流域水環境的污染源調查

劉 園

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065)

0 引 言

水環境是地球上各種水體以及與其密切相連的諸環境要素，如河床、海岸、植被、土壤等構成的基本要素之一；是人類賴以生存和發展的重要場所，也是受人類干擾和破壞最嚴重的地區[1]。當前，我國生態文明建設步入了關鍵期、攻堅期和窗口期。面對日趨嚴峻的生態環境形勢和長期以來形成的粗放發展模式，習近平總書記提出“綠水青山就是金山銀山”的發展理念，要求堅定走生態優先的文明發展之路。隨著經濟快速發展和城鎮化進程的加快，在各類污染源的類型和數量不斷增加、水環境污染問題日益凸顯的現狀條件下，只有將水環境治理理念從傳統的被動式應急轉向主動式治理，才能更好地解決水環境問題，而開展水環境污染源調查、全面掌握流域水環境狀況是進行主動式治理的前提。

1 調查工作組織及目標原則

1.1 污染源調查的目的

流域水環境污染源調查是合理規劃水環境治理工程，有效實施環境綜合整治，切實提高水環境質量的一項重要的基礎工作。要制訂科學合理的治理規劃和方案.必須全面掌握流域水體污染特征，摸清各類污染源的數量、類型以及空間分布，明確主要污染物及其排放量、排放去向、污染治理水平，核定入河主要污染物負荷量的空間分布；從而為流域水環境治理規劃和方案提供科學合理的依據。

1.2 調查工作的組織形式

工作組織是做好污染源調查的保障，根據污染源調查工作做得較好的地區經驗，工作組織應由主管部門及各縣(市、區)政府、開發區管委會組織協調，建設單位等牽頭，各縣(市、區)環保、住建及水務等職能部門負責技術指導，并負責提供污染源調查相關的資料。為確保調查數據全面真實，應將責任落實到人，轄區內所有鄉鎮、街道和社區(行政村)上報的調查表需填寫填報人、審核人，由各區、開發區存檔備查。設計單位應為污染源調查、監測與分析的工作主體，或由其委托具有相應資質單位開展具體工作，負責現場記錄、圖片取證、提供技術支持及匯總形成最終成果[2]。

1.3 調查的目標和原則

污染源調查的目標是摸清流域污染源的數量、行業及地區分布情況，掌握各類污染物產生、排放、入河(湖)量和處理情況，建立健全流域重點污染源檔案、污染源信息數據庫和環境統計平臺，制訂流域污染治理工程方案、實現流域污染物總量控制及搭建流域智慧化管理平臺等各項工作提供重要的數據支撐，為加強污染源監管、改善環境質量、防控環境風險、服務環境與發展綜合決策提供依據。

污染源調查的原則，首先是要客觀真實、全面系統。調查結果應能客觀、真實地反映各區域內污染源現狀的排放水平，對存在污水直排、管網混接漏接、垃圾任意堆放、下墊面污染嚴重等情況的位置，需通過圖片或視頻取證。調查工作應做到不留死角，采用“排口普查、重點排查、輔助探查、全面調查”的方式，在現狀管網布置及網格化地塊的基礎之上，全面、系統地對污染源進行全流域梳理和統計，并建立污染源調查數據庫。其次，污染源調查要統籌兼顧，突出重點。調查工作分點源、面源和內源污染調查三個方面進行，有重點地開展污染源調查。點源污染調查主要在排放口普查的基礎上，對存在旱流污水的排放口進行重點“溯源”式排查；面源污染調查方面，主要對重污染區段、重點行業、有突出污染特征因子的村鎮、排放企業或單位進行重點調查；內源調查主要針對污染底泥和黑臭水體進行重點調查。

1.4 調查范圍

污染源現狀調查是在資料收集的基礎上，對流域污染源進行大體的識別與篩查后，依據流域水系分布、地形地貌及區域匯水方向等，對調查流域進行小流域劃分；同時，制訂污染源調查方案，按照以行政區劃分進行調查，以小流域或匯水分區進行統計的方法，從點源、面源及內源三個方面進行分類、分片重點調查。根據河流水文特征、環境污染現狀及污染源分布情況，依據有關規范與標準，對河(湖、庫)水位、流量及水質等環境背景，流域內污染排口、地下水、農業面源、初期雨水、底泥及土壤等影響元素進行監測及分析評價。

污染源調查與識別主要包括流域內的點源、面源及內源等三部分。通過污染源調查，分析治理流域內污染源的結構及分布特征，為加強對存在污水直排、管網混接漏接、垃圾任意堆放、下墊面污染嚴重等情況的位置進行全面調查(見圖1)。污染源調查應以行政區劃分進行調查，以子流域或匯水分區進行統計，各行政轄區政府組織協查。

圖1 污染源調查技術路線

污染源調查包括工業污染源、農業污染源、生活污染源、集中式污染治理設施、移動源及其他產生和排放污染物的設施等。

(1)工業污染源調查對象為產生廢水污染物、廢氣污染物及固體廢物的所有工業行業產業活動單位。對可能伴生天然放射性核素的8類重點行業15個類別礦產采選、冶煉和加工產業活動單位進行放射性污染源調查。對國家級、省級開發區中的工業園區(產業園區)，包括經濟技術開發區、高新技術產業開發區、保稅區、出口加工區等進行登記調查。

(2)農業污染源調查范圍包括種植業、畜禽養殖業和水產養殖業。

(3)生活污染源調查對象為除工業企業生產使用以外所有單位和居民生活使用的鍋爐(以下統稱“生活源鍋爐”)，城市市區、縣城、鎮區的市政入河排污口，以及城鄉居民能源使用情況，生活污水產生、排放情況。

(4)集中式污染治理設施調查對象為集中處理處置生活垃圾、危險廢物和污水的單位。其中，生活垃圾集中處理處置單位包括生活垃圾填埋場、生活垃圾焚燒廠以及以其他處理方式處理生活垃圾和餐廚垃圾的單位。危險廢物集中處理處置單位包括危險廢物處置廠和醫療廢物處理(處置)廠。危險廢物處置廠包括危險廢物綜合處理(處置)廠、危險廢物焚燒廠、危險廢物安全填埋場和危險廢物綜合利用廠等；醫療廢物處理(處置)廠包括醫療廢物焚燒廠、醫療廢物高溫蒸煮廠、醫療廢物化學消毒廠、醫療廢物微波消毒廠等。集中式污水處理單位包括城鎮污水處理廠、工業污水集中處理廠和農村集中式污水處理設施。

2 水環境污染源調查

本文以合肥市兆河流域為研究背景，進行污染源調查分析。兆河生態清潔小流域建設工程，設計范圍為1 034.35 km2，也是本次污染源的調查范圍，主要涉及廬江縣盛橋鎮、冶父山鎮、廬城鎮、白湖鎮、龍橋鎮、泥河鎮、礬山鎮7個鎮及白湖農場，共計25個社區、71個村、11個農場、9個監區及2個隊。

2.1 流域基礎情況調查

兆河支流盛橋河全流域范圍(見圖2、3)共涉及盛橋鎮4個行政村(盛橋村、神墩村、板橋村、七里村)和1個社區(沈家橋社區)、冶父山鎮5個行政村(梁崗村、明圣村、棲鳳嶺村、魏崗村)和1個社區(冶父山社區)，全長30.0 km，面積111.63 km2。

圖2 子流域范圍示例[3]

圖3 子流域劃分示例[3]

需要收集的基礎資料包括地形地貌特征、地質構造特點、土壤與植被分布情況、水文特征、氣象氣候條件、河流水系分布及水資源狀況等自然概況，以及流域的人口、勞動力及轉移情況、土地利用現狀、產業結構、地方特色產業、城鄉各業產值與總產值、年人均純收入等社會經濟概況。

基礎資料收集還包括流域范圍內的水質資料、管網資料、排口資料、有關政府文件，以及流域范圍內的相關工程資料。這里包括已建或者在建的與污染治理相關的工程資料。如，污水處理工程、河道整治工程等。

2.2 點源污染源調查

調查內容主要包括：①調查統計每個地塊中生活、工業排污單位的排污量、主要排放污染物、處置情況、排放去向情況、排口位置等；②對直接排放入河的現狀排污口(包括污水處理廠)的數量與具體位置、廢水排放量、污水來源、主要污染物排放濃度等進行系統調查；③對旱季有污水排放的排口進行摸底排查，查明污染來源。

調查主要通過填表、現場調查、儀器探查、水質檢測、流量調查、煙霧實驗、染色實驗、泵站運行配合等方式進行。

2.3 面源污染源調查

面源污染主要由城市地表徑流和農村生活與農業生產形成的污染組成，調查內容主要包括：①根據城市總體規劃和土地利用規劃，調查各流域內水文資料、降雨資料、城市初期雨水水質等內容。②調查村莊居住區面積、人口情況，生活垃圾種類、數量和處置方式，農村生活污水處置方式，村莊范圍內工業污染及防治情況等。③調查農業種植結構、土地利用狀況和農藥、化肥的施用情況等。④調查畜禽、水產養殖企業規模、數量，廢水和固廢產生及排放情況等。

調查主要采用填表、問卷、現場調研等方式。

2.4 河道內源調查

一般由受污染水體與底泥組成，調查內容主要包括：①根據“河長制”有關成果，收集治理河道歷年的水質監測數據，并根據工程需要對重點區域水質進行驗證檢測，分析現狀河道環境容量；②調查現狀河道底泥有機污染物與重金屬污染情況。

調查主要通過現場人工調查、水質檢測、流量監測、底泥采樣方式等進行，調查結果見圖4～5。

圖4 流域水質現狀示例[3]

圖5 流域面源污染示例[3]

圖6 流域入河污染負荷計算示例[3]

2.5 調查要求

(1)表格填報。調查人員將污染源調查表分發到轄區內各鄉鎮、街道和社區(農業面源調查還需發放至行政村)，對轄區內污染源實行網格化排查，做到全覆蓋、不留死角。

(2)管網現場排查。對市政雨、污水管網存在的混接、錯接、漏接等問題進行現場排查，同時現場記錄、圖片取證等。

(3)數據真實可靠性。為確保調查數據全面、真實、可靠，轄區內所有鄉鎮、街道和社區(行政村)上報的調查表格需填寫填報人、審核人，并加蓋公章，由各縣(區)、開發區存檔備查。同時，設計單位應加強與各縣(市)區、開發區相關職能部門、鄉鎮、街道和社區的對接，對重點污染源進行現場復核。

3 水環境污染監測

水環境污染的檢測和監測是水環境污染源調查的一項重要內容，對象主要包括受污染的水體、底泥、土壤及產生污染物排放的污染源。

河(庫)水體水質監測項目應包括化學需氧量、氨氮、總氮、總磷。其中，底泥與土壤監測項目應包括常規監測項目14項，主要為pH值、陽離子交換量、鎘、鉻、汞、砷、鉛、銅、鋅、鎳、含水率、全氮、總磷和有機質等。監測項目可根據項目區情況適當增減。

監測點的布設應以重污染區域、污染排放口、支流匯入口為重點，污染源監測宜根據污染物排放特點進行布點。

采樣頻次、采樣方式與監測方法應嚴格按照國家有關標準執行，樣品運輸與品保宜采用GPS跟蹤監控，確保監測樣品的品質。

監測資料的記錄與資料整編應由專人負責，對監測的各個環節進行全面檢查與核實。當發現原因不明時，應重新采樣及時進行驗證監測。

水體污染狀況評價標準參考GB3838—2002《地表水環境質量標準》基本項目標準限值，評價方法參考《地表水環境質量評價辦法(試行)》(2011年3月)和HJ/T2.3—2018《環境影響評價技術導則地面水環境(發布稿)》，采用單因子評價法對流域河流進行評價。污水處理廠出水水質評價主要依據國家或地方污水處理廠排放限值進行評價。底泥與土壤監測結果評價主要采用營養物質評價法或重金屬評價法，在底泥重金屬污染分析中，參考GB15618—2018《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行)》作為評判標準。農田土壤金屬評價可參考GB/T36869—2018《水稻生產的土壤鎘、鉛、鉻、汞、砷安全閾值》評價標準。

3.1 水環境污染源統計分析

水環境污染源評價應根據水功能區劃、國家及省市考核標準及污染物特征確定污染源調查評價項目。包括污染源調查數據合理性分析、污染負荷計算、污染負荷分析及水環境容量計算等。應根據污染源調查的基礎資料確定合理的基準年，根據國家戰略規劃、省市國民經濟發展規劃和其他相關專項規劃，確定規劃水平年。

在水環境污染源分析評價時，應評價時段和預測年限。年際分別選取豐水年、平水年、枯水年保證率下代表年進行評價；年內分別選取豐水期、平水期、枯水期3個時段進行評價。

3.2 調查數據統計及合理性分析

流域水環境污染源調查應以行政區劃為單位開展，污染源調查數據分析應以匯水區為單位進行統計研究。根據代表性控制節點(水文站、水質考核斷面、重要支流入河口等)，行政區界等因素可將研究流域按照匯水區范圍細化分解形成多個子流域，整理統計子流域內污染源調查數據，并進行數據合理性分析。根據數據統計分析結果，建立各子流域環境數據庫，為污染負荷計算及分析提供數據支撐。

3.3 污染負荷計算與分析

污染負荷計算的污染物入河量應分點源、面源、內源進行計算，計算方法可采用入河系數法或流域尺度面源模型法。根據污染負荷計算結果，統計分析不同類型污染源占比，各子流域污染權重分析，污染源空間分布特征等污染負荷結構分析。污染負荷增量預測可根據各行政區的總體規劃及其他專題規劃或歷史數據預測區域人口增長、經濟發展、污染排放、水資源利用等趨勢。在進行污染成因診斷和識別時，分別按照污染源分布特點、子流域范圍及行政區劃明確流域水環境污染結構及污染權重，識別和診斷污染成因。

3.4 水環境容量計算

水環境容量的計算應遵循保持環境資源的可持續利用和流域各段水域環境容量相對平衡的基本原則，以控制斷面(節點)為基點，以匯水區為基礎，建立“控制斷面—控制河段—陸域污染排放”之間的水陸響應關系，通過推算得到滿足控制斷面水質目標要求的水環境容量。計算方法可以根據污染源、水文水質特征以及基礎資料、技術條件，在水質相關法、數學模型法、物理模型法中選擇成熟簡便并滿足精度要求的計算方法，建立污染排放與水質的響應關系。

水環境容量計算時建議以控制斷面水質目標為約束條件，根據已建立的污染排放與水質響應關系，由控制斷面處污染物濃度限值反推陸域污染物允許排放量，再結合水功能區劃的要求，確定控制河段內的水環境容量。

計算模型可以根據河流湖庫條件，采用零維、一維、均勻混合模型等計算水環境容量，有條件的地區可采用數值模擬軟件提高計算速度和精度。

根據污染物入河量及水環境容量計算結果，結合污染結構及權重分析，考慮現狀排污格局、污染源可控性和經濟技術可行性等因素，要求提出主要污染物的污染負荷消減量分配建議。

3.5 成果要求

污染源調查、監測與分析成果應包括環境數據庫、污染源調查與分析專題報告及相關圖集等(見圖2～6)。環境數據庫應在GIS基礎上建立，屬性數據主要包括子流域編碼、名稱、面積、所屬行政區、水域范圍、陸域范圍、廢水排放量、主要污染物現狀排放量(點源、面源)、水環境容量及水質目標等。流域水環境污染源調查、監測與分析成果應形成專題報告、污染源調查成果圖集、水環境污染監測分析評價圖集和污染源分析圖集。

4 結 論

(1)流域水環境污染源調查是合理規劃水環境治理工程，有效實施環境綜合整治，切實提高水環境質量的一項重要的基礎工作；必須全面掌握流域水體污染特征，摸清各類污染源的數量、類型以及空間分布，明確主要污染物及其排放量、排放去向、污染治理水平，核定入河主要污染物負荷量的空間分布。

(2)污染源調查應以行政區劃分進行調查，以子流域或匯水分區進行統計。

(3)水環境污染源評價應根據水功能區劃、國家及省市考核標準及污染物特征確定污染源調查評價項目。調查數據應進行合理性分析、建立的污染排放與水質響應關系。根據水功能區劃等要求確定控制河段內的水環境容量，提出主要污染物的污染負荷消減量分配建議。

(4)鑒于污染源調查的數據量較大，建議采用數據庫管理所有成果。