瀨溪河流域瀘縣段水污染源分析及對策研究

饒 瑤,佟洪金,余 濤,繆白玉

(1.四川省環(huán)境保護(hù)對外交流合作中心, 成都 610041；2.四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,成都 610041)

· 水環(huán)境 ·

瀨溪河流域瀘縣段水污染源分析及對策研究

饒 瑤1,佟洪金2,余 濤1,繆白玉1

(1.四川省環(huán)境保護(hù)對外交流合作中心, 成都 610041；2.四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,成都 610041)

采用輸出系數(shù)模型、等標(biāo)污染負(fù)荷等方法，以研究區(qū)實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，評價瀨溪河瀘縣段水質(zhì)現(xiàn)狀，結(jié)合基于水文水質(zhì)資料和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的方法確定輸出系數(shù)取值，估算了瀨溪河瀘縣段COD、氨氮、總磷污染負(fù)荷并分析主要來源。結(jié)果表明，瀨溪河瀘縣段水質(zhì)現(xiàn)狀較差，總磷為全流域首要污染物；瀨溪河瀘縣段COD污染負(fù)荷的主要來源于城鎮(zhèn)生活、工業(yè)生產(chǎn)，累計占總?cè)牒恿康?0%；氨氮污染負(fù)荷主要來自于城鎮(zhèn)生活、農(nóng)業(yè)面源，累計占總?cè)牒恿康?4%；總磷污染負(fù)荷主要來自農(nóng)業(yè)面源、分散畜禽養(yǎng)殖，累計占總?cè)牒恿康?5%。建議進(jìn)一步加快城鎮(zhèn)生活污染治理設(shè)施建設(shè)，強(qiáng)化工業(yè)企業(yè)污染治理，完善農(nóng)村農(nóng)業(yè)污染防治，實施流域綜合整治及生態(tài)修復(fù)。

瀨溪河；水質(zhì)；污染源；防治對策

1 引 言

瀨溪河為沱江左岸一級支流，瀘縣境內(nèi)河長58km，支流有九曲河和馬溪河，流域面積占瀘縣幅員面積的48%，涉及11個鎮(zhèn)(街道)、150個村。近年來，由于城鎮(zhèn)化、工業(yè)化以及農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的快速發(fā)展，加之上游污染，導(dǎo)致流域水質(zhì)污染相當(dāng)嚴(yán)重[1]。2010～2015年瀨溪河流域瀘縣段瀨溪河干流及馬溪河支流常年處于Ⅳ類水質(zhì)，九曲河支流常年處于劣Ⅴ類水質(zhì)，而根據(jù)國務(wù)院《全國重要河流湖泊水功能區(qū)劃(2011-2013年)》和《瀘州市地表水域功能類別的劃分規(guī)定》的通知，瀨溪河瀘縣段干支流功能區(qū)全部執(zhí)行Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[2-3]。同時，瀨溪河瀘縣段也是《重點流域水污染防治“十三五”規(guī)劃》的優(yōu)先控制單元“瀨溪河胡市大橋控制單元”中的一部分，是“十三五”期間長江流域水污染防治的重點區(qū)域[4-5]。研究識別流域主要污染來源，提出針對性防治措施，對整體改善瀨溪河瀘縣段水質(zhì)狀況和當(dāng)?shù)厝司迎h(huán)境質(zhì)量具有重要意義。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)及子流域劃分

瀨溪河為沱江左岸一級支流，發(fā)源于重慶市大足巴巖山，經(jīng)榮昌縣流至鄧灘入境，從北向南流經(jīng)方洞、喻寺、福集、玉蟾和牛灘5個鎮(zhèn)(街道)，經(jīng)龍馬潭區(qū)胡市鎮(zhèn)匯入沱江。干流全長238km，全流域面積3 257 km2，瀘縣境內(nèi)河長58km，流域面積728km2，流域面積占瀘縣幅員面積的48%，涉及11個鎮(zhèn)(街道)、150個村，支流有九曲河和馬溪河，其中，九曲河發(fā)源于隆昌縣迎祥鎮(zhèn)，經(jīng)嘉明、福集兩鎮(zhèn)至縣城匯入瀨溪河，境內(nèi)河長31km，河口平均流量10m3/s。馬溪河發(fā)源于縣境內(nèi)萬壽山，流經(jīng)石橋、玄灘、得勝和福集等鎮(zhèn)，在福集鎮(zhèn)大巫灘匯入瀨溪河，境內(nèi)河長41km，河口平均流量3.5m3/s[1]。

為進(jìn)一步研究瀨溪河干流及其支流的污染情況，根據(jù)水環(huán)境功能區(qū)劃、流域行政區(qū)劃及污染源分布等因素，將瀨溪河流域瀘縣段劃分為4個控制單元，其中瀨溪河2個控制單元，馬溪河和九曲河各1個控制單元，見表1。

表1 瀨溪河流域瀘縣段污染防治控制單元劃分Tab.1 Division of pollution control units in Luxian County Section of Laixi River

2.2 污染負(fù)荷核算

(1)工業(yè)生產(chǎn)污染核算。參照國務(wù)院第一次全國污染源普查《工業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》的公式，根據(jù)不同企業(yè)、行業(yè)分別核算工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)污染負(fù)荷。

(2) 城鎮(zhèn)、農(nóng)村生活污染。城鎮(zhèn)、農(nóng)村生活排污量根據(jù)《第一次全國污染源普查城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》核算，每個子流域考慮污水處理廠的削減規(guī)模，具體公式如下：

Gp=3650NFp

式中：Gp-城鎮(zhèn)居民生活污水中污染物年排放量，t/年；N-城鎮(zhèn)居民常住人口，單位：萬人；Fp-城鎮(zhèn)居民生活污水中污染物排放系數(shù)，g/人·天。城鎮(zhèn)居民生活污染排放COD取為72g/人·天、NH3-N 為49.0g/人·天，總磷為1.1g/人·天。農(nóng)村人口生活污染排放COD取為40g/人·天、NH3-N為4g/人·天，總磷為0.5g/人·天。農(nóng)村生活按照10%計算入河量。

(3)農(nóng)業(yè)污染：本次估算采用系數(shù)估算法，即將所有農(nóng)田折算成標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，計算出農(nóng)田的徑流污染物排放量。農(nóng)業(yè)非點源計算公式為：

GA=A·R·P

式中：GA為農(nóng)田污染負(fù)荷，t/年；A為農(nóng)田面積，畝；R為農(nóng)田綜合修正系數(shù)；P為標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田源強(qiáng)系數(shù)，kg/畝·年。

農(nóng)業(yè)非點源污染負(fù)荷是指受耕地坡度、土壤類型、化肥施用量、降水等因素影響的農(nóng)田徑流污水污染物排放量，瀨溪河流修正系數(shù)見表2。

(4) 畜禽養(yǎng)殖污染。畜禽散養(yǎng)污染負(fù)荷采用單位系數(shù)法估算，即將各類畜禽轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)豬，換算關(guān)系為：30只蛋雞折合為1頭豬，60 只肉雞折合為1頭豬，3只羊折合為1頭豬，5頭豬折合為1頭牛。標(biāo)準(zhǔn)污染負(fù)荷產(chǎn)生量為50g/頭.天，氨氮排放量為10 g/頭.天，總磷排放4.6g/頭.天。規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖根據(jù)實際監(jiān)測情況扣除污染處置削減負(fù)荷，分散畜禽養(yǎng)殖按照10%計算入河量。

表2 瀨溪河流域農(nóng)業(yè)面源污染修正系數(shù)Tab.2 Correction coefficient of agricultural non-point source pollution

2.3 污染物入河量核算

污染物入河量的計算公式為：污染物入河量=入河系數(shù)×污染物排放量。城鎮(zhèn)生活、工業(yè)生產(chǎn)和規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖等點源污染物經(jīng)處理后由排污口直接排入地表水，故其入河系數(shù)取1；農(nóng)村生活、分散畜禽養(yǎng)殖等非點源具有排放量大而入河量小等特點，考慮到農(nóng)村生活污染物大部分還田用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，故農(nóng)村生活污染源入河系數(shù)取0.1[6]。根據(jù)原國家環(huán)保總局《長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測公報》對庫區(qū)化肥施用和流失情況的統(tǒng)計資料，化肥流率約為8%～10%，因此農(nóng)田污染物入河系數(shù)取0.1。

2.4 等標(biāo)污染負(fù)荷

由于不同污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)不同，本文采用等標(biāo)污染負(fù)荷法進(jìn)行處理以獲得同一尺度上的分析比較[7]。其公式如下：

Pi=∑Pij

式中：Pi—第i種污染物在整個評價區(qū)域內(nèi)的等標(biāo)污染負(fù)荷，106m3/a；

Pij—第j種污染源中第i種污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷，106m3/a；

Gij—第j種污染源中第i種污染物的年入河量，t/a；

Si—第i種污染源的評價標(biāo)準(zhǔn)，mg/L；

根據(jù)水環(huán)境功能區(qū)劃，瀨溪河干支流均執(zhí)行GB3838-2002中的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，即COD 20mg/L，NH3-N 1mg/L，TP 0.2mg/L。

等標(biāo)污染負(fù)荷比：

式中：Kij—第j種污染源對第i種污染物的污染負(fù)荷比。

2.5 資料來源

本研究中水質(zhì)數(shù)據(jù)來源于瀘縣環(huán)境監(jiān)測站例行監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測點位具體見下圖，監(jiān)測頻次為每月1次，水樣采集后自然沉降30min，然后采用GB3838-2002中規(guī)定方法。分析為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，每個樣品做一個平行樣，誤差允許范圍內(nèi)取兩個樣平均值。

圖 瀨溪河流域瀘縣段污染控制單元劃分Fig. Division of pollution control units in Luxian County Section of Laixi Rive

人口、土地利用、畜禽養(yǎng)殖、污水處理等數(shù)據(jù)來源于瀘縣統(tǒng)計年鑒(年)，工業(yè)企業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)來源于環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)(2015年)。

3 結(jié) 果

3.1 水質(zhì)評價

近年來，由于城鎮(zhèn)化、工業(yè)化以及農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的快速發(fā)展，加之上游污染，導(dǎo)致流域水質(zhì)污染相當(dāng)嚴(yán)重[2]。2015年，瀨溪河干流水質(zhì)為Ⅳ類，主要超標(biāo)因子總磷和化學(xué)需氧量；支流九曲河水質(zhì)為劣Ⅴ類、馬溪河水質(zhì)為Ⅳ類，主要污染因子為氨氮、總磷和化學(xué)需氧量。從流域空間分布來看，九曲河水質(zhì)最差，馬溪河次之，常年處于Ⅳ類水質(zhì)，瀨溪河干流相對較好。總磷污染是全流域的主要問題，氨氮和耗氧類指標(biāo)(化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、生化需要量)在九曲河、馬溪河和瀨溪河干流城區(qū)下游段污染比較突出。

3.2 點源污染負(fù)荷

城鎮(zhèn)生活污染負(fù)荷。瀨溪河流域共有城鎮(zhèn)人口9.58萬人，主要污染物產(chǎn)生量為COD 2 516.5t/年，NH3-N 314.6t/年，TP 39.8t/年，進(jìn)入污水處理廠部分生活污水按照排放標(biāo)準(zhǔn)核算污染削減量，則主要污染物排放量為COD 2 142.2t/年，NH3-N 239.6t/年，TP 24.1t/年。

工業(yè)企業(yè)污染負(fù)荷。流域共有涉水工業(yè)企業(yè)63家，其中白酒制造業(yè)39家，食品加工和無煙煤開采(洗選)企業(yè)14家，白酒制造和食品加工行業(yè)是瀘縣的主要支柱產(chǎn)業(yè)。工業(yè)企業(yè)廢水排放量128.4萬t/年，COD排放量1 508.2t/年，NH3-N排放量29.5t/年，TP排放量14.0t/年。

規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染負(fù)荷。流域共有規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖企業(yè)35家，其中生豬養(yǎng)殖企業(yè)30家。主要污染物排放量為 COD 196 t/年，NH3-N 18.8 t/年，TP 36.9 t/年。

3.3 非點源污染負(fù)荷

農(nóng)村生活污染負(fù)荷。流域共有農(nóng)村人口52.85萬人，按照系數(shù)法估算農(nóng)村生活污染的COD排放量為771.7t/年，NH3-N排放量為77.2t/年，TP排放量為9.7t/年。

分散畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷。流域分散畜禽養(yǎng)殖規(guī)模為758 368頭標(biāo)準(zhǔn)豬，按照系數(shù)法估算COD 排放量為5 687.8 t/年，NH3-N排放量為1 137.6 t/年，TP 排放量為523.3 t/年。

農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷。農(nóng)業(yè)面源污染是指在農(nóng)業(yè)活動中，農(nóng)田中的泥沙、農(nóng)藥、營養(yǎng)鹽及其他污染物，在降水或灌溉過程中，通過農(nóng)田地表徑流、壤中流、農(nóng)田排水和地下滲漏，進(jìn)入水體而形成的非點源污染[8]。流域多年平均降水量為1 013.6mm，耕地坡度大部分在25°以下，土壤類型主要為水稻土，粘性較強(qiáng)，農(nóng)作物畝均化肥施用量25kg，綜合以上因素與標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田比較取綜合修正系數(shù)1.14，全流域耕地面積97.15萬畝，估算農(nóng)田種植COD 排放量為11 075.3t/年，NH3-N排放量為1 772.0t/年，TP 排放量為2 215.1t/年。

3.4 全流域污染負(fù)荷

瀨溪河流域主要污染物入河量分別為COD 6 253.8t/年，NH3-N 677.2t/年，TP 307.7t/年。根據(jù)等標(biāo)污染負(fù)荷計算結(jié)果，TP為流域首要污染物，其次是氨氮。從等標(biāo)污染負(fù)荷比分析，農(nóng)業(yè)面源是流域主要污染來源，占比為46.0%，其次是城鎮(zhèn)生活源，占18.5%(表3)。三項主要污染物中，化學(xué)需氧量主要來源于城鎮(zhèn)生活和工業(yè)生產(chǎn)；氨氮主要來源于城鎮(zhèn)生活，其次是農(nóng)業(yè)面源；總磷主要來源于面源污染，尤其是農(nóng)業(yè)面源。

表3 瀨溪河污染物入河量綜合評價Tab.3 Comprehensive assessment of the amount of the amount of pollutants into the Laixi River

3.5 各控制單元污染負(fù)荷

瀨溪河上段污染控制單元中的主要污染源分別是城鎮(zhèn)生活(35.3%)、農(nóng)業(yè)面源(34.7%)和分散畜禽養(yǎng)殖(12.8%)，主要污染物分別是TP和NH3-N。城鎮(zhèn)生活污染主要來自于瀘縣縣城，縣城雖有污水處理廠，但設(shè)計處理能力僅為0.6萬t/天，而縣城生活污水產(chǎn)生量達(dá)1萬t/天，每天有40%的污水未經(jīng)處理直接排入河道；同時，城鎮(zhèn)雨污分流不完善，排水管網(wǎng)復(fù)雜老化，以渠代管現(xiàn)象嚴(yán)重，也導(dǎo)致部分生活污水直接流入河道，造成污染。另一方面，瀨溪河瀘縣段近90%的水來自于上游，上游入境斷面的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率只有35%，TP和NH3-N等指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重，對縣境內(nèi)水質(zhì)影響明顯。

瀨溪河下段的第一大污染源是農(nóng)業(yè)面源，占57.6%，其次是分散畜禽養(yǎng)殖，占16.3%。瀨溪河下段主要發(fā)展農(nóng)業(yè)，德勝、牛灘等鎮(zhèn)主要種植水稻、小麥、紅苕等作物，是瀘縣的優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)地，農(nóng)作物畝均化肥施用量25.5kg，高于全國平均水平(21.9kg/畝)和世界平均水平(8kg/畝)，存在施肥結(jié)構(gòu)不合理、方式落后等問題，農(nóng)業(yè)非點源污染嚴(yán)重。同時，下游地區(qū)也是瀘縣的優(yōu)質(zhì)生豬和山地雞的產(chǎn)地之一，分散養(yǎng)殖量較大，從而導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖污染也較為嚴(yán)重。

九曲河的主要污染源是農(nóng)業(yè)面源(40.4%)和工業(yè)企業(yè)(33.1%)。農(nóng)業(yè)面源污染與沿岸農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有關(guān)，工業(yè)污染源主要來源于沿岸的白酒制造和食品加工類企業(yè)。現(xiàn)狀各個企業(yè)、產(chǎn)業(yè)園產(chǎn)生的廢水均通過自主處理排放，由于標(biāo)準(zhǔn)不一、分布廣泛難以監(jiān)管，河流本就處于水質(zhì)超標(biāo)狀態(tài)，再受納大量廢水，使水質(zhì)污染更加嚴(yán)重。

馬溪河控制單元與瀨溪河下段控制單元類似，第一大污染源是農(nóng)業(yè)面源，占54.2%，第二大污染源是分散畜禽養(yǎng)殖，占19.2%，城鎮(zhèn)生活源占11.7%。這是由于馬溪河流域面積較大，主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，流域沿岸的水稻、紅苕等農(nóng)作物種植廣泛，生豬、山地雞等畜禽養(yǎng)殖量大，故農(nóng)業(yè)、農(nóng)村面源污染較為突出，各控制單元污染物入河量見表4。

表4 各控制單元污染物入河量綜合評價Tab.4 Comprehensive assessment of the amount of the amount of pollutants into the Laixi River from each control unit (%)

4 結(jié)論與建議

瀨溪河流域主要污染物入河量分別為COD 6 253.8t/年，NH3-N 677.2t/年，TP 307.7t/年。TP為流域首要污染物，其次是氨氮。總磷主要來源于面源污染，尤其是農(nóng)業(yè)面源；氨氮主要來源于城鎮(zhèn)生活，其次是農(nóng)業(yè)面源；化學(xué)需氧量主要來源于城鎮(zhèn)生活和工業(yè)生產(chǎn)。

針對瀨溪河流域環(huán)境承載力不足、水環(huán)境質(zhì)量較差、污水處理設(shè)施能力不足、污水收集管網(wǎng)不完善、點面源污染防治能力有待提高等問題，提出對策措施如下：

(1)加快城鎮(zhèn)生活污染治理設(shè)施建設(shè)：加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理廠改造，完善配套管網(wǎng)，研究推進(jìn)城鎮(zhèn)污水跨流域排放，減少瀨溪河入河負(fù)荷，充分利用長江環(huán)容量。完善生活垃圾收運處理體系，提高生活垃圾收集率，盡快形成較為完善的“戶分類、村收集、鄉(xiāng)鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運”收運系統(tǒng)。

(2)加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)污染治理：提高其清潔生產(chǎn)水平，加快淘汰嚴(yán)重污染環(huán)境的落后工藝、設(shè)備與產(chǎn)品；完善監(jiān)督管理機(jī)制，杜絕企業(yè)廢水漏排偷排行為；結(jié)合區(qū)域地理交通和行業(yè)分布情況，研究局部集中的處置后跨流域排污的處置模式，充分利用區(qū)域長江環(huán)境容量，緩解瀨溪河負(fù)荷壓力。

(3)推進(jìn)農(nóng)村農(nóng)業(yè)污染防治：推廣農(nóng)作物病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治技術(shù)，改進(jìn)施肥方式，推廣測土配方施肥，完善標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，改善耕種方式，減少農(nóng)田徑流污染。加強(qiáng)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)推廣應(yīng)用，提高飼料利用效率，從源頭減少污染物的排放。

(4)實施流域綜合整治及生態(tài)修復(fù)：實施河道清淤工程，開展內(nèi)源污染治理。對九曲河、瀨溪河等泥淤積嚴(yán)重的河段開展底泥清理，減少內(nèi)源污染，疏浚堵塞河道，恢復(fù)河道水動力特征，改善水環(huán)境質(zhì)量。以玉蟾山脈及瀨溪河為主的山水生態(tài)廊道為基礎(chǔ)，開展?jié)竦亟ㄔO(shè)和保護(hù)。推進(jìn)水土保持，綜合采取坡地改造為梯田，陡坡地農(nóng)田進(jìn)行還草或還林等措施，減少水土流失。

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Analysis and Countermeasure Research on the Source of Water Pollution in Luxian County Section of Laixi River Basin

RAO Yao1，TONG Hong-jin2，YU Tao1，MIAO Bai-yu1

(1ForeignCooperationCentreofSichuanEnvironmentProtection,Chengdu610041,China；2SichuanAcademyofEnvironmentSciences,Chengdu610041，China)

Based on the measured data of the studied area, the water quality status of Luxian County in Laixi River was evaluated by using the output coefficient model, the equal-standard-pollution-load method and etc, and combining with the water quality data and the literature data, determined the output coefficient, estimated the pollution load of COD, ammonia nitrogen, total phosphorus and analyzed the main source of pollutants in Luxian County Section. The results show that the water quality of the county is relatively poor, the total phosphorus is the primary pollutant in the whole basin. The COD pollution load is mainly derived from urban life and industrial production, accounting for 60% of the total pollutants into the river. The ammonia pollution load is mainly from urban life and agricultural non-point source, accounting for 64% of the total pollutants into the river. The total phosphorus pollution load is mainly from agricultural non-point source and livestock breeding, accounting for 75% of the total pollutants into the river. It is proposed to further speed up the construction of urban life pollution control facilities, strengthen the pollution control of industrial enterprises, improve the prevention and control of agricultural pollution in rural areas, implement comprehensive river basin renovation and ecological restoration.

Laixi River; water quality; pollution source; pollution control countermeasures

2017-01-23

饒 瑤(1983-)，女，四川鄰水人，2009年畢業(yè)于中國科學(xué)院成都生物研究所生態(tài)學(xué)專業(yè)，工程師，主要從事環(huán)境保護(hù)項目績效評價及管理工作。

佟洪金，a1369908@126.com。

X703

A

1001-3644(2017)03-0060-06