江蘇省鹽河漣水段污染特征及袁閘斷面達標對策研究

顏潤潤，晁建穎，李 科

(1.江蘇環(huán)保產業(yè)技術研究院股份公司，江蘇 南京 210019； 2.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學研究所，江蘇 南京 210042)

0 引 言

隨著城市快速發(fā)展，污染物排放量不斷增加，大量污水入河，河流污染日趨嚴重。鹽河袁閘斷面(34°3′41″N，119°22′19E)為漣水縣與灌南縣的跨界斷面，為國控斷面，水質考核目標均為Ⅲ類。近年來，該斷面水質有所改善，但仍不能穩(wěn)定達標。為貫徹落實國務院《水污染防治行動計劃》《江蘇省水污染防治工作方案》，必須全面改善水環(huán)境質量。河流水環(huán)境問題復雜，不僅涉及岸上、水下、上下游，還涉及水利、環(huán)保、住建、農業(yè)等多部門，水環(huán)境的治理具有流域性、系統(tǒng)性及跨部門性等特點。以往對于鹽河的研究較少[1-2]，未在充分分析河道分段監(jiān)測數據及區(qū)域污染源深入調查的基礎上查找污染成因，整改措施與問題結合得不夠緊密，不利于制定有針對性的治理方案。本文根據鹽河沿線及其支流的水質連續(xù)監(jiān)測數據，針對袁閘在線監(jiān)測資料所顯示的鹽河流域水環(huán)境問題，結合各行政分區(qū)污染源調查，分析污染源排放與控制斷面水質之間的定性關系，確定影響袁閘斷面水質的主要污染來源，并利用環(huán)境容量作為約束條件，制定合理有效的污染控制措施，為改善區(qū)域水環(huán)境質量、確保鹽河袁閘斷面水質穩(wěn)定達標提供科學依據。本文基于前人研究，在問題診斷上突出了各河段水質現狀的加密調查以及與污染源的關系分析，在治理措施的制定中考慮了水體的環(huán)境容量控制要求，強化了客水水質的分析比較，提出了區(qū)域聯合治污協(xié)調機制，可為同類河流問題診斷和治理提供參考。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 水文水系特征

鹽河位于江蘇省東北部，是溝通淮陰市和連云港市的人工河道，也是淮北鹽南運的航道；源起淮陰區(qū)楊莊鹽河閘，上承京杭運河，東北流經淮陰、漣水、灌南、灌云4縣(區(qū))，至連云港市新浦，全長155.3 km。鹽河漣水段全長55.6 km，河寬60～100 m，河深4.5 m，朱碼閘以上河段，是漣水縣利用洪澤湖水源進行灌溉、發(fā)電的河道，水位8.27 m；朱碼閘以下主要功能為航運、農灌和排澇，水位3.55 m。鹽河流量由淮陰區(qū)鹽河閘控制，鹽河閘設計排澇流量276 m3/s，灌溉期間(5～10月)鹽河過水流量120 m3/s左右，非灌溉期鹽河過水流量30 m3/s(保證航運等)。

鹽河漣水境內匯水面積217.7 km2。匯水范圍內有支河17條，其中流入鹽河的支河7條，流出鹽河的支河4條，另有6條流向不定。研究區(qū)域涉及保灘街道、五港鎮(zhèn)、東胡集鎮(zhèn)、紅窯鎮(zhèn)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)的全部區(qū)域，以及漣城街道、朱碼街道、陳師街道部分區(qū)域。研究區(qū)水系概況見圖1。

圖1 鹽河漣水段水系分布及布點Fig.1 Monitoring points and water system of Yanhe River in Lianshui City

1.2 研究方法

1.2.1 水質數據監(jiān)測

2019年10月9～11日連續(xù)3 d對鹽河及其支流進行了2次/d的采樣，涉及流向、流速、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮和總磷等7項因子，共布設28個監(jiān)測斷面，包含鹽河沿線的13個和其支流的15個，斷面位置見表1。

1.2.2 污染源調查與核算

污染源研究主要包括工業(yè)、生活、農業(yè)三大類，其中農業(yè)分為種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)(畜禽、水產)，各類污染源排放量計算方法[3]如下：

(1) 工業(yè)污染物入河量=(工業(yè)污染物直排量+污水處理廠排放量)×入河系數；

(2) 生活污染物入河量=(鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口數×排污系數-污水處理廠處理量)×入河系數；

表1 鹽河及其支流沿程水質監(jiān)測點位

(3) 農田污染物入河量=農田面積×排污系數×入河系數×修正系數；

(4) 畜禽養(yǎng)殖入河量=(畜禽個體日產糞量×畜禽糞中污染物平均含量+畜禽個體日產尿量×畜禽尿中污染物平均含量)×飼養(yǎng)期×飼養(yǎng)數×入河系數；

(5) 水產養(yǎng)殖入河量=年排水量×污染物濃度的增量×入河系數。

污染物產排當量和入河系數參照[4]《全國規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染情況調查技術報告》以及《全國第二次污染源普查生活源產排污系數手冊》確定。

工業(yè)污染源及污水處理廠資料來源于漣水縣2018年環(huán)境統(tǒng)計數據、第二次污染物普查數據以及漣水縣環(huán)保局、住建局提供的相關資料；生活、農業(yè)污染源數據來源于統(tǒng)計年鑒(2019年)、漣水縣年鑒(2018年)以及相關部門提供的數據資料。

采用等標污染負荷法對研究區(qū)域各種污染源的污染負荷進行評價[5]。等標污染負荷把排放介質稀釋(或濃縮)到排放標準時的體積，使不同類型的污染物具有可比性。計算公式如下：

(1)

式中：Mi為污染物排放量(即污染負荷)，t/a；Ci為污染物濃度按(GB 3838-2002)Ⅲ類標準(COD為20 mg/L；氨氮為1.0 mg/L；TP為0.2 mg/L)；Hi為污染物等標排放量，m3/a；Ki為污染率指數。

1.2.3 水環(huán)境容量計算方法

采用河網區(qū)水環(huán)境容量計算模型[4]進行研究區(qū)水環(huán)境容量計算，具體計算公式如下：

(2)

Wij水環(huán)境容量=Q0ij(Csij-C0ij)+KVijCsij

(3)

式中：αij為不均勻系數，αij∈(0，1]，河道越寬、水面越大，則αij越小，具體取值參考《江蘇省主要水域納污能力核定和限制排污總量研究》；Wij為計算中的最小空間計算單元和最小時間計算單元，最小空間計算單元為河段，最小時間計算單元為d；Q0ij，Vij為設計水文條件，本次研究河段受鹽河閘和朱碼閘控制作用明顯，對設計水文條件進行分段選取，其中淮陰區(qū)與漣水縣交界處-朱碼閘之間的河段采用鹽河閘流量90%保證率逐日流量數據和相應時段朱碼閘閘上逐日水位數據作為邊界條件；朱碼閘-殷渡村之間的河段采用朱碼閘流量90%保證率逐日流量數據和相應時段殷渡斷面逐日水位數據(以龍溝閘水文站數據推算)作為邊界條件；Csij為功能區(qū)水質目標；C0ij為上游來水水質濃度；K為水質降解系數，取實測值與模擬值率定的結果，COD為0.12 d-1；氨氮為0.1 d-1，總磷為0.09 d-1。

2 結果與分析

2.1 水環(huán)境質量問題分析

2.1.1 鹽河沿程水質特征

鹽河沿程水質2019年10月變化情況見圖2。從水質變化趨勢來看：高錳酸鹽指數自上游到下游變化不明顯，溶解氧自上游到下游總體呈現下降趨勢，氨氮在城區(qū)段較差之后好轉，總磷濃度總體呈現上升趨勢。氨氮超標斷面主要集中在保灘街道、漣城街道、朱碼街道等，YW9及其下游點位氨氮濃度較上游明顯減小；下游出現總磷超標，超標斷面為YW11，YW12和YW13，超標倍數分別為0.15，0.10和0.15，主要集中在五港鎮(zhèn)、紅窯鎮(zhèn)。

2.1.2 鹽河支流水質特征

ZW3～ZW6這4個斷面位于流出鹽河的支流，ZW2(位于流向不定的支流)在本次監(jiān)測期間流向為流出鹽河，其余支流監(jiān)測期間均為流入鹽河。鹽河沿程水質2019年10月變化情況見圖3。支流各監(jiān)測斷面溶解氧除ZW14，ZW15外均能達到Ⅲ類標準；高錳酸鹽指數除ZW11，ZW14外均能達標；氨氮超標河段主要集中在保灘街道、陳師街道、漣城街道、朱碼街道，與鹽河超標河段所在區(qū)域一致，這可能與城鎮(zhèn)生活污水的排放有關?？偭诐舛瘸瑯藬嗝鏋閆W10和ZW11，超標倍數分別為0.20和1.05。據現場調查，六支大溝附近有秸稈焚燒殘留物，秸稈腐爛分解產生氮磷，同時導致水體缺氧，影響水質；八支大溝長滿蘆葦，空心蓮子草，證明水體富營養(yǎng)化程度較高。

圖2 鹽河水質沿程變化特征Fig.2 Characteristics of water quality changes along Yanhe River

2.1.3 袁閘斷面水質污染特征

鹽河袁閘斷面2018～2019年的水質變化情況見圖4。溶解氧不達標主要集中在夏季，溶解氧是反映水體有機物污染程度和水體自凈能力的重要指標，溶解氧濃度隨水溫升高而降低[6]。高錳酸鹽指數超標出現在2019年7，8月，超標倍數均為0.4；氨氮超標月份出現在2018年5月、2019年4，7月和11月，超標倍數分別為0.95，0.10，0.04和0.03；總磷超標月份較多，主要在春、夏季，其中2019年8月超標最為嚴重，超標倍數為0.70。對比2018年和2019年的水質數據，并結合降雨情況分析可知：2019年降雨明顯少于2018年，但超標頻次增加，主要因為在干旱年，盡管支流及農田排水減少，但水環(huán)境容量也減少，導致點源和未接管生活源對鹽河影響更為顯著。

圖3 鹽河支流水質變化特征Fig.3 Characteristics of water quality changes in the tributaries of Yanhe River

2019年1～12月入境斷面(淮安區(qū)與漣水縣交界斷面——新渡)與出境斷面(袁閘)水質情況見圖5。入境水溶解氧50%劣于袁閘，高錳酸鹽指數58%劣于袁閘，氨氮、總磷42%劣于袁閘。可見，上游淮陰區(qū)來水在部分時段對漣水鹽河段有一定影響。

圖4 鹽河袁閘斷面水質變化特征Fig.4 Water quality change characteristics of Yuanzha section of Yanhe River

圖5 入境-出境水質對比Fig.5 Comparison of Xindu section and Yuanzha section of water quality

2.2 區(qū)域污染源及構成

根據對沿河沿線及支流的現場調查，并結合紅外探測手段，對流域內有關河流的水質重點影響源進行了判定(表2)。對研究區(qū)域5類污染源等標排放量進行了計算(表3)。總體看來，研究區(qū)內污染負荷以生活污水的排放所造成的污染貢獻率最大(占35.4%)，畜禽糞尿污染居第二位(占22.7%)，這表明鹽河的治理重點在于生活污水和畜禽養(yǎng)殖的控制；總磷污染所占比重最大(占45.2%)，該因子超標較為嚴重，這和鹽河水質監(jiān)測數據顯示的結果一致。

2.3 鹽河污染源輸入與水質對比分析

選取高錳酸鹽指數、總磷繪制各河段污染物輸人與水質變化曲線(圖6)，其中污染物指標以COD，TP等標排放量H-COD，H-TP(m3/a)表示。從圖6中可以看出，鹽河沿程的污染物輸入與兩項水質變化趨勢基本一致，污染物輸入量對鹽河水質變化有直接影響，但水質影響程度不僅受污染物輸入的影響，還受到上游來水的影響，在保灘陳師段污染物輸入較小，水質逐漸好轉，進入漣城街道達到最優(yōu)，后因污染物輸入量持續(xù)較高，水質逐漸變差。

表2 鹽河及支流水質重點影響源判斷

表3 研究區(qū)域主要污染負荷來源及其等標排放量

2.4 區(qū)域污染特征及存在的問題

(1) 直排鹽河廢水量大。7座污水處理廠尾水直接或經支流入鹽河，合計廢水量約2 190萬t/a。廢水集中排放量大，一旦超標，易產生高濃度污染團。直排口以水質監(jiān)管為主，而對水量的監(jiān)管有待加強，可能存在偷排漏排現象。

圖6 鹽河污染物輸入與水質變化曲線Fig.6 Change curve of Yanhe River pollutant input and water quality

(2) 產業(yè)結構及工業(yè)布局不盡合理。漣水縣2018年3次產業(yè)比例已調整為13.1∶38.6∶48.3，但相比江蘇省平均水平還不夠協(xié)調，化工、紡織印染、造紙等重污染企業(yè)在工業(yè)經濟中的比重較大。研究區(qū)域內重點工業(yè)企業(yè)有28家，主要分布于薛行化工園、經濟開發(fā)區(qū)、五港造紙產業(yè)園，其中五港造紙產業(yè)園及其污水處理廠排口距離袁閘斷面較近，僅6.6 km。

(3) 生活污水治理水平不足。研究區(qū)域涉及人口49.81萬人，測算生活污水入河量為491.14萬t/a，其中81.5%來自城鎮(zhèn)，18.5%來自農村。城鎮(zhèn)生活污水接管率約73%，農村基本未開展生活污水集中處理，已建少量農村分散污水處理設施難以正常運行。

(4) 農業(yè)源控制力度不夠。研究區(qū)域內共有農田3.62萬hm2(54.41萬畝)，主要農產品為小麥、油菜、水稻、玉米、蔬菜，平均0.066 7 hm2(1畝)化肥施用量約26 kg/畝，高于全國平均水平(21.9 kg)。傳統(tǒng)人工施肥方式仍然占主導地位。農業(yè)種植在豐水期因降雨以及農田退水，會對鹽河水質產生一定影響。研究范圍內共有75家規(guī)模養(yǎng)殖場，其中29家可能對鹽河水質產生影響。區(qū)域內畜禽養(yǎng)殖場僅有簡易環(huán)保設施，畜禽糞便綜合利用率不高。

(5) 收水管網問題突顯。研究區(qū)域內配套管網建設不到位，雨污分流工程滯后，部分接管企業(yè)廢水混入雨水管網未經處理直接入河。除縣城主城區(qū)外，其余各鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本均采用雨污合流制系統(tǒng)，污水收集系統(tǒng)不能有效收集污水。鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水收集范圍不能覆蓋整個鎮(zhèn)區(qū)。

(6) 疏浚不徹底造成內源污染。鹽河15條支河中達到Ⅲ類水的僅4條，支河淤積深度分別為：悅來引河淤積深度約為0.5～1.0 m，一調河、十支大溝淤積深度約為0.5 m，附一調河淤積深度約為0.5～1.0 m，黃灣河、六支大溝、八支大溝淤積深度約為0.3～0.5 m，底泥釋放造成內源污染影響水質改善。

(7) 客水污染不容忽視。上游入境斷面水質不能穩(wěn)定達標，局部時段劣于下游袁閘斷面，加大下游袁閘斷面達標壓力。新渡斷面在線監(jiān)測設施未能穩(wěn)定運行，無法為下游污染防控提供預警，增加袁閘斷面達標的不確定性。

2.5 水環(huán)境治理目標與對策

2.5.1 綜合治理控制目標

根據環(huán)境容量計算方法、《江蘇省地表水(環(huán)境)功能區(qū)劃》以及生態(tài)環(huán)境廳下達的水質考核要求和確定的水文設計條件，計算鹽河在設計水文、水質條件下水平年化學需氧量、氨氮及總磷環(huán)境容量計算成果表4。在90%保證率下，研究區(qū)域氨氮局部需要削減，磷入河量超出環(huán)境容量較多，總磷入河量需投入的削減力度較大。

表4 鹽河污染物控制目標

2.5.2 綜合治理控制對策

(1) 持續(xù)減少污染物輸入。污染源頭控制是根本，為達到水環(huán)境保護的目標，需實施入河污染物包括運河沿岸工業(yè)點源、生活污染、農業(yè)源污染物以及支流流入運河的污染物量控制。① 加強建制鎮(zhèn)生活污染源集中治理，健全污水處理工作機制。加快推進污水收集管網建設，優(yōu)化改造污水處理系統(tǒng)，提高收集管網維護水平[7]。規(guī)范污水處理設施運行管理。② 強化農業(yè)面源污染治理。推進糞便集中處置中心和大田循環(huán)項目建設，鼓勵有機肥加工利用，實行畜禽糞便集中處理和資源化利用。推廣綠色農業(yè)，控制農藥化肥施用量。③ 推進工業(yè)污染源治理與監(jiān)管，深化管網排查，推進工業(yè)廢水集中處理及產業(yè)升級。加強五港造紙產業(yè)園、薛行化工園、新港電子產業(yè)園等沿岸園區(qū)內企業(yè)的清潔生產審核與中水回用[8]。強化監(jiān)督檢查，防止偷排漏排以及發(fā)生泄漏事故等隱患。加強進出水量監(jiān)測。④ 積極推進農村生活污水治理。加快推進農村污水處理設施及污水配套收集管網建設(鹽河沿線村莊優(yōu)先)，提高農村生活污水收集率和污水處理設施運行效率。加強分散式污水處理設施的管理，保障農村污染治理設施長效運行。⑤ 加強鹽河通航水域?？看拔鬯谋O(jiān)督管理。增強鹽河沿線碼頭污染防治能力，做好沿線碼頭、裝卸站污染處理設施的升級改造和管護。開展沿線碼頭排查整治，逐步建設鹽河沿線配套，設置船舶生活垃圾回收站及生活污水存儲點。

(2) 促進河流生態(tài)系統(tǒng)恢復。因自然侵蝕和人為因素，河道淤積加劇、河床抬高，嚴重影響河道功能的正常發(fā)揮。河道生態(tài)清淤能有效降低河道內源污染負荷，確保流域內河道暢通，恢復和提高區(qū)域河網的過水能力，使水體充分交換，增強水體復氧能力和自凈能力[9]。河道清淤過程中，聯合相關部門加強對岸邊排污口的核查，堅決取締非法排污口。清淤時注重對兩岸水生植物的保護，避免對生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。實施河道美化和水土保持建設，強化河岸帶植被系統(tǒng)綠化和環(huán)境功能，構建河道周邊景觀綠化風光帶[10]。

(3) 完善聯合治污協(xié)調機制，適時實施污染源強制減排。① 完善區(qū)域聯合治污協(xié)調機制，加強各地區(qū)各相關部門間的信息互通共享，推進聯合采樣監(jiān)測、聯合執(zhí)法檢查，并力求建立長效管理機制，形成聯合整治的新局面。② 依據《江蘇省改善重點斷面水質強制污染減排工作方案》(蘇水治辦〔2018〕10號)，結合袁閘水質超標特點，將直接或間接向斷面上游排放水污染物的工業(yè)企業(yè)作為強制減排對象，實施強制減少污水排放量(接管量)，停止污水排放(接管)，臨時封堵排污口(接管口)等措施。

3 結 論

(1) 根據鹽河及支流2019年10月沿程監(jiān)測數據，鹽河沿程各監(jiān)測斷面氨氮、總磷出現超標。氨氮超標主要集中在保灘街道、漣城街道、朱碼街道；總磷超標主要集中在五港鎮(zhèn)、紅窯鎮(zhèn)。2018～2019年的例行監(jiān)測數據顯示，袁閘溶解氧不達標主要集中在夏季，氨氮超標月份出現在2018年5月、2019年4，7，11月，總磷超標月份較多，主要在春、夏季。上游淮陰區(qū)來水在部分時段對漣水鹽河段有一定影響。

(2) 通過對研究區(qū)域5類污染源等標排放量的計算得知，研究區(qū)內污染負荷以生活污水的排放所造成的污染的貢獻率最大(占35.4%)，畜禽糞尿污染居第二位(占22.7%)；總磷污染所占比重最大(占45.2%)。鹽河的治理重點在于生活污水和畜禽養(yǎng)殖的控制。

(3) 為保證鹽河及下游斷面水質達到功能區(qū)劃及考核要求，改善其水質污染的現狀，必須制定控源截污、生態(tài)疏浚、管理減排等綜合整治方案，削減污染物排放量，才能從根本上改善鹽河水質，進而降低其對下游灌南縣水環(huán)境的影響。