錦繡川水源地面源污染成因及防治措施

李 偉，李 雙

（濟南市錦繡川水庫管理處，山東 濟南 250112）

錦繡川為濟南市南部山區三川之一。錦繡川水庫位于濟南市南部山區，玉符河上游，水庫的控制流域面積為166 km2，流經錦繡川、仲宮，匯入臥虎山水庫。水庫自1987年開始向城市供水，多年平均供水量2 000萬m3，2011年被水利部確定為國家級重要飲用水源地，是濟南市重要飲用水水源地之一，其水質的優劣與廣大人民群眾的生命安全和社會生產有著密切的聯系。目前錦繡川水庫存在水質不穩定性及污染風險，受水區飲用水安全存在較大壓力，對其進行治理與保護是一項長期而系統的工作。

1 存在問題

1.1 我國水源地面源污染形勢

水源地水質污染分為主要點源污染和面源污染。面源污染和點源污染有著較大區別，存在著機理過程復雜、監測模擬控制過程困難、排放途徑排放量不確定性、發生時間隨機性、發生方式間歇性，并且還具有一定的區域化特征，因此面源污染是目前世界公認的水體污染治理的最大難題之一。我國面源污染程度之深、范圍之廣和潛在壓力之大，遠超其他國家。在農業生產活動中，氮素和磷素等營養物質、農藥及其他有機物和污染物質通過農田地表徑流和農田滲漏而形成的水環境污染。污染物從土壤圈向其他圈層，特別是水圈擴散的過程。據《第一次全國污染源普查公報》，農業污染源COD、TP、TN排放量分別占全國排放總量的44%，67%和57%。農業面源污染已經成為我國流域性水體污染重要來源。水體富營養化和農業面源污染密切相關。湖泊富營養化日益嚴峻，1970年城市湖泊及水庫富營養化面積為135 km2，2007年湖泊及水庫富營養化面積達到8 700 km2。

1.2 錦繡川水源地面源污染分析

當前錦繡川水源地面源污染主要來源有農田種植，畜禽養殖和農村生活。當前水庫流域內氮肥利用率經調查不足40%，磷肥不足20%；鉀肥在40%左右，各種肥料使用量大。農田中農藥品種繁多，農藥施用品種多、亂、雜，部分被禁農藥仍在使用。流域內養殖業集約化程度越來越高，但畜禽糞便等廢棄物資源化利用率較低；庫區周邊群眾環保意識薄弱，廢棄塑料袋、地膜等不可降解的垃圾隨處丟棄；農村環境建設與經濟發展不同步，水環境污染嚴重。農村的“臟亂差”現象對人群健康的存在較大威脅。

同時，錦繡川流域主要存在水土流失、水質惡化、生物多樣性減少等生態環境問題。流域內較強水土流失面積占總面積的26.77%，進入汛期后，水土流失加劇，造成水庫淤積、庫容減少、水體富營養化日趨嚴重。上游農田施用化肥，隨河水進入水庫，加上流域內居民生活污水、養殖廢水排放，導致水庫氮磷等污染物質數值偏高，水庫水質下降，且污染有逐漸加劇的趨勢。經調查，錦繡川水庫內污染物從20世紀90年代初期糞便污染為主到目前逐漸發展為氮磷營養物污染為主，并有向持久性有機物和重金屬污染物方向逐漸加劇的態勢。由于持久性有機污染物具有持久性、生物累積性、遠距離環境遷移性和毒性等特征，污染呈加劇趨勢，直接危害到環境安全、生態穩定和人體健康。

針對流域內面源污染問題，駐地政府和相關部門進行了一定程度的治理，但尚存在只注重局部治理，缺乏從整個流域進行全面規劃治理；注重園林和景觀效果過多，對河流生態恢復較少；流域周邊仿古和旅游景觀較多，對于恢復河流自然生態功能較少；因所管權限不同和資金來源不同，各項防治措施在工程規模、污染物處理方式、處理標準、功能側重等無法實現有效統一。

因此，針對錦繡川流域農村面源污染家底不清、思路不明、技術研發與工程實施指向不清晰等問題，進行錦繡川水源地污染成因并提出相應的防治措施就顯得尤為重要，有較強的現實意義。

2 防治措施

由于水源地面源污染的隨機性、不確定性、區域化特征、特殊的經營方式等使其治理非常困難。對水源地面源污染防治可采取源頭減量、過程阻斷、養分再利用、生物——生態修復等幾種主要途徑來解決，實現水安全、水環境、水景觀、水文化、水經濟的五位一體，對水資源進行多渠道開發并綜合利用。

2.1 源頭減量

通過改進基于增效原理的優化施肥技術、平衡施肥技術、新型緩控釋肥技術、有機肥替代減量技術、基于種植制度/輪作制度調整的源頭減量技術、節水灌溉及水肥一體化技術和其他技術（包括免耕技術、覆蓋技術、橫壟耕作技術等），從種植源頭將污染物排放量減少。

2.2 過程阻斷

主要包括生態攔截溝渠技術、人工濕地技術、、稻田消納技術、近河道端的生態丁型潛壩攔截技術、前置庫技術、其他攔截技術（包括緩沖帶等）。其中，人工濕地技術作為農田和水體之間的一個過渡帶，能夠有效截留來自農田地表和地下徑流的固體顆粒物和氮、磷等化學污染物，通過土壤吸附，植物吸收，生物降解等一系列作用，降低進入地表水中的氨氮化合物的含量。具有投資少，運行費用低，易于維護管理，運行比較穩定，處理效果好的特點，由于污染物粘結在濕地中的沉積物上，隨同沉積物一同沉淀，通過生物化學轉化逐漸形成了土壤中的營養物質，提高了土壤的潛在費力。同時人工濕地在抵御洪水、控制污染、調節氣候、美化環境等方面也可發揮較大作用，非常適合在錦繡川水庫水源地進行運用。

2.3 養分再利用

主要包括畜禽糞便氮磷養分農田回用技術，農作物秸稈中氮磷養分的農田回用技術，農村生活污水、農田排水及富營養化河水中氮磷養分的稻田處理技術等。

2.4 生物——生態修復

利用培育的植物或培養的微生物所進行的生命活動，對水中的污染物通過化學、生理等功能進行轉化、降解和轉移等功能，改變水體原有介質，使水體得到凈化，特別是對總磷氨氮和COD等降解作用效果較好。主要技術有綠化阻斷、生態浮床、PGPG原位生態修復等技術。其中生態浮床技術以納米吸附與傳感雙功能復合材料等新技術為支持，營造納米反應器生態浮島和碳素纖維草生態浮島，前者把納米反應器和碳素纖維球混合放置在半透膜中連接成網兜整體懸掛在浮床之下進行水體凈化，可以保證生態浮島的冬季凈化效果，納米傳感器可以充分的與污染物作用，猝滅后發生沉降，碳素纖維球可以為納米反應器提供載體，擴展其與水體的接觸面積，有利于凈水效率提升，同時方便循環更新；后者在選擇種植植物的同時，利用碳素纖維草通過吸附作用達到除臭、脫色、降低COD等深度凈化，同時也是為微生物提供寄生環境，將碳素纖維草在浮床下放置，方便產品更新，冬季也可進行凈水，并通過吸附作用實現水質凈化。

3 工程效果

通過上述防治措施，改善了水生態環境，建立了水景觀體系，體現了人與自然和諧相處的治水理念，在滿足防洪和治污基礎上，突出了親水、休閑、生態功能，實現了經濟、社會、生態的和諧健康發展。