秦皇島水源地突發(fā)性水污染事故危害研究

張 影,鄭 雪,李海圓,李金澤,王 晶

(1.燕山大學里仁學院，河北 秦皇島 066004；2.燕山大學經(jīng)濟管理學院，河北 秦皇島 066004； 3.河北省秦皇島水文水資源勘測局，河北 秦皇島 066004)

1 突發(fā)性水污染事件研究實況

全球的水環(huán)境正面臨水污染、缺水和洪澇災害的壓力。目前為止，國內(nèi)外對突發(fā)水污染的研究較多，研究重點多為風險分析，較少對突發(fā)水污染級別進行研究。國外的學者Asa Scott[1]提出了“環(huán)境指數(shù)”法，對事故引起的地表水、土壤環(huán)境進行分級評估。Hiyama Yoshio[2]研究了漏油事件對瀨戶內(nèi)海的影響，提出了快速的應急處理將會最大程度減少污染的影響。

突發(fā)性水污染事件在國內(nèi)的研究，主要集中于三個方面：突發(fā)性水污染事件的分析，應急響應的分析研究，水質(zhì)污染評估的研究。

李青云[3]等對突發(fā)性水污染事件的主要污染物的應急處理技術及水利工程技術在突發(fā)性水污染事故應急處理中的關鍵作用進行綜述。國內(nèi)學者門娟[4]等人針對天津濱海新區(qū)水環(huán)境突發(fā)水污染事件進行研究與規(guī)劃，構建水環(huán)境污染事故應急防控管理體系，有效控制了突發(fā)性水污染事故的發(fā)展。

2 水污染污染源劃分及特征

秦皇島市位于水資源短缺的華北地區(qū)，全市主要由秦皇島市境內(nèi)的桃林口水庫、石河水庫以及洋河水庫供水。

桃林口水庫[5]位于秦皇島市的青龍河附近，蓄水量為143.4m，水庫面積5060km2，總庫容8.59億m3，是一座綜合了供水、發(fā)電，養(yǎng)殖等利用的大型樞紐水庫。水庫周圍工業(yè)基礎相對薄弱，主要包括原煤、鐵礦石、黃金玻璃纖維紗和水泥等，還存在生產(chǎn)乙炔過程中循環(huán)水嚴重滲漏的問題。

石河水庫[6]位于秦皇島市東部地區(qū)，總長80km，水庫面積647km2，總庫容0.70億m3，是一座綜合了供水，兼顧發(fā)電、防洪、養(yǎng)殖等多功能的中型水庫。石河水庫上游存在工礦企業(yè)，但這些企業(yè)大多數(shù)處于停產(chǎn)狀態(tài)。

洋河水庫[7]位于秦皇島市中部，總長82km，水庫面積1148km2，總庫容3.86億m3，是一座綜合了防洪、兼顧防洪、灌溉、發(fā)電的大(Ⅱ)型水利樞紐工程。工業(yè)污染源主要為鐵選場、鐵礦采場，砂采場等，其中5個鐵礦采場、2個砂采場，2處的采砂場處于工作狀態(tài)，其余處于停產(chǎn)狀態(tài)。

根據(jù)秦皇島市水源地突發(fā)性水質(zhì)污染的特征及成因，將污染源[8]分為兩類：外源污染和內(nèi)源污染。外源污染是指：水源地上游流域現(xiàn)有的跨流域橋梁、加油站、城市污水處理廠、礦山、化工廠、易發(fā)生醫(yī)用化工等垃圾傾倒河段；內(nèi)源污染是指：由藍藻、富營養(yǎng)化等導致的水質(zhì)污染事件；因大面積死魚漂浮大量死亡畜禽等引發(fā)的水質(zhì)污染事件；因人為投毒引發(fā)的水質(zhì)污染事件。

突發(fā)性水污染事件特征表現(xiàn)形式為間歇性污染和瞬時污染，間歇性污染大多由自然因素引發(fā)，表現(xiàn)形式為水質(zhì)的突然惡化，并持續(xù)一定時間。瞬時污染表現(xiàn)為在短時間內(nèi)有大量的污染物排放，對水質(zhì)的破壞性很強。突發(fā)性水污染事件特征[9]主要劃分為四類：

(1)污染物多樣性，排放形式多樣性。

(2)發(fā)生緊急性，無法預知時間地點原因。

(3)處置艱巨性，具有不可控性，無法完全避免，處置不及時危害加重。

(4)危害嚴重性，易造成飲水危機。

3 應急系統(tǒng)化的建立

3.1 污染等級劃分

以GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》作為等級劃分標準，以影響水質(zhì)的因子作為評價水污染風險等級劃分的指標，采用模糊綜合評價法和層次分析法相結合的方法，得出水質(zhì)污染的污染等級。通過構建的污染源地源系統(tǒng)，收集秦皇島市水源地突發(fā)性污染源的數(shù)據(jù)代入系統(tǒng)中。在水污染風險評價等級與區(qū)域劃分的風險評價單元的基礎上，得到污染等級，進而采取相應措施。

3.2 預估污染源地源數(shù)據(jù)庫的建立

為了做好水源地突發(fā)性水污染事件的防治工作，依據(jù)秦皇島市水源地特征，建立預估污染源地源數(shù)據(jù)庫，進而實現(xiàn)精準定位污染源類型。

3.2.1地形信息導入模塊

地形信息導入模塊用數(shù)字來模擬地形，通過對所研究河流的水路交接邊界進行提取，對河流周邊的地形遙感地圖及河流底部河床情況進行圖像處理，用一組有序數(shù)值陣列表顯示地面高程的實體地面，實現(xiàn)河流地形的數(shù)字化模擬。

3.2.2水文及氣象因素導入模塊

水文及氣象因素導入模塊實現(xiàn)將水文因素轉(zhuǎn)化成水文參數(shù)的空間序列、將氣象因素轉(zhuǎn)化成氣象參數(shù)的時間序列，基于河流周邊的水文、氣象數(shù)據(jù)，通過公式計算法、經(jīng)驗賦值法、參數(shù)率定法等方法，計算出后面模型需要的參數(shù)向量的時空序列。

3.2.3評估區(qū)域模塊化

收集研究區(qū)域不同水體的數(shù)字高程模型(DNE)，將研究區(qū)劃分為評價單元[10]。流域的劃分主要考慮坡向、水流方向、匯流積聚、流道距離等因素，不考慮水體的作用。進而利用地形信息導入模塊對流域進行劃分，并根據(jù)水體的利用功能進行調(diào)整。

3.2.4突發(fā)性污染源數(shù)據(jù)庫構建

按照參數(shù)的種類進行分類，基于基礎數(shù)據(jù)庫，設置參數(shù)序列的精度步長，將每一個參數(shù)序列按照一定的規(guī)則存儲；地形、水文參數(shù)列根據(jù)網(wǎng)格的位置分布進行存儲，即將其經(jīng)緯度作為坐標標識進行存儲；氣象參數(shù)列根據(jù)水庫上游地區(qū)的氣象變化的時間分布存儲，即將日期作為坐標標識進行存儲。

3.3 應急機制系統(tǒng)的建立

應急機制系統(tǒng)包括防治措施和應急措施。

3.3.1防治措施

(1)增強防污意識，立法保障公民參與權

利用現(xiàn)有的各種宣傳手段電視新聞，廣告等方式向秦皇島市民進行加強防治水污染的宣傳，通過宣傳來提高市民環(huán)保、防污意識，形成愛護環(huán)境的良好氛圍。為了更好保障公民享有良好生活環(huán)境的權利，積極推動公民環(huán)境權入憲[11]，從而在根本上解決公民參與水污染防治工作的法律問題。

(2)開展水污染隱患調(diào)查

秦皇島市污染外源調(diào)查，以衛(wèi)星遙感圖為基礎，標注秦皇島市水庫上游流域重點易發(fā)生突發(fā)性水污染地理信息。以秦皇島市歷史污染事件為基礎，進行內(nèi)源污染的調(diào)查，重點關注水質(zhì)污染事件，庫區(qū)污染事件和安全事件。鼓勵污染企業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局[12]與生產(chǎn)結構，根本上緩解水污染隱患。

(3)合理處理生活污水

加強農(nóng)村基礎工程建設，科學合理阻斷生活污水[13]，嚴肅處理污水的污染源頭，強化農(nóng)村的生活環(huán)境綜合的治理情況，提高村民對于水污染的認識。秦皇島市的水源地保護區(qū)，應通過設置隔離防護設施、邊界地理界標和保護區(qū)警示牌等措施阻斷污染源。

(4)重視流域的交通道路問題

利用谷歌地圖對秦皇島市的三大水庫周圍的縣道、省道與國道進行分析。桃林口水庫周圍存在由交通事故引發(fā)的突發(fā)性水源污染事件。對于不同污染物化學燃料情況，發(fā)生時要采取相應處理方法。在桃林口水庫周邊道路進行污染源的攔截，采用筑壩、防撞警示標志等防護措施。

(5)完善內(nèi)源污染源的預測預警

應對水庫區(qū)內(nèi)藻類爆發(fā)導致的秦皇島市自來水連續(xù)嗅味事件，通過水庫提供的藻類檢測歷史數(shù)據(jù)，結合不同季節(jié)的藻類含量、氣溫、水溫、庫容等數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型，對庫區(qū)內(nèi)藻類的發(fā)展趨勢進行預測。應對庫區(qū)內(nèi)不明原因漂浮大類死魚、病死牲畜造成的庫區(qū)污染事件，通過人工巡視信息、影像數(shù)據(jù)，現(xiàn)場水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，對庫區(qū)內(nèi)水污染事件的發(fā)展趨勢進行預測。應對泄洪期間因洪水攜帶大量泥沙、漂浮物導致的輸水管線安全事件，通過現(xiàn)場水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)和漂浮物數(shù)量情況，對輸水管線安全進行預測。應對人為投毒造成的水污染事件，通過現(xiàn)場水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，對庫區(qū)內(nèi)水污染事件的發(fā)展趨勢進行預測。

3.3.2應急措施

(1)應急監(jiān)測體系

針對秦皇島市的應急監(jiān)測[14]，當三大水庫突發(fā)事件發(fā)生時，在秦皇島市引青工程水質(zhì)監(jiān)測中心提供加密監(jiān)測和增加項目的應急監(jiān)測技術外，監(jiān)測站點還需在工作中做好合理周密的應急監(jiān)測方案，建立應急監(jiān)測小組，對就近污染地區(qū)進行監(jiān)測，固定監(jiān)測與移動監(jiān)測，同時還需要對水質(zhì)進行跟蹤監(jiān)測。通過人工監(jiān)測信息、影像數(shù)據(jù)、現(xiàn)場水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，對水庫內(nèi)水污染事件的發(fā)展趨勢進行預測，同時對現(xiàn)場水質(zhì)和漂浮物數(shù)量進行統(tǒng)計，對輸水管線安全進行預測。記錄監(jiān)測的各項指標與預警結果以便后續(xù)工作的進一步實施。

(2)建立處理組織機構

為了有序高效應對污染問題，迫切需要秦皇島市建立應急指揮機構[15]。組織機構主要由政府部門、流域管理機構及下屬單位構成，針對突發(fā)性水污染事件開展工作，保證應急行動迅速高效。

(3)應急處理方法

突發(fā)性水污染應急處理方法一般有人工處理和化學處理。

人工處理：將污染物清理打撈出水并進行隔離處理，必要情況下還應修建攔河壩等工程措施，讓原有和河流改變流向，防止污染物向更遠處擴散。

化學處理：通過向污染的河流段拋灑化學試劑，實現(xiàn)減緩和凈化相應的水域。比如酸性污染物用堿性物質(zhì)進行中和，利用一些相應的化學反應減少污染物在河流中的濃度，進而降低污染程度。

4 結語

水源地突發(fā)性水污染事件近年日趨嚴重，由于其發(fā)生突然，如果不加重視，將會對當?shù)厣瞽h(huán)境和人民群眾的健康帶來嚴重影響。因此，治理秦皇島市突發(fā)性水污染刻不容緩，需要各個部門協(xié)調(diào)配合，制定科學合理的治理方法。

文章基于對突發(fā)性水污染事件集合應對信息體系的建立，對秦皇島三個重要水源地庫區(qū)及周邊進行詳細調(diào)查。在地形圖上詳細標定事故地水文及地理環(huán)境特征，建立預估污染源地源數(shù)據(jù)庫，定位污染源類型。結合秦皇島市的地形特征與實際情況，建立應急機制體系，提出可具體實施的防治措施和應急措施，為秦皇島市的突發(fā)性水污染治理，提供一種更快獲取信息的主要途徑，可供秦皇島市水污染防治的相關工作人員參考。