出水和水樣之間的物理化學分析得到的平均值結果。部分理化參數在0.05和0.01顯著水平下用Pearson相關檢驗計算相關係數。采用分層聚類分析(HCA)方法，利用r -軟件，根據水質參數測量值的相似性，將出水和河水樣本劃分為不同的組。

結果與討論

APEPF廢水的理化特性

與國家標準和世界衛生組織標準相比，原汙水和處理汙水的理化特性平均值見表1。

參數	條件	分鍾。	Max。	平均值±SD	排放允許限值
					誰一個	EEPAb
生化需氧量5(毫克/升)	生	470	2499.3	1176.84±88.10	50	40
	治療	405	1314.6	886.7±63.01
鱈魚(毫克/升)	生	2969	5848.6	4065.86±301.30	250	120
	治療	2304	3729.6	2947.2±224.19
TP(毫克/升)	生	0.37	0.42	0.39	2	-
	治療	0.35	1.69	1.02±0.03
TN(毫克/升)	生	7.79	20.	13.89±0.74	10	-
	治療	12.41	12.80	12.6±０．２５
濁度(南大)	生	118.28	499.32	270.35±11.09	5	5
	治療	50.88	418.65	198.12±7.24
TS(毫克/升)	生	1512	3432	2592.67±297.99	1000
	治療	1230	2854	2197.33±210.94
TDS(毫克/升)	生	1032	3134	2333.33±312.67	1000	1000
	治療	1118	2650	2092±268.“9
TSS(毫克/升)	生	298	726	501.33±62.67	200	One hundred.
	治療	112	532	282.66±28.44
電子商務(µS /厘米)	生	1576	4720	3198.67±0.24	1000	1000
	治療	1705	4020	2888.33±0.36
PH值	生	3.23	10.66	6.83±0．10	5 - 9	5.5 9
	治療	3.4	10.3	6.47±0.12
Na(毫克/升)	治療	140	900	556.67±16.59	400	400
	生	130	800	493.33±12.83
K(毫克/升)	治療	2.9	12.1	6.57±0.18	-	-
	生	2.1	11.6	8.23±0.21
總硬度(mg/L)	生	49.5	3335	1394.83±58.5	-	-
	治療	47.52	3036	1291.17±65.84
Ca(毫克/升)	生	11.09	1150	483.03±22.79	200	200
	治療	8.71	1104	464.23±16.63
毫克(毫克/升)	生	5.23	110.4	44.94±1.38	150	150
	治療	6.18	66.24	31.34±0.95
堿度(毫克/升)	生	ND	2000	1032.68±64.62	-	-
	治療	ND	1700	953.09±57.18
有限公司3.2 -(毫克/升)	生	ND	281	93.89±5.08	-	-
	治療	ND	389.42	129.81±6.25
HCO3.-(毫克/升)	生	ND	2440	1068.97±71.04	-	-
	治療	ND	2074	898.84±58.33
氯化(毫克/升)	生	186.22	3818.7	1454.98±101.13	1000	750
	治療	150.41	815.44	419.33±25.22
硫酸(毫克/升)	生	26.7	282.32	195.31±12.76	-	-
	治療	219.25	424.22	309.09±14.85
鐵(毫克/升)	生	0.27	2.77	1.42±0.02
	治療	0.18	1.67	1.00±0.01
銅(毫克/升)	生	ND	0.03	0.01	2	2
	治療	ND	0.03	0.01
鋅(毫克/升)	生	ND	0.59	0.2	10	6
	治療	0.13	0.55	0.34

表1:連續兩個月(2015年1月至2015年3月)收集的埃塞俄比亞造紙廠Anmol產品廢水的理化特性平均值(n=3)。
^一個WHO(2008)世界衛生組織標準限值
^bEEPA(2010)埃塞俄比亞環境保護局

原始廢水的pH值在3.2至10.7之間，經處理的廢水的pH值在3.4至10.3之間(表1)。在第一次采樣數據中獲得的廢水的酸性pH值可能是由亞硫酸鹽的鹽(SO)的酸性消化所致_3.^{2 -})。兩周後采集的樣品的基本pH值證實，工廠在消化使用過的紙[16]時使用了NaOH液體。堿性製漿法所得的值與Nandkumar P等人[17]11.5為M. Bhilai(印度)的卡夫造紙廠所報告的值相當。得到的數值既沒有達到國家或世衛組織向地表水排放廢水的允許限值(pH值5.0- 9.0)。

如表1所示，工廠出水的EC水平相當高，原液的EC濃度為1476-4720µS/cm，處理後的EC濃度為664- 4020µS/cm。這表明存在較高濃度的溶解離子[15]。兩個采樣點的平均電導率均高於國家和世界衛生組織向河水排放的1000 μ S/cm標準值。

原液TSS含量為298 ~ 726 mg/L，處理後的TSS含量為112 ~ 532 mg/L。這些數值高於世界衛生組織允許的向地表水排放的200毫克/升的上限(表1)。工廠廢水中TSS的高數值可能是由於原料製備、製漿、漂洗、漂白和造紙過程[9]中產生的木質素和半纖維素等非溶解物質的存在。

TDS值為1032 ~ 3134 mg/L，處理後為1118 ~ 2650 mg/L。同樣，原汙水的總固體(TS)值在1512至3432毫克/升之間，處理汙水的總固體(TS)值在1230至2854毫克/升之間(表1)。這些總固體(TDS)值和總固體(TS)值都高於國家和世衛組織向地表水排放汙水1000毫克/升的標準(表1)。

原始和處理過的汙水的濁度值分別在118至499 NTU和51至419 NTU之間(表1)。得到的濁度值高於國家和世衛組織的排放物排放限值5 NTU。這種高濁度的廢水表明造紙過程中存在各種非溶解的固體副產物，如木質素和半纖維素[15]。

未經處理的廢水的化學需氧量為2969至5849毫克/升，經處理的廢水的化學需氧量為2304至3730毫克/升(表1)₅原液和處理後的出水分別為470至2499毫克/升和405至1315毫克/升。COD和BOD的水平₅分別高於世界衛生組織向地表水排放的250毫克/升和50毫克/升的限值(表1)₅這些廢水的值高於Giri J等人[11]和Kuzhali SS等人[15]所報告的值，從印度紙漿和造紙廠的廢水的306至408毫克/升。但是，它與按需出版日相當₅埃及舊造紙廠消化池排出的廢水2200 mg/L值[18]。該COD值與Giriet J等人[2]報告的來自印度工廠的紙漿和造紙廠廢水的1736至4357 mg/L值相當。高按需完成率₅APEPF廢水的COD值表明，需氧量較高的有機汙染物和無機汙染物(如硫化物)的存在，其氧化也需要氧氣[7]。

的生化需氧量₅/COD比值對於任何汙染出水的生物降解性的量化都是非常重要的。比率高(>0.5)表示生物可降解性好，比率<0.5則表示廢水[18]中有機物的生物可降解性低。平均BOD₅APEPF原液和處理後出水COD比分別為0.29和0.30，表明該廢水以不可生物降解的有機分子為主。

APEPF原液總氮(TN)和總磷(TP)濃度分別為7.8 ~ 20.0 mg/L和0.3 ~ 0.4 mg/L。同樣，經過處理的廢水的總氮和總磷分別在12.4至12.8毫克/升和0.4至1.7毫克/升之間(表1)。總氮的值高於世界衛生組織允許的限值10毫克/升，而總磷的值則低於允許的限值2毫克/升。排放這種富含營養物質的汙水可能導致富營養化，從而導致水生生物的死亡，因為接收水體中的氧氣消耗殆盡。

硫酸鹽(SO)₄^－2)的濃度分別為26至282毫克/升和219至424毫克/升(表1)₄^－2在處理後的廢水中觀察到，這歸因於良好曝氣區[20]中的亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽。將亞硫酸鹽含量高的廢水排放到河流中可能會對水生生物產生難聞的氣味和有毒物質(環境保護署和工發組織，2003年)[6]。另一方麵，如表1所示，氯的濃度(Cl^-)的濃度分別為186至3819毫克/升及150至815毫克/升。的Cl^-出水下遊的出水含量顯著降低，從3819 mg/L降至815 mg/L，這主要是由於氯與製漿出水中有機物含量高的氯反應，生成氯化酚、呋喃和脂肪族烴等劇毒有機化合物[11,13]。然而，未經處理的廢水和經過處理的廢水中的氯含量高於世界衛生組織規定的600毫克/升的允許限值(表1)^-濃度表明工廠在紙漿漂白階段使用了含氯劑。原廢水和處理後廢水的總硬度分別為50 ~ 3335 mg/L和48 ~ 3036 mg/L(表1)。由於[4]的硬度高於150 mg/L，因此最大值被歸為硬質廢水。

原液中金屬的濃度為Na (140 ~ 900 mg/L)、K (2.9 ~ 12.1 mg/L)、Ca (11.1 ~ 1150 mg/L)和mg (5.3 ~ 110 mg/L)。Na (130-800 mg/L)、K (2.1-11.6 mg/L)、Ca (8.18-1104 mg/L)和mg (6.2-66.2 mg/L)在處理後的廢水中的濃度(表1)。觀測值表明，原廢水和處理後的廢水中Na和Ca的濃度均遠高於國家和世界衛生組織的排放限值。廢液中鈉和鈣含量較高的原因是製漿過程中的堿化處理。

原廢水和處理過的廢水中的重金屬濃度在國家和世衛組織工業廢水排放限值內(表1)。然而，鐵的含量高於其他金屬，反映出紙漿和造紙廠廢水[14]的毒性。

表2和表3分別給出了原汙水和處理汙水所選理化性質的相關分析結果。大多數參數的分析結果顯示出水水質的預期趨勢。

表2:原始出水的相關矩陣(Pearson)。
*相關性在0.05水平顯著(二尾)
**相關性在0.01水平顯著(二尾)

如表2所示，BOD₅與TN (r=1)、K (r=0.96)、TH (r=0.98)、Ca (r=0.98)、COD (r=0.58)、HCO等參數呈顯著正相關_3.^-(r = 0.94)。碳酸鹽岩(r=-0.53)、鐵(r=-0.1)和濁度(r=-0.82)呈負相關。這表明，TN、K、TH、Ca、COD和碳酸氫鹽含量的變化引起了BOD的顯著正變化₅排出物。TS和TDS (r=0.98)與EC (r=0.99)、總堿度、硫酸鹽、碳酸鹽和碳酸氫鹽顯著正相關。這證實了TS和TDS的降解降低了廢水的溶解氧，從而導致BOD的增加₅以及排出物中自由移動的離子。

從表3可以看出，處理後出水總硬度與BOD有很強的正相關關係₅(r=0.98)， Ca (r=1)， Mg (r=1)。處理後出水COD與EC (r=-0.94)、TS (r=-0.98)、TDS (r=-1)、TH (r=-0.42)、HCO等基本參數呈負相關_3.(r = -0.82)₄^－2(r=-0.99)與濁度(r=0.01)、氯化物(r=0.98)、BOD呈正相關₅(r=0.25)和Fe (r=0.87)。這意味著電導率、TS、TDS、BOD值較高₅TH增加COD。總的來說，表3所示的處理出水的相關性分析結果與原始出水的趨勢相似。

表3:處理後出水的相關矩陣(Pearson)。
*相關性在0.05水平顯著(二尾)
**相關性在0.01水平顯著(二尾)

采用分層聚類分析(HCA)對研究區水樣和出水樣進行分組。HCA的設計目的是根據測量參數的相似性對水樣進行分組。測量參數值之間的歐氏距離平方用於計算樣本之間的相似度，使相似項可以通過鏈接方法[21]聚類。Guler等[22]將分層聚類分析描述為一種識別具有相似化學和物理特征的樣品組的有效方法。

分層聚類的樹狀圖(圖2)顯示，有兩對比較接近的樣本[(C,E)和D]，而聚類(A,B)與其他聚類之間的鏈接距離較遠。這說明樣本D和(C, E)比樣本(A,B)更相似。樣本群集組之間的這種差異可能是由於離汙水源的距離所致。在每一個聚類中，樣品(C,E)或(A,B)表現出更多的相似性，表明測量參數的組成相似。然而，從排放點上遊(D)提取的汙染最少的樣本完全與流出物樣本(A,B)分離，這表明來自工廠的流出物導致了下遊提取的河流水樣本的成分變化(C,E)。

圖2:阿瓦什河上遊的水樣和工廠的出水樣的分層聚類樹狀圖。

APEPF附近上阿瓦什河水體理化特征的空間變化

通過考慮三個采樣點(表4)，研究了工廠排放的廢水導致阿瓦什河水理化特征的空間變化。上遊采樣點的pH值在7.1到7.9之間，平均值為7.5。觀測結果在國家允許的河流水最大限度內(表4)。然而，在工廠排放點(範圍為5.1至9.4)的pH偏差平均值為7.3，在河流下遊(範圍為7.2至9.2)的pH偏差平均值為7.84，顯示工廠汙水的加入對河水ph值有顯著影響。盡管目前的變化預計不會對水生生物的生存造成任何不利影響，但這種變化仍需要經常監測。

參數	平均值±SD			最大允許濃度
	排放點(C)	下遊(E)	上遊(D)	EEPAb	誰一個
BOD(毫克/升)	429.19±27.64	65.48±3.18	6.81±0.09	10	10
鱈魚(毫克/升)	1066.7±76.01	314.37±19.80	7.53±0.45	40	40
TP(毫克/升)	1.04±0.01	0.82±0.01	0.78	0.24	0.14
TN(毫克/升)	9.06±0.52	6.30±0.18	2.40±0.02		10
濁度(南大)	198.12±13.5	129.58±9.6	22.51±1．4	5．0	5．0
TS(毫克/升)	1048.67±118.1	804±92.79	327.33±34.4
TDS(毫克/升)	833.33±68.77	663.3±36.69	321±13.57		500
TSS(毫克/升)	215.33±13.55	140.67±10.43	33.33±2.44	One hundred.	80
ECµS /厘米	1247±12.6	1028.33±10.3	469.33±8.2	300	300
pH值	7.23±0.43	7.84±0.44	7.50±0.21	6.5 - -8.5	6.5 - -8.5
Na(毫克/升)	279±0.68	161.33±0.87	28.50±0.07	200	200
K(毫克/升)	3.467±0．1	3.93±0.08	2.1±0.02	1．5
TH(毫克/升)	363.09±30.8	345.08±28.65	28.20±1．5		500
Ca(毫克/升)	118.33±6.7	121.43±5.12	74.62±3.18	75	75
毫克(毫克/升)	16.13±0.92	9.96±0.76	7.63±0.49	50	50
Cl−(毫克/升)	97.47±4.76	50.10±1.34	5.99±0.27		600
總堿度(mg/L)	428.54±29.42	353.01±24.5	237.35±16.2	200	200
有限公司3.2−(毫克/升)	19.59±0.62	29.39±1.31	ND	ND	ND
HCO3.−(毫克/升)	482.80±19.2	370.91±17.34	289.6±11.2	-	-
所以42−(毫克/升)	56.3±0.95	194.65±1.84	4.89±0.03	250	250
銅(毫克/升)	ND	0.01	0.03	2	1．5
鋅(毫克/升)	0.06	0.07	0.09	5	5
鐵(毫克/升)	0.29	0.38	0.13	0.3	0.3

表4:阿瓦什河上遊所選理化參數的平均濃度(n=3)與河水最大允許標準濃度的比較。
^一個WHO(2008)世界衛生組織標準限值
^bEEPA(2010)埃塞俄比亞環境保護局

使用分層聚類分析對化學參數進行分類，如圖3所示，顯示了測量參數之間的相關性，以及來自工廠出水的測量物理化學參數對河流水組成的相對貢獻。

圖3:阿瓦什河上遊的水樣和工廠的出水樣的分層聚類樹狀圖。

出水排放點(C)、下遊點(E)和上遊點(D)的平均電導率(EC)分別為1247、1028和469µS/cm。所有采樣點的EC值均超過國家[23]和世界衛生組織允許的300 μ S/cm的最大限值。在C和D(汙水排放後采集的樣本)觀察到較高的EC值，與上遊值相比(圖4)。在排放點和下遊點較高的EC值是由於工廠的汙水排放到河流中。水質分析中的電導率是指河水中溶解固體的含量，當其觀測值超過允許的限度[24]時，被發現對水生生物是不安全的。

圖4:排放點(C)、出水入口點(D)上遊和出水入口點(E)下遊的COD、EC、TS和TDS的平均濃度。

COD值在出水點最高(1066 mg/L)，在上遊點最低(7.5 mg/L)(圖4)。這表明出水中存在高需氧量的有機汙染物和無機汙染物，如亞硫酸鹽，其氧化也需要氧氣[7]。

河水C、E和D采樣點的總固體(TS)平均濃度分別為1048、804和327 mg/L(表4)。TS最低的是上遊點(未汙染的樣本)，而工廠汙水排放後的觀察結果顯示，排放點的TS高於下遊點(圖4)。總溶解固體(TDS)值在排放點較高(833 mg/L)，其次是下遊點(663 mg/L)，高於上遊點(321 mg/L)(圖4)。工廠汙水排放後的TDS觀測值高於世界衛生組織對地表水的最大允許限值500 mg/L。

C點、E點和D點河水總懸浮物(TSS)平均含量分別為215、140和33 mg/L。排放點的TSS值高於其他采樣點，其次是下遊樣本的TSS含量高於上遊樣本(圖5)。排放和下遊點獲得的TSS值高於世界衛生組織對地表水的最高限值100 mg/L。阿瓦什河上遊水樣的平均濁度值在不同采樣點C (198 NTU)、E (122 NTU)和D (22.5 NTU)之間差異顯著(圖5)。在所有地點獲得的濁度值都高於國家[23]和世界衛生組織河流水標準限值5 NTU。結果表明，阿瓦什河上遊水體的渾濁度、TDS、TS和TSS均與工廠汙水的添加有關。這可能會降低河流的美學價值，並通過阻止光深入水中而減少光合作用過程[25]。

圖5:一氧化碳平均濃度_3.^{2 -},所以₄^{2 -}濁度，TSS, Cl^-在排放點(C)、出水入口點(D)上遊和出水入口點(E)下遊的Ca和Na。

的生化需氧量₅采樣點C、E、D分別為429、65.5、6.8 mg/L。最高的董事會成員₅在汙水排放點觀察到的數值，在上遊點觀察到的數值最低(圖6)。這表明該工廠排放的汙水中有機物含量高，影響河流水質。觀察到的按需執行率₅和COD水平(表4)也分別高於國家[23]和世界衛生組織對河水的最大允許限值(小於10 mg/L和40 mg/L)。

圖6:平均濃度的總硬度，BOD₅，總堿度和HCO_3.^-在排放點(C)、流出入口點(D)的上遊及流出入口點(E)的下遊。

總堿度均值在出水排放點最高(428 mg/L)，其次為下遊采樣點(353 mg/L)，上遊采樣點最低(237 mg/L)。在所有采樣點中發現的總堿度都超過了國家(EEPA, 2010)[26]和世界衛生組織地表水200 mg/L的最大允許限值(表4)。碳酸氫鹽的平均含量也顯示出類似的趨勢，在下遊采樣點獲得最高值(483 mg/L)，而在上遊采樣點獲得最低值(289 mg/L)(表4)。這是由於排放到[4]河的工廠廢水的性質。

C、E、D采樣點的總硬度平均值分別為363、345、28.5 mg/L(表4)。排放點和下遊點的總硬度值均高於WHO最大允許限值500 mg/L。以水總硬度[27]為標準，可將樣品分為軟(0-70)、中軟(75- 100mg /L)、中硬(100- 150mg /L)、硬(150- 300mg /L)、極硬(300mg /L以上)。結果發現，混合廢水後收集的阿瓦什河水樣的觀測值在非常硬水的範圍內。這是由於工廠排出的汙水中含有大量溶解的鈣和鎂離子。硬度水平的增加會對洗滌劑的性能產生不利影響，這對依賴地表水進行清潔的人類構成了主要問題[28]。

采樣點C、E和D的平均總磷負荷分別為1.04、0.82和0.78 mg/L(表4)，超過了WHO允許限值0.14 mg/L，會引起富營養化。所有抽樣地點的總磷水平升高，可能是由於附近居民使用肥皂和清潔劑，除工廠排放汙水外，還利用這條河洗澡和排放生活汙水。TN也有相似的變化趨勢，C、E、D采樣點TN均值分別為9.06、6.30、2.40mg/L(表4)。

采樣點C、E和D的氯化物平均濃度分別為97.5、50.1和5.99 mg/L(表4)。在600 mg/L[29]濃度以下，水中的氯化物一般對人類和其他動物無害。然而，含氯化合物的紙漿和造紙廢水可能與高有機含量結合，產生劇毒有機化合物，這些化合物具有持久性和生物積累性。因此，在對生物係統造成有害幹擾的同時，通過長期接觸對人體構成風險[10,11]。

平均SO₄^{2 -}采樣點C、E和D的濃度分別為56.3、194和4.89 mg/L(表4)₄^{2 -}下遊點的汙染水平高於排放點。這可能是由於排放點的BOD5和COD值高於下遊點，同時溶解氧水平較低，導致隨後在排放點[26]將硫酸鹽還原為硫化物。然而，下遊部位硫酸鹽濃度的增加是由於有機負荷的降低導致硫化物氧化為硫酸鹽。

采樣點C、E、D的Mg平均濃度分別為16.1、9.96、7.63 Mg /L。Ca的平均濃度分別為118、121和74.6 mg/L(表4)。mg和Ca的濃度在出水排放點最高，其次為下遊排放點，上遊最低。3個采樣點的地表水鈣含量均高於世界衛生組織規定的地表水最高限量75 mg/L，而mg含量均低於世界衛生組織規定的地表水最高限量50 mg/L。

C、E、D采樣點鈉的平均濃度分別為279、161、28.5 mg/L。鉀的平均濃度分別為3.47、3.93和2.10 mg/L(表4)。出水排放點的K和Na濃度均高於下遊排放點。K和Na值在上遊采樣點最低。這清楚地表明，工廠廢水中鈉和鉀的含量較高，可能是由於製漿過程中的堿化處理。

C、E、D三個采樣點的重金屬平均值均在國家標準和WHO(2008)[23,29]標準範圍內(表4)，但河流下遊的Fe濃度略高(0.38 mg/L)，反映了河流中工廠汙水的影響。

結論

• APEPF出水的物理化學表征表明，根據國家[30,23]和世界衛生組織工業出水排放限值，原汙水和處理汙水的水平都顯著惡化了河流水質。這意味著整個汙水處理技術並不令人滿意。
• APEPF附近上阿瓦什河水物理化學性質的空間變化首次表明，工廠排放處理不當的汙水降低了上阿瓦什河水質。這是由TS、BOD等大多數參數的較高水平(高於國家和世衛組織允許的限度)所表明的₅、COD、總堿度、總硬度、總氮、氯化物和TDS，與河流上遊(混合廢水前)的水平進行比較。
• 即將進行的研究將旨在更詳細地揭示廢水對河流下遊用戶和生態係統的直接和殘留影響，以及化學品的形態，因為它們的影響與它們在沉積物、土壤和水中的存在形式直接相關。

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文章類型:研究文章

引用:Jebessa ZF, Wondemagegnehu EB(2018)埃塞俄比亞Anmol製紙廠汙染的上遊阿瓦什河的物理化學表征。國際J水廢水處理4(2):dx.doi.org/10.16966/2381-5299.154

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出版的曆史:

收到日期:2018年2月06日

接受日期:2018年10月08日

發表日期:2018年10月23日