環(huán)巢湖支流污染結(jié)構(gòu)及治理方向

譚 茜

(安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230088)

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環(huán)巢湖支流污染結(jié)構(gòu)及治理方向

譚 茜

(安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230088)

[目的]明確環(huán)巢湖支流污染結(jié)構(gòu)，探尋有效的治理方案。[方法]對環(huán)巢湖14個(gè)小流域污染源進(jìn)行分類調(diào)查，估算其排放量和入河量，對巢湖流域污染負(fù)荷、污染結(jié)構(gòu)、地區(qū)分布、污染源強(qiáng)進(jìn)行分析。[結(jié)果]城鎮(zhèn)生活廢污水、農(nóng)村生活和畜禽養(yǎng)殖廢水、城鎮(zhèn)建成區(qū)地表徑流對巢湖流域污染貢獻(xiàn)比例較大。 [結(jié)論]該研究可為巢湖流域進(jìn)一步治理提供理論依據(jù)。

巢湖；污染源調(diào)查；污染結(jié)構(gòu)；治理方向

巢湖流域位于安徽省腹地、長江流域下游左岸，是我國著名的五大淡水湖之一，具有防洪、灌溉、供水、航運(yùn)、水產(chǎn)、旅游等多種功能，是合肥市、巢湖市等環(huán)湖城鄉(xiāng)的重要水源地，治理巢湖流域污染是目前乃至未來一定時(shí)期內(nèi)的重要任務(wù)。巢湖作為受人類干擾強(qiáng)烈的大型淺水湖泊[1]，其污染源分布廣且水污染成因復(fù)雜，這導(dǎo)致巢湖富營養(yǎng)化和藍(lán)藻爆發(fā)的因素較多[2]。前人提出的治理方法有截?cái)嗤庠次廴?如污水處理達(dá)標(biāo)排放、湖濱帶修復(fù)、人工濕地、穩(wěn)定塘或氧化塘等)以及控制內(nèi)源污染(如底泥疏浚與封閉、營養(yǎng)鹽固定、生態(tài)控制)等措施[3-7]。然而巢湖的治理需要將湖區(qū)及其上游流域作為一個(gè)整體進(jìn)行系統(tǒng)考慮，因此，筆者立足于流域尺度研究巢湖問題，將環(huán)巢湖支流劃分為14個(gè)小流域，逐個(gè)開展水質(zhì)監(jiān)測及污染源調(diào)查，通過分析污染物產(chǎn)生、遷移、入河(湖)等環(huán)節(jié)以明確巢湖流域污染結(jié)構(gòu)，以期為巢湖不同流域的控源減排、調(diào)水引流、濕地修復(fù)、河道整治等提供治理思路和方向。

1　材料與方法

1.1小流域劃分該研究將巢湖流域劃分為白石天河、兆河、湯河、抱書河、雙橋河、柘皋河、雞裕河、烔煬河、豐樂河(馬槽河)、派河、蔣口河、十五里河、二十埠河、店埠河共14個(gè)小流域(圖1)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步在1∶50 000地形圖上，按照流域源—匯關(guān)系(一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)支流)劃分為187個(gè)子流域，按照流域相鄰、污染源類型較一致以及便于水質(zhì)目標(biāo)考核的原則，最終合并為116個(gè)小流域治理單元(表1)。以各子流域?yàn)榛A(chǔ)，逐個(gè)開展水質(zhì)監(jiān)測及污染源調(diào)查，以明確整個(gè)流域內(nèi)主要污染物入河量。

圖1　流域劃分Fig.1　Partition of river basin

1.2污染物入河量估算方法污染源的類型分為點(diǎn)源、面源和內(nèi)源。其中，點(diǎn)源污染由城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)廢水、污水處理廠排水組成；面源污染由農(nóng)村生活污水、畜禽養(yǎng)殖廢水、農(nóng)業(yè)面源排水、城市地表徑流、垃圾滲濾液等組成；內(nèi)源污染主要由河道底泥組成(圖2)。

1.2.1點(diǎn)源。

1.2.1.1城鎮(zhèn)生活污水。城鎮(zhèn)生活污染源主要有流域范圍內(nèi)的城鎮(zhèn)居民生活污水和糞便污水。若片區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)生活污水排放口有監(jiān)測成果的，可直接選用入河排污口監(jiān)測成果；若區(qū)內(nèi)無監(jiān)測，則按照用水定額估算人均污水排放量，按照附近城鎮(zhèn)監(jiān)測生活污水污染物濃度估算人均污染物排放濃度，進(jìn)而計(jì)算排放量和入河量。

1.2.1.2工業(yè)廢水。工業(yè)廢水包括生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水，是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。若工業(yè)廢水排放口有監(jiān)測成果的，可直接選用入河排污口監(jiān)測成果；若無監(jiān)測，則按照該廠產(chǎn)品產(chǎn)量和工藝確定排放水量和污染物排放量，從而進(jìn)一步確定入河量。

1.2.1.3污水處理廠排水。污水處理廠尾水已經(jīng)成為城市河流污染源重要組成部分，雖然污水處理廠尾水已經(jīng)達(dá)到國家相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)，但是對于地表水來說，其水量大，仍然為很嚴(yán)重的污染源。污水處理廠排放、入河水量和入河污染物量均按照實(shí)際監(jiān)測成果計(jì)算。

表1　各流域基本情況

1.2.2面源。

1.2.2.1農(nóng)村生活污染。農(nóng)村生活污染源主要有流域范圍內(nèi)的農(nóng)村居民生活污水、糞便污水。流域內(nèi)的農(nóng)村廁所大部分為旱廁，旱廁內(nèi)的黑水大部分回田利用，農(nóng)村內(nèi)的生活污染主要為居民生活的灰水。通過調(diào)查、統(tǒng)計(jì)農(nóng)村人口計(jì)算污染物排放量與入河量。

1.2.2.2農(nóng)業(yè)面源污染。根據(jù)流域土地利用現(xiàn)狀成果，對所涉及的各個(gè)鎮(zhèn)村施用農(nóng)藥、化肥的主要土地類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析、計(jì)算農(nóng)業(yè)面源造成的污染物排放量和入河量。

冠心病患者臨床中發(fā)病率高,比較多見,在老年群體中,冠狀動(dòng)脈出現(xiàn)狹窄和阻塞癥狀,導(dǎo)致了患者的心肌細(xì)胞缺血,引起了心絞痛癥狀。無癥狀性心肌缺血是患者的心肌缺血但是沒有相關(guān)的癥狀出現(xiàn)。這類患者的臨床癥狀缺乏典型性和特異性,因此患者的病情無法察覺,繼續(xù)進(jìn)行劇烈的活動(dòng),容易導(dǎo)致心悸,嚴(yán)重的還會(huì)猝死,這屬于隱匿性的冠心病。臨床中對無癥狀心肌缺血需要進(jìn)行深入研究,找到可靠的早期確診方式,讓患者的臨床治療有據(jù)可行。

1.2.2.3城鎮(zhèn)地表徑流。城鎮(zhèn)地表徑流主要為流域內(nèi)城鎮(zhèn)地表初期雨水?dāng)y帶的少量污染源。通過統(tǒng)計(jì)城鎮(zhèn)面積計(jì)算污染物入河量。

1.2.2.4畜禽養(yǎng)殖污染源。畜禽養(yǎng)殖主要通過統(tǒng)計(jì)規(guī)模化養(yǎng)殖以及部分散養(yǎng)畜禽種類和數(shù)量來計(jì)算污染物入河量。

1.2.2.5水產(chǎn)養(yǎng)殖。主要為流域內(nèi)規(guī)模化投放餌料的水產(chǎn)養(yǎng)殖。通過養(yǎng)殖規(guī)模計(jì)算污染物入河量。

1.2.2.6礦山徑流。礦山開采過程中對水體造成的污染主要是水土流失等，而廢棄礦山存在的主要問題是水土流失和廢棄礦坑水面源污染。通過調(diào)查和統(tǒng)計(jì)礦山生產(chǎn)規(guī)模、開采面積、開采深度等估算水土流失等產(chǎn)生的污染物入河量。

1.2.2.7垃圾滲濾液。垃圾滲濾液主要來自于垃圾集中堆放場，垃圾滲濾液濃度較高則污染負(fù)荷相對較大。通過統(tǒng)計(jì)各流域內(nèi)的垃圾集中填埋點(diǎn)估算污染物入河量。

圖2　污染源分類示意Fig.2　The classification of pollution source

1.3污染物入河系數(shù)選取污染物從產(chǎn)生源頭至河道的輸移過程由于蒸發(fā)、滲漏、沉降、降解等因素衰減，最終進(jìn)入河流的污染物總量可通過一定的入河系數(shù)確定。據(jù)實(shí)地調(diào)查了解，城鎮(zhèn)生活污水、污水處理廠污水、工業(yè)廢水多通過管道或溝渠入河，根據(jù)《第一次全國污染源普查城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》和《安徽省農(nóng)村環(huán)境連片整治示范項(xiàng)目技術(shù)指南》，管道排口入河系數(shù)一般取0.90～1.00，溝渠排污口一般取0.85，同時(shí)根據(jù)管道長短、溝渠距離等在一定范圍內(nèi)調(diào)整后確定。非點(diǎn)源入河系數(shù)的選取與流域范圍內(nèi)的地形、降雨量、入河距離、植物的覆蓋率以及最終入河或者入庫前的水體的分布有關(guān)[4]。《全國水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》建議入河系數(shù)取0.01～0.10；清華大學(xué)對淮河流域農(nóng)業(yè)污染以及農(nóng)村生活污染的研究表明，農(nóng)業(yè)面源、農(nóng)村生活污染物入河量不到其排放量的1/10；同時(shí)根據(jù)《第一次全國污染源普農(nóng)業(yè)污染源手冊》中地形、作物輪作方式、種植種類選取流失量，并通過當(dāng)?shù)厥┓柿啃拚C合以上，建議入河系數(shù)在0.10左右選取。畜禽養(yǎng)殖場廢水多通過現(xiàn)狀天然溝渠入河[3]，中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所的研究結(jié)果表明，畜禽養(yǎng)殖污染物入河量除了尿流失量稍大以外，糞便等入河系數(shù)不到9%，同時(shí)根據(jù)《第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)與排污系數(shù)手冊》，規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖入河系數(shù)按照排放點(diǎn)與水體的距離和排放方式，在0.10～0.90范圍內(nèi)選取。水產(chǎn)養(yǎng)殖面源污染主要計(jì)算投放餌料的規(guī)模化水產(chǎn)養(yǎng)殖，根據(jù)《第一次全國污染源普查水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)手冊》，通過多余餌料和魚類排泄流失入水體的污染物系數(shù)取值0.10。城鎮(zhèn)建成區(qū)地表徑流考慮下墊面為硬化地面，徑流通過城鎮(zhèn)雨水排水系統(tǒng)進(jìn)入水體，系數(shù)取0.90。礦山徑流是參考標(biāo)準(zhǔn)礦山的污染物源強(qiáng)系數(shù)，直排入河取系數(shù)0.90，離河距離≥1 km取系數(shù)0.10，非標(biāo)準(zhǔn)礦山需同時(shí)考慮各種因素，綜合確定入河系數(shù)。各類型污染入河系數(shù)取值范圍見表2。

2　結(jié)果與分析

2.1水質(zhì)概況根據(jù)2014年各條河流水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果分析，巢湖西北片支流店埠河、二十埠河、十五里河、派河、蔣口河水質(zhì)多為劣Ⅴ類和Ⅴ類，污染嚴(yán)重；東北片支流雙橋河、柘皋河、雞裕河、烔煬河以及匯入裕溪河的抱書河、湯河水質(zhì)為Ⅳ～劣Ⅴ類，其中巢湖市穿城河流(雙橋河和抱書河)污染最為嚴(yán)重。西南片的豐樂河、馬槽河、白石天河、兆河水質(zhì)為Ⅲ～Ⅳ類，水質(zhì)相對較好，但部分支流為Ⅴ類，干流水質(zhì)壓力不容樂觀。

表2　污染物入河系數(shù)取值

2.2污染負(fù)荷與污染結(jié)構(gòu)分析

2.2.1污染負(fù)荷。由表3、4可知，該流域主要污染指標(biāo)年排放總量為：化學(xué)需氧量118 035.4 t、氨氮7 527.7 t、總氮19 199.1 t、總磷1 511.9 t，年入河總量為：化學(xué)需氧量38 383.6 t、氨氮2 776.4 t、總氮7 356.3 t、總磷467.2 t。

表3　小流域排放污染負(fù)荷匯總

2.2.2污染結(jié)構(gòu)分析。由表4可以看出，各小流域入湖污染結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。點(diǎn)源化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷分別占總量的39.8%、59.8%、53.1 %、38.6%；面源化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷分別占總量的58.6%、36.6%、38.3%、45.3%；內(nèi)源污染中化學(xué)需氧量、氨氮占總量比例偏小，但總氮和總磷仍占一定比例，分別為1.6%、3.5%、8.6%、16.2%。化學(xué)需氧量主要由城鎮(zhèn)地表徑流、城鎮(zhèn)生活、污水處理廠和規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖貢獻(xiàn)，氨氮和總氮主要由城鎮(zhèn)生活污水和污水處理廠尾水貢獻(xiàn)，總磷主要由城鎮(zhèn)生活污水、污水處理廠尾水和底泥釋放污染貢獻(xiàn)。點(diǎn)源污染以城鎮(zhèn)生活和污水處理廠入河污染為主；面源污染以規(guī)模化養(yǎng)殖、城鎮(zhèn)地表徑流、農(nóng)村生活和農(nóng)業(yè)面源入河污染為主。

2.2.3污染地區(qū)分布分析。由表5可以看出，所有流域中，入河量較大的有店埠河、派河、十五里河、豐樂河流域。其中點(diǎn)源污染物強(qiáng)度較大的流域有店埠河、十五里河、派河、豐樂河；面源污染物強(qiáng)度較大的流域有店埠河、派河、十五里河；內(nèi)源污染強(qiáng)度較大的流域有派河、店埠河、雞裕河。

2.2.4污染物入河源強(qiáng)分析。由于各流域匯水面積不同，僅分析污染物入河總量會(huì)使結(jié)論不夠全面。在各流域入河總量基礎(chǔ)上除以流域面積，得到各流域污染因子入河源強(qiáng)。由圖3～6可知，化學(xué)需氧量、氨氮入河源強(qiáng)較大的有巢湖東北部的雙橋河、抱書河流域和西北部的十五里河流域；總氮、總磷入河源強(qiáng)較大的有巢湖東北部的抱書河流域和西北部的十五里河流域。

表4 小流域入河污染負(fù)荷匯總

表5　各流域入湖污染負(fù)荷(入河量)匯總

3　存在問題與治理措施

環(huán)巢湖小流域存在的問題主要有以下幾點(diǎn)：①流域內(nèi)仍有相當(dāng)比例城鎮(zhèn)生活污水未經(jīng)處理排放，污水收集率有待進(jìn)一步提高[5]。②大部分城鎮(zhèn)污水處理廠出水水質(zhì)仍不能滿足區(qū)域污染負(fù)荷削減需求，污水處理廠提標(biāo)改造任重道遠(yuǎn)。③城市建成區(qū)不斷擴(kuò)大，城市地表徑流帶來的污染問題凸顯，全面治理城市地表徑流帶來的污染成為當(dāng)務(wù)之急。④區(qū)域畜禽養(yǎng)殖業(yè)較發(fā)達(dá)，污染嚴(yán)重，需規(guī)范管理，重點(diǎn)加強(qiáng)規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖污染源治理。⑤區(qū)域人口密度大，農(nóng)村人口眾多，農(nóng)村污水處置相對滯后。⑥區(qū)域耕地面積大，復(fù)種指數(shù)高，需全面加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染治理。巢湖流域主要控制片區(qū)污染總體情況、主要污染原因及未來主要治理的方向見表6。

4　結(jié)論

(1)巢湖流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及城市人口規(guī)模的剛性增長導(dǎo)致用水總量及廢污水排放量同步增大；在農(nóng)村生活污水、畜禽養(yǎng)殖污水、農(nóng)田灌溉尾水治理等方面還存在盲點(diǎn)[7]，在城鎮(zhèn)污水收集、提標(biāo)處理、尾水凈化等方面還存在短板，在清水廊道保護(hù)、美好鄉(xiāng)村建設(shè)、節(jié)水減排示范等方面還存在空白。

圖3　化學(xué)需氧量源強(qiáng)分布Fig.3　The pollution strength of COD in different basins

圖4　氨氮源強(qiáng)分布Fig.4　The pollution strength of dmmonia in different basins

圖5　總氮源強(qiáng)分布Fig.5　The pollution strength of TN in different basins

(2)該研究主要針對污染源調(diào)查分析結(jié)果提出了巢湖流域治理的總體措施，具體工程措施的提出應(yīng)在此基礎(chǔ)上細(xì)化和論證建設(shè)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方案和投資估算，并與各級(jí)政府區(qū)進(jìn)行對接和確認(rèn)，從而形成認(rèn)同一致、切實(shí)可行的項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容。

(3)經(jīng)過多年研究，巢湖流域基本形成了“治理西北、保護(hù)西南、防治東北、連通東南、修復(fù)環(huán)湖”的治理策略，未來將以小流域?yàn)橹卫韱卧怀鏊廴痉乐危瑢?shí)現(xiàn)“水質(zhì)改善、國控?cái)嗝孢_(dá)標(biāo)及藍(lán)藻抑制”的總體目標(biāo)，達(dá)到生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)以及人水和諧發(fā)展。

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Pollution Structure and Pollution Control Ideas of Chaohu Lake Tributaries

TAN Qian

(Anhui Survey and Design Institute of Water Conservancy and Hydropower, Hefei, Anhui 230088)

[Objective] The aim was to study pollution structure of Chaohu Lake tributaries and find an effective control scheme. [Method] Pollution sources of 14 small basin were investigated, the emissions and quantity into the river were estimated, the pollution load, structure, regional distribution, pollution sources of Chaohu Lake Basin were analyzed. [Result] Urban domestic wastewater, rural life and livestock and poultry breeding wastewater, urban built-up area surface runoff contributed greatly to Chaohu Lake pollution. [Conclusion] The study can provide theoretical basis for further management of Chaohu Lake Basin.

Chaohu Lake Basin; Pollution sources investigation; Pollution structure; Management direction

國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目(2009ZX07103-006)。

譚茜(1984- )，女，安徽馬鞍山人，工程師，從事水資源保護(hù)研究。

2016-05-11

S 181.3；X 524

A

0517-6611(2016)17-077-06