沈陽(yáng)輝山水庫(kù)流域環(huán)境污染現(xiàn)狀調(diào)查及綜合整治

謝東青,姜春紅,林靜雯,吳 丹,王丹丹

(1.沈陽(yáng)市環(huán)境保護(hù)局 大東分局,遼寧 沈陽(yáng) 110041;2.沈陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站,遼寧 沈陽(yáng) 110016;3.沈陽(yáng)大學(xué) 環(huán)境學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110044)

沈陽(yáng)市輝山水庫(kù)流域是沈陽(yáng)市東部地區(qū)重要的水生態(tài)濕地資源和防汛體系.隨著工業(yè)化和城市化的飛速發(fā)展及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,輝山水庫(kù)流域包括輝山明渠沿線環(huán)境質(zhì)量遭到了嚴(yán)重的破壞,環(huán)境污染問(wèn)題成為了關(guān)注的焦點(diǎn)[1].它已成為沈陽(yáng)市東部地區(qū)實(shí)現(xiàn)河流流域經(jīng)濟(jì)跨越式發(fā)展的瓶頸問(wèn)題,解決輝山水庫(kù)流域環(huán)境污染問(wèn)題日趨緊迫[2].然而,近幾年來(lái),對(duì)于沈陽(yáng)市輝山水庫(kù)流域在城市化建設(shè)過(guò)程中帶來(lái)的污染問(wèn)題,特別是對(duì)其整治對(duì)策的研究,卻鮮有文獻(xiàn)涉及.

為了盡快解決輝山水庫(kù)流域生態(tài)環(huán)境破壞和環(huán)境污染問(wèn)題,保護(hù)好沈陽(yáng)市重要的水生態(tài)濕地資源,完成對(duì)輝山水庫(kù)流域的綜合治理,實(shí)現(xiàn)輝山水庫(kù)流域游覽休閑、城市觀光、綠化灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等多種功能,本文在對(duì)輝山水庫(kù)流域污染源科學(xué)系統(tǒng)調(diào)查分析基礎(chǔ)上、探討切實(shí)可行的輝山水庫(kù)流域生態(tài)整治對(duì)策,為輝山水庫(kù)流域環(huán)境綜合治理提供全面、系統(tǒng)、可靠的環(huán)境基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù),同時(shí)也為城市水域治理及其管理模式提供借鑒.

1 輝山水庫(kù)流域環(huán)境污染現(xiàn)狀調(diào)查

本次調(diào)查范圍確定在沈陽(yáng)大東區(qū)范圍內(nèi)輝山水庫(kù)流域,包括輝山明渠.具體流域路線見(jiàn)圖1.根據(jù)大東區(qū)輝山水庫(kù)及明渠流經(jīng)的行政區(qū)域劃分成10個(gè)單元進(jìn)行分段調(diào)查.本次數(shù)據(jù)的采集時(shí)間為2013年4月.調(diào)查主要內(nèi)容為污染源調(diào)查和水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查兩個(gè)方面.

1.1 調(diào)查方法

1.1.1 污染源調(diào)查

(1) 工業(yè)污染源:確定工業(yè)污染源為生產(chǎn)污水及污水中的重鉻酸鹽指數(shù)(CODcr)、固體廢棄物,調(diào)查統(tǒng)計(jì)沿岸工業(yè)企業(yè)類型和個(gè)數(shù)、企業(yè)污水和固體廢棄物排放量,現(xiàn)場(chǎng)取樣測(cè)定排放工業(yè)污水中CODcr的濃度.

(2) 生活污染源:確定生活污染源為生活污水、人糞尿和生活固廢垃圾及污染物(CODcr、總氮、總磷),調(diào)查統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)人口數(shù)量,排污量=人均入河排污系數(shù)[3-6]×人口數(shù),生活污染源人均入河排污系數(shù)見(jiàn)表1.

圖1 輝山水庫(kù)流域圖Fig.1 The drainage map of Huishan reservoir

表1 生活污染源人均入河排污系數(shù)Table 1 The average pollution discharging coefficient of daily pollution source per person into the river kg·人-1·a-1

(3) 農(nóng)業(yè)污染源:確定農(nóng)業(yè)污染源為種植業(yè)污染源CODcr、總氮、總磷和養(yǎng)殖業(yè)污染源CODcr、總氮、總磷、糞尿、廢水.調(diào)查統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)種植業(yè)面積、禽畜飼養(yǎng)量、魚(yú)塘面積和養(yǎng)殖原料量.種植業(yè)排污量=入河排污系數(shù)×種植業(yè)面積;畜禽養(yǎng)殖排污量=入河排污系數(shù)×畜禽飼養(yǎng)量;養(yǎng)魚(yú)業(yè)排污量=入河排污系數(shù)×魚(yú)塘面積;蚯蚓養(yǎng)殖排污量=排污系數(shù)[7]×養(yǎng)殖原料量.農(nóng)業(yè)污染源入河排污系數(shù)見(jiàn)表2.

表2 農(nóng)業(yè)污染源入河排污系數(shù)①Table.2 The pollution discharging coefficient of agricultural pollution source into the river

①:種植業(yè)、魚(yú)塘面積單位為hm2,蚯蚓養(yǎng)殖原料單位為t.

(4) 地面徑流污染源:確定地面徑流污染源為CODcr、總氮、總磷.調(diào)查統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)鎮(zhèn)區(qū)面積.排污量=入河排污系數(shù)[8-9]×鎮(zhèn)區(qū)面積.地面徑流污染源入河排污系數(shù)見(jiàn)表3.

表3 地面徑流污染源入河排污系數(shù)Table 3 The pollution discharging coefficient of waste water through surface runoff into the river kg·(hm2 )-1

1.1.2 水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查

(1) 布點(diǎn)方法.在10個(gè)分段單元河段中共設(shè)置14個(gè)采樣垂面(斷面).每個(gè)采樣垂面(斷面)設(shè)置一個(gè)采樣地點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)和底泥監(jiān)測(cè).

(2) 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與分析方法.水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括pH值、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量(COD)、五日生物需氧量(BOD5)、氨氮(NH3—N)、總磷(以P計(jì))、總氮(以N計(jì))、懸浮物、汞、鎘、鉻(六價(jià))、鉛、石油類、陰離子表面活性劑、共14個(gè)指標(biāo).河道底泥監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括無(wú)機(jī)物總鎘、總鉻、總汞、總鉛、有機(jī)物總有機(jī)質(zhì)共5個(gè)指標(biāo).具體分析方法采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002》[10]、《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范HJ/T91—2002》[11]、《城市污水處理廠污泥檢驗(yàn)方法CJT221—2005》[12]分析方法進(jìn)行測(cè)定.

(3) 標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)方法.水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002》,底泥參考《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)GB 4284—84》[13]及《河道底泥生源要素污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》[14].根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法(試行)》[15]中規(guī)定的方法進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià).

1.2 污染源調(diào)查結(jié)果與分析

根據(jù)調(diào)查結(jié)果,對(duì)工業(yè)源、生活源、農(nóng)業(yè)源以及徑流源所有的調(diào)查污染源數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析,結(jié)果如表4所示.

從表4可知,輝山明渠及輝山水庫(kù)流域污染源主要來(lái)自生活源和農(nóng)業(yè)源.輝山水庫(kù)流域內(nèi)每年CODcr、總氮、總磷、污水、糞尿、固廢入河分別約為400噸、6 200噸、700噸、120萬(wàn)噸、4 700噸、200噸.CODcr最大分擔(dān)率是生活源為50%左右.總磷、總氮、固廢入河最大分擔(dān)率是生活源,都在98%以上.糞尿、污水排放量最大分擔(dān)率是農(nóng)業(yè)源,為92%和60%以上.

表4 輝山明渠及水庫(kù)污染源匯總分析Table 4 The total analysis of the pollution sources of Huishan open channel and reservoir

由于輝山水庫(kù)流域沒(méi)有排水管網(wǎng)和固廢垃圾收集設(shè)施,生活源成為了主要污染源.再者輝山水庫(kù)流域耕地很少,畜禽養(yǎng)殖糞尿還田比例也很少,農(nóng)業(yè)源中的養(yǎng)殖業(yè)也成為了主要污染源.輝山水庫(kù)上游的淡水養(yǎng)殖,也是污水排放主要污染源.

1.3 水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果與分析

(1) 水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià).對(duì)14個(gè)斷面14項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了監(jiān)測(cè),并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果如表5所示.

表5 輝山水庫(kù)流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià)Table 5 The result of water quality inspection and evaluation of Huishan reservoir region

從表5可以看到,水庫(kù)和明渠各斷面水質(zhì)類別都為劣Ⅴ類,水質(zhì)狀況都為重度污染.水庫(kù)主要的污染指標(biāo)為總磷、總氮和懸浮物.總磷、總氮分別超出國(guó)家地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的15.8倍、6.28倍,營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)是輝山水庫(kù)主要的污染物質(zhì).水庫(kù)為重度富營(yíng)養(yǎng)化水平.明渠主要的污染指標(biāo)為五日生化需氧量、化學(xué)需氧量和總氮.分別超出國(guó)家地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的261.5倍、108倍和61.8倍.溶解性有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)性有機(jī)物氮是輝山明渠主要的污染物質(zhì).

(2) 底泥監(jiān)測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià).對(duì)14個(gè)斷面5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了監(jiān)測(cè),并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果如表6所示.

從表6可以看到,本次監(jiān)測(cè)的輝山水庫(kù)流域底泥總鎘、總鉻、總鉛和總汞4種重金屬指標(biāo),只有輝山明渠起點(diǎn)總鉛含量不合格,其余都符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求.輝山明渠起點(diǎn)位于高速公路附近,是否為高速公路帶來(lái)的鉛污染值得商榷[16].總有機(jī)質(zhì)指標(biāo)都為Ⅰ類污染程度以上,說(shuō)明河流底泥受到富營(yíng)養(yǎng)化污染.

表6 輝山水庫(kù)流域底泥監(jiān)測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià)Table 6 The inspection result and evaluation of river sediment of Huishan reservoir region

2 輝山水庫(kù)流域環(huán)境污染綜合整治方案

為了使輝山水庫(kù)流域發(fā)揮其濕地生態(tài)作用和防汛作用,必須對(duì)輝山水庫(kù)流域進(jìn)行生態(tài)綜合整治.通過(guò)生態(tài)綜合整治方法的實(shí)施,能真正改善輝山明渠及水庫(kù)沿岸的環(huán)境質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)流域和景觀流域完美結(jié)合.生態(tài)綜合整治方案主要包括如下內(nèi)容:

2.1 生態(tài)綜合整治工程方案

(1) 輝山水庫(kù)流域入河排污口截污和整治工程:在輝山水庫(kù)流域建設(shè)污水處理廠,規(guī)劃集中入河排污口通向污水處理廠.

(2) 輝山水庫(kù)流域隔離防護(hù)工程:出讓沿河土地進(jìn)行綠化公共區(qū)建設(shè),同時(shí)建設(shè)流域物理和生態(tài)隔離防護(hù)工程.

(3) 輝山水庫(kù)流域受污染河道底質(zhì)修復(fù)工程:對(duì)輝山水庫(kù)及明渠進(jìn)行疏浚.疏浚的底泥可以作為肥料或焚燒消化.

(4) 流動(dòng)線源治理工程:依靠流域內(nèi)河渠或水庫(kù)濕地,適當(dāng)進(jìn)行生態(tài)濕地建設(shè),使水質(zhì)在流動(dòng)的過(guò)程中進(jìn)一步進(jìn)行天然的凈化.

2.2 生態(tài)綜合整治非工程方案

(1) 控制流域內(nèi)農(nóng)業(yè)面污染源:推廣無(wú)公害、綠色、有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn),發(fā)展生態(tài)觀光農(nóng)業(yè)、林果產(chǎn)業(yè)、林網(wǎng)建設(shè),改善流域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境.

(2) 限期治理流域內(nèi)排污企業(yè):流域工業(yè)企業(yè)建立檔案,實(shí)行規(guī)劃,統(tǒng)一納入工業(yè)園區(qū).

(3) 規(guī)范輝山水庫(kù)上游水產(chǎn)養(yǎng)殖:在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水排放口,應(yīng)建設(shè)廢水處理裝置或通過(guò)管路收集直接排放到污水處理廠.

(4) 綜合利用畜禽糞便,減少對(duì)環(huán)境的污染負(fù)荷:改變飼養(yǎng)工藝,或利用禽畜糞便發(fā)展食用菌產(chǎn)業(yè)或建立沼氣生產(chǎn)或作為有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥肥源.

3 結(jié) 論

(1) 輝山水庫(kù)流域污染源主要來(lái)自生活源和農(nóng)業(yè)源.輝山水庫(kù)流域內(nèi)每年入水排放的污染量CODcr約為400噸、總氮約為6 200噸、總磷約為700噸、污水約為120萬(wàn)噸、糞尿約為4 700噸、固廢約為200噸.CODcr、總氮、總磷和固廢入河最大分擔(dān)率都為生活源,分別約為50%、99%、99%和98%.糞尿和污水排放量最大分擔(dān)率是農(nóng)業(yè)源,分別約為92%和60%.

(2) 此次監(jiān)測(cè)14個(gè)流域斷面,水庫(kù)和明渠水質(zhì)類別為劣Ⅴ類,為重度污染.水庫(kù)水質(zhì)重度富營(yíng)養(yǎng)化,水庫(kù)主要的污染指標(biāo)為總磷、總氮和懸浮物.分別超出國(guó)家地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的15.8倍、6.28倍.明渠主要水污染指標(biāo)分別為五日生化需氧量、化學(xué)需氧量和總氮,分別超出國(guó)家地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的261.5倍、108倍和61.8倍.溶解性有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)性有機(jī)物氮是輝山明渠主要的污染物質(zhì).在監(jiān)測(cè)14個(gè)底泥采樣點(diǎn)中,河道底泥總鎘、總鉻、總鉛和總汞4種重金屬指標(biāo),只有輝山明渠起點(diǎn)總鉛含量不合格,其余都符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求.河道底泥有機(jī)質(zhì)指標(biāo)表明河道底泥受到不同程度富營(yíng)養(yǎng)化污染.

(3) 結(jié)合該區(qū)域污染特點(diǎn),提出生態(tài)綜合整治方案,生態(tài)綜合整治方案能真正改善輝山水庫(kù)及明渠沿岸的環(huán)境質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)流域和景觀流域完美結(jié)合.

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