松花江松原市下游水功能區(qū)水體污染因素分析

于 菲，莊 重，嚴(yán)曉飛，肖宇飛，浦生超

（1.松遼流域水資源保護(hù)局松遼水環(huán)境科學(xué)研究所，長春130021；2.東北師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究所，長春130117；3.吉林東北煤炭工業(yè)環(huán)保研究有限公司，長春130062）

0 引言

2011年中央一號文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》提出要實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度。這包括：建立用水總量控制制度；建立用水效率控制制度；建立水功能區(qū)限制納污制度；建立水資源管理責(zé)任和考核制度。省界緩沖區(qū)主要是為了協(xié)調(diào)?。▍^(qū)）際間用水關(guān)系，控制上游對下游或相鄰省（區(qū)）水污染，以省界為中心向附近省級行政區(qū)域擴(kuò)展而劃分的緩沖水域。保護(hù)省界緩沖區(qū)水質(zhì)對解決省區(qū)之間水污染矛盾起到重要的作用，是貫徹執(zhí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度的直接體現(xiàn)，同時(shí)也為完成松遼流域重要江河湖泊水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)建設(shè)起到重要的推動(dòng)作用。為加強(qiáng)省界緩沖區(qū)水資源保護(hù)和管理工作，本項(xiàng)目從研究省界緩沖區(qū)典型河段水質(zhì)超標(biāo)原因入手，為省界緩沖區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)建設(shè)提供技術(shù)支撐。

1 省界緩沖區(qū)河段概況

1.1 自然概況

本次研究選擇松花江區(qū)吉林省內(nèi)松花江南源的第二松花江吉黑緩沖區(qū)。第二松花江吉黑緩沖區(qū)水功能區(qū)為吉林省和黑龍江省相鄰的省界緩沖區(qū)，起始斷面為石橋，終止斷面為入松花江干流河口，水功能區(qū)總長度13km，主要流經(jīng)吉林省松原市［1］。

第二松花江吉黑緩沖區(qū)所在江段為松花江下游江段，江道較寬，沿岸多沙丘，河道中叉河、串溝和江心洲島較多，江心島上叢生柳條雜草。功能區(qū)內(nèi)無大的支流匯入。該區(qū)以平原地形為主，海拔在125～130m之間［2］。

第二松花江吉黑緩沖區(qū)流域范圍江道兩岸內(nèi)分布有5個(gè)自然村屯，右岸2個(gè)，從上游依次為石橋村、松林村，隸屬于松原市寧江區(qū)。左岸為3個(gè)村屯，依次為大榆樹村、大崗子村、孔家圍子，均隸屬于前郭縣平鳳鄉(xiāng)管轄。沿岸以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一，經(jīng)濟(jì)來源為水田和旱田等農(nóng)耕經(jīng)濟(jì)創(chuàng)收。

1.2 區(qū)域土地開發(fā)情況

本緩沖區(qū)兩岸有極少的林地覆蓋。區(qū)域主要土地類型為水田和旱田。農(nóng)田分布規(guī)律明顯，河流右岸為大面積旱田，左岸為大面積水田。下游分布少量的草地和沼澤。區(qū)內(nèi)兩岸人口并不密集，無大型城鎮(zhèn)，主要為農(nóng)村居民點(diǎn)呈零散的斑塊分布。本區(qū)是典型的以農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為主導(dǎo)的農(nóng)村環(huán)境。

1.3 上游水功能區(qū)概況

第二松花江吉黑緩沖區(qū)上游水功能區(qū)為第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)。二級水功能區(qū)包括第二松花江松原市飲用、工業(yè)用水區(qū)、第二松花江松原市排污控制區(qū)、第二松花江松原市過渡區(qū)，起始斷面為哈拉毛都鎮(zhèn)，終止斷面為石橋，水功能區(qū)總長度71km，主要流經(jīng)吉林省松原市［1］。第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)所在江段流域范圍內(nèi)分布松原市和前郭縣2大縣市，前郭縣隸屬于松原市轄區(qū)。松原市是吉林省重要的石油和糧食產(chǎn)區(qū)，近年來發(fā)展可謂迅速，國內(nèi)生產(chǎn)總值及國民收入逐年穩(wěn)步升高?？梢哉f，現(xiàn)階段松原市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于快速增長期。松原建市以來，面向市場重點(diǎn)發(fā)展了石油化工、農(nóng)畜產(chǎn)品加工兩主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和生化制藥、建筑材料、商貿(mào)旅游3個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。2005年—2012年，松原市GDP年均增長22.8%，在東北區(qū)域城市經(jīng)濟(jì)增長城市排名榜中高居首位，經(jīng)濟(jì)總量位居全省第3［3］。

水功能區(qū)兩岸區(qū)域主要土地類型為水田和旱田。農(nóng)村城鎮(zhèn)和林地呈大量不規(guī)則斑塊分布在區(qū)域范圍內(nèi)；集中化的城鎮(zhèn)聚集區(qū)松原市和前郭縣分別分布在水功能區(qū)中部的右岸和左岸；區(qū)內(nèi)鹽堿地、草地和沙地是該區(qū)土地另一特點(diǎn)。本區(qū)是以城市人工生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為主導(dǎo)的環(huán)境。

2 省界緩沖區(qū)河段水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查

2.1 監(jiān)測情況

2.1.1 監(jiān)測時(shí)間及頻次

省界緩沖區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀利用2010年—2012年連續(xù)3年的例行監(jiān)測數(shù)據(jù)。第二松花江吉黑緩沖區(qū)上游水功能區(qū)利用2009年、2010年和2013年的例行監(jiān)測數(shù)據(jù)。

對水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測頻次為每月1次，全年12次。

2.1.2 監(jiān)測斷面

監(jiān)測斷面布設(shè)情況詳見表1。

表1 地表水監(jiān)測斷面布設(shè)情況

2.1.3 監(jiān)測項(xiàng)目

第二松花江吉黑緩沖區(qū)監(jiān)測項(xiàng)目包括高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、六價(jià)鉻、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物等18項(xiàng)監(jiān)測項(xiàng)目。

第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)監(jiān)測項(xiàng)目為pH值、氯化物、硫酸鹽、溶解氧、氨氮、硝酸鹽氮、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、總氰化物、總砷、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻、總汞、銅、鉛、鋅、鎘、硒、鐵、錳、氟化物、糞大腸菌群，共23項(xiàng)。

2.2 評價(jià)結(jié)果

評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［4］。評價(jià)方法采用單因子評價(jià)。

2.2.1 第二松花江吉黑省界緩沖區(qū)水質(zhì)評價(jià)結(jié)果

對第二松花江吉黑省界緩沖區(qū)2010年—2012年監(jiān)測數(shù)據(jù)評價(jià)，汛期、非汛期和全年水質(zhì)均不能滿足III類水質(zhì)要求，水質(zhì)現(xiàn)狀達(dá)標(biāo)率均不高于75%，全年達(dá)標(biāo)率最高為66.67%，說明該區(qū)水質(zhì)情況不容樂觀。

表2 第二松花江吉黑省界緩沖區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率統(tǒng)計(jì)表

對水質(zhì)超標(biāo)月份和超標(biāo)倍數(shù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳見表3。

2.2.2 第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)

第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)監(jiān)測斷面為松原上和松原下。其中松原上執(zhí)行III類水體標(biāo)準(zhǔn)，松原下斷面執(zhí)行IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。按照監(jiān)測項(xiàng)目逐一評價(jià)，水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況詳見表4。

松原上斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較低，非汛期和全年水質(zhì)均不能滿足相應(yīng)水質(zhì)要求。汛期2013年達(dá)標(biāo)，其他兩年也均不能滿足相應(yīng)水質(zhì)要求。松原下斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)率相對較高，年度達(dá)標(biāo)率在66.67%以上，汛期達(dá)標(biāo)率可達(dá)75%以上，非汛期達(dá)標(biāo)率在62.50%以上；其中2010年水質(zhì)監(jiān)測全年均達(dá)標(biāo)，2013年汛期也均達(dá)標(biāo)。

對水質(zhì)超標(biāo)月份和超標(biāo)倍數(shù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳見表5。

2.3 水質(zhì)評價(jià)分析

根據(jù)水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)內(nèi)容，第二松花江吉黑省界緩沖區(qū)監(jiān)測期內(nèi)水質(zhì)均不能滿足Ⅲ類水質(zhì)要求，汛期、非汛期和全年水質(zhì)基本維持在Ⅳ類。主要超標(biāo)因子為高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮和總磷，其中氮、磷超標(biāo)較顯著。

第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)中2個(gè)監(jiān)測斷面，松原上斷面汛期、非汛期和全年水質(zhì)基本不能滿足相應(yīng)類水質(zhì)要求，松原下斷面汛期水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較低，非汛期和全年水質(zhì)基本可滿足相應(yīng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，主要超標(biāo)因子為氨氮。該區(qū)總磷缺測，不能判斷總磷是否超標(biāo)。

從水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測情況看，水功能區(qū)水質(zhì)全年水質(zhì)狀況穩(wěn)定，水質(zhì)基本處于超標(biāo)狀態(tài)。由此可說明：

表3 第二松花江吉黑省界緩沖區(qū)水質(zhì)超標(biāo)因子與超標(biāo)倍數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表4 第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率統(tǒng)計(jì)表

表5 第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)水質(zhì)超標(biāo)因子與超標(biāo)倍數(shù)統(tǒng)計(jì)表

1）第二松花江吉黑緩沖區(qū)水質(zhì)超標(biāo)類型主要為氮、磷超標(biāo)。

2）各年度水質(zhì)超標(biāo)因子基本相同，同一種超標(biāo)因子，年度變化范圍不大，說明水質(zhì)接納的污染源沒有發(fā)生較大變化。

3）從水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測結(jié)果看，上游第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)水質(zhì)超標(biāo)，對緩沖區(qū)水質(zhì)有直接影響。

3 區(qū)域主要污染源情況

3.1 區(qū)域土地利用現(xiàn)狀調(diào)查

水質(zhì)污染程度與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水資源的開發(fā)利用程度相關(guān)，而土地資源的利用與社會(huì)發(fā)展也密切相關(guān)，為了直觀地了解區(qū)域環(huán)境污染情況，本次研究對緩沖區(qū)兩岸和上游水功能區(qū)匯流范圍內(nèi)土地利用狀況進(jìn)行了解析。第二松花江吉黑緩沖區(qū)匯流區(qū)面積5 592.35hm2，土地利用類型詳見表6。

從土地利用看，區(qū)間土地類型主要為水田和旱田，其次為河流。旱田、水田和河流占區(qū)域總面積的79.40%。本區(qū)無縣級以上人口集中區(qū)，不均勻分布了4個(gè)村屯，從土地利用類型看，區(qū)域內(nèi)無大型工礦用地，該區(qū)間為典型的以農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為主的農(nóng)村環(huán)境。與該區(qū)域?qū)嶋H發(fā)展情況吻合。

表6 第二松花江吉黑緩沖區(qū)土地利用類型表

本區(qū)匯流面積內(nèi)河流右岸以旱田、林地和沙地為主；左岸以水田、沼澤和少量旱田為主。土地類型左右岸分布較規(guī)律。

3.2 河段污染源調(diào)查及分析

第二松花江吉黑緩沖區(qū)內(nèi)無入河排污口。第二松花江吉黑緩沖區(qū)匯流區(qū)土地資源的占用形式以水田和旱田為主，有3個(gè)村屯分布，該區(qū)域面源污染主要包括農(nóng)村生活徑流、農(nóng)田地表徑流和畜禽養(yǎng)殖面源。

根據(jù)松花江流域污染調(diào)查相關(guān)資料，利用排污系數(shù)法，計(jì)算污染物進(jìn)入河流數(shù)量及其對地表水污染的貢獻(xiàn)率。計(jì)算結(jié)果見表7。從表中可以看出，面源污染總量中，化學(xué)需氧量的貢獻(xiàn)率最高的是畜禽養(yǎng)殖，占85.99%，農(nóng)村生活面源占10.31%。氨氮貢獻(xiàn)率最高的是農(nóng)藥化肥，其貢獻(xiàn)率分別為51.65%?？偟暙I(xiàn)率最高的是畜禽養(yǎng)殖，貢獻(xiàn)率為67.44%?？偭棕暙I(xiàn)率較高的是畜禽養(yǎng)殖，其貢獻(xiàn)率為75%。

表7 面源污染調(diào)查成果與貢獻(xiàn)率

第二松花江吉黑緩沖區(qū)面源污染類型中畜禽養(yǎng)殖對化學(xué)需氧量、總氮、總磷污染貢獻(xiàn)均最高，占面源入河總量的67.44%～85.99%，化肥農(nóng)藥對氨氮入河量的污染貢獻(xiàn)最高，占氨氮面源入河總量的50%以上。

根據(jù)前文水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查，本次調(diào)查的緩沖區(qū)水質(zhì)氮磷超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重，在不考慮上游水功能區(qū)來水水質(zhì)的情況下，主要是本區(qū)畜禽養(yǎng)殖廢水排放和化肥、農(nóng)藥等農(nóng)田徑流的影響［5－8］。

4 水功能區(qū)納污能力

納污能力是依據(jù)水域的環(huán)境功能區(qū)劃，在充分利用其環(huán)境容量的基礎(chǔ)上水域能夠承納污染物的能力。水功能區(qū)納污能力參照《松花江區(qū)重要江河湖泊水功能區(qū)納污能力核定和分階段限排總量控制方案》（以下簡稱“納污限排方案”）工作成果，參考“納污限排方案”中現(xiàn)狀納污能力，現(xiàn)狀年為2010年。

根據(jù)“納污限排方案”納污能力復(fù)核原則，第二松花江吉黑緩沖區(qū)沒有現(xiàn)狀入河量，采用計(jì)算值作為納污能力；第二松花江開發(fā)利用區(qū)納污能力根據(jù)各二級水功能區(qū)的設(shè)計(jì)條件和水質(zhì)目標(biāo)，采用數(shù)學(xué)模型法計(jì)算。第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)化學(xué)需氧量為14 230.49t／a，氨氮567.29t／a。

第二松花江吉黑緩沖區(qū)無排污口；第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)存在5個(gè)排污口。根據(jù)吉林省水文局2012年入河排污口監(jiān)測統(tǒng)計(jì)結(jié)果，評價(jià)區(qū)內(nèi)共有23個(gè)排污口，其中評價(jià)區(qū)內(nèi)第二松花江排污口22個(gè)，松花江干流排污口1個(gè)，排入第二松花江和松花江干流廢污水總計(jì)2.31億t，化學(xué)需氧量26 818.29t，氨氮3 174.84t，詳細(xì)情況見表8。這其中包含了工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水。

對比該區(qū)核定的納污能力，化學(xué)需氧量入河量低于納污能力，入河量為納污能力的47.65%；氨氮入河量超過納污能力，入河量約為納污能力的1.32倍。

通過對比納污能力與污染物入河量，第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)存在點(diǎn)源污染物入河量超過納污能力的情況，超標(biāo)因子為氨氮。

5 第二松花江吉黑緩沖區(qū)污染因素分析

5.1 污染源組成

根據(jù)污染源調(diào)查材料，第二松花江吉黑緩沖區(qū)內(nèi)無入河排污口，污染物主要來自本水功能區(qū)段內(nèi)兩岸面源以及上游水功能區(qū)來水?dāng)y帶的污染物。

段內(nèi)面源類型包括農(nóng)村生活徑流、農(nóng)田地表徑流和畜禽養(yǎng)殖面源。面源污染總量中，其中畜禽養(yǎng)殖對化學(xué)需氧量、總氮、總磷污染貢獻(xiàn)均最高，占面源入河總量的67.44%～85.99%，化肥農(nóng)藥對氨氮入河量的污染貢獻(xiàn)最高，占氨氮面源入河總量的51.65%。本區(qū)畜禽養(yǎng)殖廢水排放和化肥、農(nóng)藥等農(nóng)田徑流是段內(nèi)重要面源污染，其中以畜禽養(yǎng)殖尤為嚴(yán)重。

5.2 水質(zhì)超標(biāo)因子解析

根據(jù)水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)結(jié)果，緩沖區(qū)水質(zhì)主要超標(biāo)污染因子是化學(xué)需氧量、氨氮和總磷。

化學(xué)需氧量的貢獻(xiàn)率最高的是畜禽養(yǎng)殖，占85.99%，農(nóng)村生活面源占10.31%。氨氮貢獻(xiàn)率最高的是農(nóng)藥化肥，其貢獻(xiàn)率為51.65%?？偟暙I(xiàn)率最高的是畜禽養(yǎng)殖，貢獻(xiàn)率為67.44%。總磷貢獻(xiàn)率較高的是畜禽養(yǎng)殖，其貢獻(xiàn)率為75%。

表8 第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)入河排污口統(tǒng)計(jì)表

化學(xué)需氧量、氨氮的污染不僅與本區(qū)區(qū)域農(nóng)業(yè)面源有關(guān)，同時(shí)與上游水功能區(qū)水質(zhì)超標(biāo)，城鎮(zhèn)大量的工業(yè)和生活污水排放有關(guān)。

1）化學(xué)需氧量。根據(jù)上游水功能區(qū)入河排污口調(diào)查資料，該區(qū)化學(xué)需氧量排放量和核定的限排量相同，說明化學(xué)需氧量污染負(fù)荷已經(jīng)很高，不能再新增化學(xué)需氧量排放。由于上游來水中化學(xué)需氧量含量已經(jīng)較高，因此緩沖區(qū)化學(xué)需氧量超標(biāo)與上游來水水質(zhì)有直接關(guān)系。本區(qū)面源中畜禽養(yǎng)殖對化學(xué)需氧量有絕對貢獻(xiàn)。

2）氨氮。上游水功能區(qū)氨氮排放量超過該區(qū)核定的限排量，且從現(xiàn)狀監(jiān)測因子看，氨氮出現(xiàn)超標(biāo)。因此緩沖區(qū)氨氮超標(biāo)主要是由于上游水功能區(qū)來水水質(zhì)的關(guān)系。

從生活污水方面分析，上游水功能區(qū)由于松原市寧江區(qū)和前郭縣非農(nóng)業(yè)人口的不斷上升，城鎮(zhèn)生活污水排放量增高，這部分污染負(fù)荷也在加大。從工業(yè)方面分析，近幾年松原市工業(yè)發(fā)展迅速而污水處理設(shè)施卻滯后于工業(yè)發(fā)展，原有企業(yè)污水治理設(shè)施不健全，生產(chǎn)工藝落后，新建企業(yè)投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)并沒有嚴(yán)格遵守三同時(shí)制度建設(shè)污水處理設(shè)施，再就是存在監(jiān)管漏洞，企業(yè)存在污水處理設(shè)施不運(yùn)行，產(chǎn)生廢水直排和漏排的現(xiàn)象。

3）總磷。由于本區(qū)沒有入河排污口，上游水功能區(qū)總磷缺測，不能判斷是否存在上游來水是否超標(biāo)。從本段污染來看，總磷主要受畜禽養(yǎng)殖影響。畜禽養(yǎng)殖位于農(nóng)村，比較分散，排放的污染物含量較高。這項(xiàng)問題值得關(guān)注。

6 結(jié)語

第二松花江吉黑緩沖區(qū)水域水污染嚴(yán)重，主要污染類型為氮磷類有機(jī)污染。水功能區(qū)水質(zhì)污染來源于農(nóng)村生活徑流、農(nóng)田地表徑流、畜禽養(yǎng)殖等面源污染。水質(zhì)超標(biāo)污染貢獻(xiàn)主要源于本區(qū)畜禽養(yǎng)殖和上游第二松花江松原市開發(fā)利用區(qū)承接大量的工業(yè)和生活污水。

［1］張德新.吉林省地表水功能區(qū)劃［M］.長春：吉林人民出版社，2005：3－12.

［2］朱修芳.第二松花江流域主要河湖污染的地域分異［D］.長春：東北師范大學(xué)，2007：35－42.

［3］松原市統(tǒng)計(jì)局.松原統(tǒng)計(jì)年鑒（2012）［M］.北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2012：34－78.

［4］中國環(huán)境科學(xué)研究院.GB 3838—2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

［5］劉繼鳳.松花江流域有機(jī)污染成因分析及飲用水源保護(hù)對策［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2006，31（9）：66－68.

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