松花江重金屬污染時(shí)空演變狀況及防治措施研究

金毅　池久威　孫興濱

摘要 概述了松花江重金屬污染的特點(diǎn)，著重從江水重金屬污染的時(shí)空變化角度進(jìn)行了闡述。同時(shí)也對(duì)于重金屬污染來(lái)源進(jìn)行了總體上的分析，并提出了相應(yīng)的綜合防治措施。

關(guān)鍵詞 松花江；重金屬；時(shí)空演變；防治措施

中圖分類(lèi)號(hào) S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）03-00847-02

Abstract The characteristics of heavy metal pollution in the Songhua River were elaborated，focusing on heavy metal pollution of the river from the perspective of spatial and temporal variations.The sources of heavy metal pollution were analyzed in general，and the corresponding integrated control measures were put forward.

Key words Songhua River；Heavy metals； Spatial and temporal variations； Control measures

松花江流域位于我國(guó)的東北部，是我國(guó)目前第三大江河，其流經(jīng)吉林省與黑龍江省兩地，于同江市匯入中俄界河——黑龍江。同時(shí)松花江所流經(jīng)的松嫩平原和三江平原也是我國(guó)目前主要的商品糧基地。松花江從每年11月中旬開(kāi)始結(jié)冰，大概有5個(gè)月左右的冰封期，冰封期內(nèi)會(huì)導(dǎo)致江水流速緩慢，微生物數(shù)量減少，含氧量降低等。由于松花江受大氣降水與融雪等影響較為明顯，導(dǎo)致年內(nèi)的徑流量變化較大。

1 松花江重金屬環(huán)境污染的特點(diǎn)

在松花江的歷史上曾發(fā)生過(guò)嚴(yán)重的重金屬污染。20世紀(jì)70年代時(shí)，松花江發(fā)生過(guò)嚴(yán)重的汞污染毒性效應(yīng)[1]。

由于松花江流域存在著較長(zhǎng)的冰封期，同時(shí)江水溫度也很低。進(jìn)而使得松花江內(nèi)的一些重金屬元素在微生物作用下可轉(zhuǎn)化為具有更大毒性的金屬有機(jī)化合物。但是也由于松花江江水溫度較低，其中的微生物含量非常低，所以其重金屬甲基化的速度也很緩慢。

由于松花江流經(jīng)東北黑土地，大量的腐殖質(zhì)隨之進(jìn)入江水中，使腐殖質(zhì)含量升高。同時(shí)也使得腐殖質(zhì)在松花江水中長(zhǎng)距離遷移。松花江江水內(nèi)的重金屬與水中腐殖質(zhì)相結(jié)合，導(dǎo)致重金屬遷移距離增加，甚至使得部分重金屬可以因此遷移幾千公里。

松花江江水內(nèi)的生物體也對(duì)重金屬具有明顯的富集作用。由于江水中的重金屬可經(jīng)由多種渠道進(jìn)入人體，但同時(shí)這一過(guò)程也較為緩慢。因此，松花江重金屬對(duì)人體的積累性危害影響一般是慢性的[2]。

松花江流域是我國(guó)最重要的商品糧生產(chǎn)基地之一，因此存在著大量的農(nóng)業(yè)面源污染[3]。由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不斷加大化肥使用量，同時(shí)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村中，生活垃圾污染和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的污染排放也不斷地增加，這就在一定程度上加大了流域的重金屬污染量。

2 松花江重金屬污染時(shí)空變化狀況

2.1 松花江重金屬污染時(shí)間變化狀況

松花江目前是我國(guó)東北部的重要水系之一，同時(shí)由于歷史原因水體曾一度被嚴(yán)重污染[4]。特別是由于松花江流經(jīng)吉林市、長(zhǎng)春市、哈爾濱市和佳木斯市等重要城市，而這些城市大多是國(guó)家重要的石油、化工、冶金、機(jī)器制造等行業(yè)的工業(yè)城市。隨之往后的大慶和松源等石油化工城市也在流域內(nèi)相繼建立。雖然松花江流域的工業(yè)企業(yè)對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，但同時(shí)也造成了對(duì)松花江水體環(huán)境的破壞，特別是包括重金屬在內(nèi)的水體環(huán)境污染。

目前松花江水體中的重金屬污染主要來(lái)源于兩大類(lèi)，一是自然作用形成的重金屬貢獻(xiàn)；二是人為活動(dòng)造成，包括點(diǎn)源與面源形成的重金屬污染。

松花江重金屬?gòu)闹囟任廴狙葑優(yōu)槲⑽廴痉譃?個(gè)階段，分別是重金屬的重度污染階段、重金屬的污染治理階段、重金屬的污染減輕階段和重金屬的微污染階段。松花江是我國(guó)河流中重金屬?gòu)闹囟任廴巨D(zhuǎn)為微污染的典型。

首先，20世紀(jì)60年代和70年代，屬于重金屬污染重度階段。松花江流域城市污水處理廠在這一階段并沒(méi)有建立，企業(yè)廢水包括含重金屬的廢水大多是直接排放。這就造成松花江重金屬重度污染。其中第二松花江產(chǎn)生的汞污染造成的沿江部分漁民的水俁病污染危害曾給中國(guó)環(huán)境污染歷史寫(xiě)下了沉痛的一頁(yè)。

其次，20世紀(jì)80年代初，為重金屬污染治理階段。隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，松花江的污染治理已提升到了國(guó)家層次上，水質(zhì)中有毒有機(jī)污染物和重金屬對(duì)松花江的污染到了嚴(yán)重地步，并得到我國(guó)政府的重視。1982年起，我國(guó)政府首先從松花江最嚴(yán)重的汞污染著手開(kāi)始進(jìn)行綜合治理。政府投入大量的資金和技術(shù)對(duì)吉林化學(xué)工業(yè)公司的電石廠排汞工藝等相關(guān)工藝進(jìn)行了徹底改造和升級(jí)，從而從源頭上將松花江上汞的最主要的工業(yè)污染源根治。與汞污染治理同時(shí)，松花江流域也開(kāi)展了重金屬鉛、鎘、鉻和砷的治理。之后相繼開(kāi)展了松花江有毒有機(jī)污染物的治理。在松花江重金屬污染治理階段，重金屬的污染防治也同時(shí)取得了明顯的成效。

再次，20世紀(jì)90年代，重金屬污染逐漸演變?yōu)檩p度污染階段。松花江已全面開(kāi)展了流域水質(zhì)污染治理。松花江流域重點(diǎn)城市吉林市、長(zhǎng)春市、哈爾濱市、齊齊哈爾市、大慶市和佳木斯市已先后建成了城市污水處理廠。松花江流域排重金屬污染物的企業(yè)加大了廢水中重金屬的減排力度。排入松花江的重金屬得到了控制，排入江水中的重金屬量大幅度下降。20世紀(jì)90年代松花江重金屬污染逐漸演變?yōu)檩p度污染。

最后，進(jìn)入21世紀(jì)，重金屬演變?yōu)槲⑽廴倦A段?！笆濉?和“十一五”期間國(guó)家加大了松花江的污染防治。在黨中央的關(guān)懷下，在各級(jí)政府的努力下，通過(guò)節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)，松花江水質(zhì)污染狀況已有很大好轉(zhuǎn)。松花江重金屬經(jīng)過(guò)多年治理，已由重污染、輕度污染演變?yōu)椤笆晃濉钡奈⑽廴?。與國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)比較，松花江重點(diǎn)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)中汞、鉛、鎘、鉻和砷這5項(xiàng)典型重金屬的污染狀況多數(shù)是處于Ⅰ類(lèi)水質(zhì)。

2.2 松花江重金屬污染季節(jié)變化狀況

松花江流域每年有將近5個(gè)月的冰封期，冰層的覆蓋決定了冰封期松花江在流量、污染物降解規(guī)律、有機(jī)物的污染方面具有明顯的特征。冰封期對(duì)水體中污染物稀釋能力小，尤其使有機(jī)污染物濃度相對(duì)增高很多。同時(shí)松花江是典型的北方寒冷地區(qū)河流，冰封期和枯水期大致同步，這也更降低了對(duì)污染物的稀釋能力。水中溶解氧量對(duì)有機(jī)物的生化分解作用有很大影響。冰封期松花江水溫低，不易于有機(jī)污染物的微生物降解。在冬季，一般的污水處理廠處理效率較低，這是由于溫度對(duì)工業(yè)生產(chǎn)后進(jìn)入污水處理廠的廢水的處理效果，特別是應(yīng)用生物氧化法處理廢水具有一定的影響。

重金屬污染在冰封期以點(diǎn)源為主，由于冰封期主要是處于冬季農(nóng)閑時(shí)間，而松花江流域的面源污染也主要是由于農(nóng)用化肥大量使用的地表流失通過(guò)地表徑流進(jìn)入各支流，均造成了重金屬污染。所以，冰封期水環(huán)境重金屬的污染以點(diǎn)源為主，明水期是點(diǎn)源與面源同時(shí)存在。

2.3 松花江重金屬污染空間變化狀況

松花江水體重金屬污染程度的空間演變歷程主要是松花江上游江段、中游江段和下游江段各重點(diǎn)研究江段重金屬的污染程度的變化情況。沉積物是水環(huán)境的基本組成部分，它既能為河流中的各種生物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)又是有毒有害物質(zhì)的儲(chǔ)蓄庫(kù)[5]。松花江上游主要是指吉林省境內(nèi)的第二松花江江段，松花江中游具有代表性的江段是哈爾濱江段，佳木斯市江段至三江口江段是松花江的整個(gè)下游地區(qū)。

張鳳英等對(duì)松花江沉積物中Pb、As、Cr分布（采樣時(shí)間為2005 年4 月）的研究表明[6]，As總體來(lái)看，沉積物中含量的變化幅度不大。Cr在松花江上游江段沉積物中含量明顯偏多，松花江中下游江段沉積物中含量較低。Pb在上游葦沙河江段含量較高，同時(shí)板廟河到哈達(dá)灣一段，流經(jīng)吉林市，沉積物中含量也明顯變高，其他江段含量較低同時(shí)比較穩(wěn)定?？傮w來(lái)看，重金屬水環(huán)境質(zhì)量較好，但是，仍然存在個(gè)別點(diǎn)位的個(gè)別重金屬略有超標(biāo)現(xiàn)象。

3 松花江流域重金屬污染來(lái)源分析

3.1 不合理的工業(yè)布局及粗放型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式

東北地區(qū)的老工業(yè)基地長(zhǎng)期以來(lái)形成了不合理的工業(yè)布局，結(jié)構(gòu)性污染突出?；?、石化、造紙等重污染企業(yè)大都集中在松花江上游，已形成潛在的污染事故風(fēng)險(xiǎn)源。松花江流域是以重化工為主的工業(yè)結(jié)構(gòu)，煤炭、石油等資源開(kāi)發(fā)強(qiáng)度大，利用效率較低，污染排放強(qiáng)度高，多年來(lái)一直是粗放型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，缺乏流域重點(diǎn)污染行業(yè)有效的污染預(yù)防機(jī)制。松花江流域重金屬污染就是化工、石化等重化工企業(yè)污染排放的產(chǎn)物。

3.2 老工業(yè)基地工業(yè)污染源治理水平低

目前松花江流域內(nèi)所產(chǎn)生的工業(yè)廢水排放量，大概為全流域內(nèi)廢水總量的40%，并且呈日益增加的發(fā)展趨勢(shì)。石油化工、化工、制藥、制造、造紙等行業(yè)是區(qū)域內(nèi)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，也是污染嚴(yán)重的行業(yè)，這些行業(yè)里多是有幾十年歷史的國(guó)有大中型企業(yè)，設(shè)備陳舊，工藝落后，原材料及水資源利用率低，并且排放的污染物中有部分重金屬污染物。松花江流域的重金屬污染治理設(shè)施欠帳多，歷史包袱沉重，“九五”以前大部分企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放。而且包括重金屬在內(nèi)的污染應(yīng)急設(shè)施缺乏，容易發(fā)生水污染事故。

3.3 松花江流域城市污水處理率曾經(jīng)很低

“九五”以前，松花江流域內(nèi)污水處理設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后[7]?！熬盼濉币郧叭饔蚪ǔ傻某鞘形鬯幚韽S不足，實(shí)際日處理量?jī)H幾十萬(wàn)噸，全流域城市污水處理率不到10%，城市污水中的重金屬得不到有效去除。哈爾濱、長(zhǎng)春、大慶、牡丹江等大部分人口50萬(wàn)以上的大城市污水處理率不到20%。大量未經(jīng)處理的城市污水直接排入河流，曾經(jīng)成為松花江流域水污染的重要來(lái)源。同時(shí)也加重了松花江重金屬的污染負(fù)荷。

3.4 流域生態(tài)環(huán)境破壞、面源污染嚴(yán)重

松花江流域在為國(guó)家做出重大貢獻(xiàn)的同時(shí)也使流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境遭到破壞[8]。吉林和黑龍江兩省的濕地面積曾大幅度減少；大小興安嶺森林資源枯竭十分嚴(yán)重；松花江流域黑土地水土流失嚴(yán)重；草原“三化”現(xiàn)象日趨突出。這些生態(tài)環(huán)境的破壞，已給松花江水質(zhì)帶來(lái)面源污染影響。同時(shí)，松花江流域中下游是國(guó)家商品糧基地，化肥年施用量高于全國(guó)平均水平和世界平均水平。松花江流域內(nèi)農(nóng)藥的使用量也較多?；屎娃r(nóng)藥中含有一定量重金屬，地表徑流使化肥中的重金屬匯入支流并進(jìn)入松花江，增加了流域水中重金屬的污染。

3.5 流域環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)保執(zhí)法監(jiān)管能力不足

松花江環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境污染預(yù)警能力一直比較薄弱。水質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)儀器相對(duì)較落后，仍停留在20世紀(jì)90年代水平。松花江污染應(yīng)急處置和環(huán)境執(zhí)法能力有些地區(qū)仍存在不足。環(huán)境保護(hù)執(zhí)法監(jiān)管能力不足，松花江流域的環(huán)境監(jiān)管能力需要加強(qiáng)。

4 松花江重金屬污染的防治措施與建議

4.1 加快產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整，全面推進(jìn)綠色工業(yè)發(fā)展

根據(jù)我國(guó)制定的產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整的相關(guān)戰(zhàn)略部署，加快調(diào)整松花江流域的產(chǎn)業(yè)格局，淘汰落后產(chǎn)業(yè)，對(duì)部分產(chǎn)業(yè)進(jìn)行技術(shù)革新和升級(jí)改造，特別是對(duì)于化工、礦山等會(huì)產(chǎn)生重金屬污染的企業(yè)推進(jìn)清潔生產(chǎn)，對(duì)流域內(nèi)現(xiàn)有的涉重企業(yè)要加大監(jiān)管力度，督促和協(xié)助企業(yè)進(jìn)行清潔生產(chǎn)技術(shù)革新和設(shè)備改造。同時(shí)，提高相關(guān)行業(yè)的準(zhǔn)入原則，對(duì)于新建或改造企業(yè)，要嚴(yán)把技術(shù)關(guān)。

4.2 建立完善的監(jiān)測(cè)體系，同時(shí)深入科學(xué)地調(diào)查了解重金屬污染情況

加強(qiáng)對(duì)松花江流域內(nèi)重金屬的監(jiān)測(cè)力度，設(shè)立多層次的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)流域內(nèi)的重點(diǎn)干流和支流增加監(jiān)測(cè)密度與監(jiān)測(cè)力度，特別是有重金屬污染源的企業(yè)和城市。建立信息化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)行全流域?qū)崟r(shí)化管理，逐步建立在線監(jiān)測(cè)模式，將相關(guān)資訊反饋給有關(guān)部門(mén)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在對(duì)松花江水體進(jìn)行監(jiān)測(cè)的同時(shí)也需要對(duì)其他地表水、地下水和土壤等易被重金屬污染的區(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，采取適當(dāng)措施減少其對(duì)松花江水體重金屬的貢獻(xiàn)量。

4.3 保護(hù)流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境，減少面源污染

保護(hù)和恢復(fù)松花江流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，減少水土流失，盡可能地減少對(duì)江水水土的污染和江水中腐殖質(zhì)的含量?；謴?fù)生態(tài)機(jī)能，增強(qiáng)森林和土壤的凈化與吸收能力。推廣綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)，減少在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥與農(nóng)藥的使用，進(jìn)而減少松花江流域內(nèi)重金屬的面源污染問(wèn)題。

4.4 加大對(duì)松花江流域重金屬的研究與治理力度

針對(duì)松花江流域現(xiàn)有的重金屬污染情況與其污染特性，提供整套的預(yù)防辦法及其具有針對(duì)性的治理措施，特別是對(duì)于冬季江水冰封期內(nèi)的污染狀況建立特殊的環(huán)境治理模式。改進(jìn)城市污水和工業(yè)廢水的相關(guān)處理設(shè)備，增強(qiáng)冬季對(duì)其內(nèi)重金屬污染的處理能力。

4.5 建立健全環(huán)境保護(hù)法規(guī)，加大對(duì)重金屬污染企業(yè)的管理

通過(guò)建立和完善有關(guān)松花江重金屬污染的相關(guān)法律法規(guī)，規(guī)范流域內(nèi)排污企業(yè)的責(zé)任，做到誰(shuí)污染誰(shuí)治理。加強(qiáng)執(zhí)法部門(mén)的管理，有法必依，有責(zé)必究。同時(shí)也培養(yǎng)涉重企業(yè)的責(zé)任意識(shí)，有效地控制重金屬污染事件的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 翟平陽(yáng).中國(guó)松花江甲基汞的生態(tài)污染防治二十年[J].北方環(huán)境，2004，29（2）：33-35.

[2] 李然，李嘉.水環(huán)境中重金屬污染研究概述[J].四川環(huán)境，1997，16（1）：18-22.

[3] 岳勇，程紅光，楊勝天，等.松花江流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算與評(píng)價(jià)[J].地理科學(xué)，2007，27（2）：231-236.

[4] 劉永懋，王稔華，翟平陽(yáng).中國(guó)松花江甲基汞污染防治與標(biāo)準(zhǔn)研究[M].北京：科學(xué)出版社，1998.

[5] SINGH K P，MOHAN D，SINGH V K，et al.Studies on distribution and fractionation of heavy metals in Gomti river sediments—a tributary of the Ganges，India[J].Journal of Hydrology，2005，312（1）：14-27.

[6] 張鳳英，閻百興，路永正，等.松花江沉積物中PbAsC r的分布及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，27（2）：726-730.

[7] 黃俊，李瓊，郝天文，等.流域城市污水處理工程規(guī)劃方法研究——以松花江流域?yàn)槔齕C]//規(guī)劃 50 年——2006 中國(guó)城市規(guī)劃年會(huì)論文集 （下冊(cè)）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

[8] 李剛，劉丹丹.黑龍江省松花江流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2006，31（2）：89-90.