遼河流域遼寧段水污染特征與水資源保護(hù)對策研究

韓 偉

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)和城市的快速擴(kuò)張，自然原生態(tài)的遼河流域已逐漸開始向城市內(nèi)河轉(zhuǎn)變，其干流和支流面臨著原有農(nóng)業(yè)面源的污染以及激增的城市點(diǎn)源污染的雙重作用。河道生態(tài)功能和自凈能力不斷降低，沿岸污水廠出水水質(zhì)較差，難以保證河道生態(tài)需水量，流域自然生態(tài)遭到嚴(yán)重破壞[1]。為加快落實(shí)國務(wù)院提出的河流、護(hù)坡綜合治理的相關(guān)要求，遼寧省水環(huán)境保護(hù)部門經(jīng)過反復(fù)論證和多次野外調(diào)研，提出了各種水保措施并開展實(shí)施了多項(xiàng)生態(tài)補(bǔ)水工程[2- 4]。目前，針對遼河水環(huán)境污染問題國內(nèi)許多學(xué)者開展了研究，如王輝等[5]分析了遼河水體時(shí)空變化特征，并指出該流域NH3-N嚴(yán)重超標(biāo)；張鴻齡等[6]對渾河流域水體污染變化特征利用重金屬、NP和NH3-N等指標(biāo)進(jìn)行了分析，認(rèn)為重金屬以及TP對河流的污染作用較低，而NH3-N對下游區(qū)域的污染較重，水環(huán)境質(zhì)量整體屬于Ⅴ類；陳艷麗等[7]對遼河干流水質(zhì)分別利用7項(xiàng)典型指標(biāo)進(jìn)行了評價(jià)，結(jié)果顯示引起水質(zhì)斷面超標(biāo)的主要因素為NH3-N和COD。為了保障遼寧省水體功能與水資源質(zhì)量，遼寧省水利廳、水管行政部門、政府等開展實(shí)施了遼寧省最嚴(yán)格管理試點(diǎn)工程。

遼河流域主要由東遼河、西遼河兩大水系組成，流域面積21.9萬km2，全長約1345km，主要支流有老何哈、渾河、太子河、柴河等；屬于半干旱半濕潤氣候過渡區(qū)，多年平均降雨量為350～1100mm，在時(shí)間與空間上水資源分布極不均衡，其中60%以上降水發(fā)生6—9月，西部區(qū)域的水域面積較大。流域內(nèi)地形地貌復(fù)雜，主要以低山區(qū)、低山丘陵區(qū)、平原區(qū)為主，其中低山丘陵區(qū)植被覆蓋率較高，地勢整體情況由西南向東北方向呈明顯的階梯式下降趨勢，不同區(qū)域地勢高差介于216～840m區(qū)間[8]。

遼寧省氣候環(huán)境具有明顯的季節(jié)性變化特征，流域徑流、降水量、氣溫等參數(shù)隨季節(jié)變化顯著，并且水環(huán)境質(zhì)量影響因素較多，通過監(jiān)測年內(nèi)污染指標(biāo)均值通常無法準(zhǔn)確反映流域水環(huán)境季節(jié)性變化規(guī)律[9- 12]。本文在調(diào)查分析遼河流域遼寧段水質(zhì)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了其水環(huán)境時(shí)空變化特征，以期為進(jìn)一步提升遼河流域水環(huán)境治理的有效性，并實(shí)現(xiàn)景觀用水水質(zhì)功能要求提供一定參考依據(jù)。

1 遼河流域遼寧段水質(zhì)現(xiàn)狀

1.1 水質(zhì)現(xiàn)狀分析

根據(jù)遼河流域2014—2016年水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，遼河流域遼寧段水質(zhì)較好的區(qū)域位于下游段，而在遼寧段上游水質(zhì)相對較差。渾河的五里河、遼東大橋、新運(yùn)大橋監(jiān)測斷面的水質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重，遼寧段水質(zhì)類別在2014—2016年整體處于Ⅲ～劣Ⅴ類，其中氨氮、總磷、COD以及5d生化需氧量等為主要超標(biāo)項(xiàng)目。營口遼河大橋斷面2014年水質(zhì)較差，水質(zhì)基本處于Ⅳ～劣Ⅴ類，其中總磷、COD為主要超標(biāo)項(xiàng)目；2015年各監(jiān)測斷面水質(zhì)相對較好，大部分可達(dá)到Ⅲ類，個別監(jiān)測點(diǎn)處于Ⅱ類水質(zhì)。收集、整理遼河流域典型監(jiān)測斷面2014—2016年水質(zhì)監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)，見表1。綜合分析，影響遼寧段水質(zhì)類別的主要因子為總磷。

1.2 主要污染物沿程變化

2016年福德店水文站至渾河五里河水文站各水期的BOD5、TN、TP、NH3-N等指標(biāo)的沿程變化如圖1所示。由圖1可知，在上游段各污染物濃度均處于相對較好的水平，并且非汛期整體低于汛期濃度，在營口遼河大橋后逐漸平穩(wěn)?？傮w來看，在福德店至曙光大橋段的水環(huán)境質(zhì)量總體污染較為嚴(yán)重，其主要原因?yàn)樵谠搮^(qū)段的工業(yè)較為集中，工農(nóng)業(yè)污水排放量較大。

1.3 年際總磷變化

根據(jù)已有文獻(xiàn)資料，近幾年棋盤山水庫興國橋斷面的總磷污染較為嚴(yán)重，統(tǒng)計(jì)分析了該斷面總磷變化狀況，如圖2所示。由圖2可知，總磷在該斷面整體呈現(xiàn)出較大的上升趨勢，并且在2014年達(dá)到最大值，隨后濃度值明顯降低，原因可能與經(jīng)濟(jì)活動與水環(huán)境治理等因素相關(guān)。

表1 遼河流域遼寧段2014—2016年水質(zhì)評價(jià)

圖1 遼寧段2016年各污染指標(biāo)的沿程變化圖

圖2 2009—2016年興國橋斷面的總磷均值變化圖

2 污染來源分析

2.1 暴雨徑流過程水質(zhì)分析

徑流區(qū)城鎮(zhèn)生活與水土流失面源污染對暴雨徑流污染的影響較為顯著，遼寧段多年平均侵蝕模數(shù)達(dá)1510t/(km2·a)，年均土壤侵蝕量達(dá)2519.08×106t。對2014—2015年福德店和興國橋斷面的水質(zhì)徑流監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明懸浮物、總氮TN、高錳酸鹽指數(shù)CODMn等指標(biāo)在暴雨過程中明顯增大，并以TN的增大幅度最為顯著，增大幅度達(dá)到300%以上，而TP濃度并未呈現(xiàn)明顯的變化，CODMn濃度變化幅度為140.5%。由此表明，在福德店至興國橋斷面區(qū)間，高錳酸鹽指數(shù)、總氮等污染物與入河面源污染相關(guān)的主要因素，而入河面源污染與總磷并未呈現(xiàn)出明顯的相關(guān)性，其中總磷主要來源于工業(yè)廢水的排放。

2.2 支流水質(zhì)分析

遼河流域遼寧段下游支流監(jiān)測結(jié)果顯示，下游水質(zhì)明顯好于上游，渾河、太子河支流的水質(zhì)相對較好，各水期的水環(huán)境質(zhì)量整體處于Ⅱ～Ⅲ類范圍。而凡河、蒲河的水質(zhì)相對較差，其中總磷為主要污染指標(biāo)。2014—2016年主要支流的水質(zhì)評價(jià)狀況，見表2。其中污染較為嚴(yán)重的支流均位于福德店至蒲河棋盤山水庫，由此表明，上游支流是引起蒲河興國橋斷面的主要因素。

表2 遼寧段主要支流水質(zhì)評價(jià)

2.3 水質(zhì)污染特征

遼寧段下游水質(zhì)整體優(yōu)于上游區(qū)域，并以興國橋斷面的水質(zhì)污染最為嚴(yán)重；2009—2014年遼河干流水質(zhì)呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，此后水質(zhì)有一定的好轉(zhuǎn)，但變化幅度并不明顯。相對于其他污染指標(biāo)，總磷的污染最為嚴(yán)重，并且在興國橋處最為突出；2014年興國橋斷面的總磷濃度達(dá)到最大值，綜合分析各監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)，遼河流域點(diǎn)源污染以總磷為主。

蒲河、凡河、西遼河等遼河流域支流的水質(zhì)較差，并以蒲河的污染最為嚴(yán)重。興國橋附近的工業(yè)點(diǎn)源的排放是該區(qū)段水質(zhì)總磷污染的主要來源，而城鎮(zhèn)生活污染和面源污染主要是高錳酸鹽指數(shù)、總氮以及氨氮等污染的主要來源。

3 污染治理狀況

3.1 污染源調(diào)查

生活污水是引起水體污染的主要因素之一，并且隨著城市化建設(shè)的快速推進(jìn)以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展而急劇增大。污水處理廠因發(fā)展滯后、規(guī)模小、污水處理效率低等問題并不能對沿河所有居民生活污水進(jìn)行處理，從而導(dǎo)致部分超標(biāo)生活污水直接排入河流，水體遭到污染水質(zhì)下降。遼寧正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，餐飲業(yè)、制造業(yè)和娛樂業(yè)等項(xiàng)目的快速發(fā)展勢必引起污染物的超標(biāo)排放，尤其是在新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和工業(yè)區(qū)水環(huán)境污染狀況必然會加重。雖然政府對污染嚴(yán)重的企業(yè)、工廠進(jìn)行了整頓和治理措施，甚至對部分高污染工業(yè)進(jìn)行了搬遷，大型國有企業(yè)、合資企業(yè)等污水得到了一定的治理，但是對于鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及中小型企業(yè)的廢水排放仍未得到有效的治理，漏排、偷排等水體污染事件依然存在，不僅引起水環(huán)境質(zhì)量的下降，而且造成該區(qū)域水環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，水資源短缺、水環(huán)境污染嚴(yán)重等問題日趨突出。

根據(jù)文中水質(zhì)評判結(jié)果，有針對性的對蒲河和凡河等支流進(jìn)行總磷污染源的調(diào)查。結(jié)果顯示，在蒲河上游區(qū)域存在磷化工企業(yè)，該企業(yè)主要生產(chǎn)磷酸鹽飼料，其中80%以上的濕渣排水中均存在磷超標(biāo)現(xiàn)象。由于棄渣和滲濾池等方面缺乏科學(xué)管理體系，在降雨徑流過程中致使含磷廢渣進(jìn)入附近河流造成污染。所產(chǎn)生的干渣中含磷量較高，因場地堆積存量小于實(shí)際堆積量，致使含磷污染物在降雨作用下進(jìn)入水體。

3.2 水環(huán)境治理對策

結(jié)合遼寧段水質(zhì)污染主要來源以及水質(zhì)調(diào)查結(jié)果，認(rèn)為可分別從總氮、總磷、COD入河量以及工業(yè)用水等方面對水環(huán)境進(jìn)行控制。根據(jù)遼寧段水環(huán)境治理現(xiàn)狀以及目前已有技術(shù)，本文給出了提升該區(qū)域水環(huán)境承載力的措施主要如下。

(1)控制外源污染全過程。根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)際監(jiān)測結(jié)果，可分別從污水總量收集、控制、運(yùn)輸和處理四個方面對水環(huán)境總氮、總磷以及COD排放量進(jìn)行外源污染過程控制。對于遼河徑流區(qū)域的印染、醫(yī)化、砂洗等行業(yè)，嚴(yán)格按照排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排查，對高污染、高能耗行業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)降整治；農(nóng)藥化肥以及生活垃圾隨地表徑流作用造成農(nóng)業(yè)面源污染，可通過化肥施用量控制以及化學(xué)農(nóng)藥的科學(xué)管理有效解決農(nóng)業(yè)面源污染問題；針對小散養(yǎng)殖場深入推廣使用天然有機(jī)化肥病從根本上控制污染物總量的排放。

(2)提升水環(huán)境容量。對污水收集系統(tǒng)進(jìn)行改善和升級，主要是針對該區(qū)域村莊已建管網(wǎng)、主干管進(jìn)行排查并確保各端口鏈接的匹配性；完善污水處理和輸送系統(tǒng)對于具有侵蝕性的工業(yè)污水應(yīng)嚴(yán)格排查和完善，對污水處理能力與污水排放量不匹配的行業(yè)建議進(jìn)行規(guī)模升級和校核；遼河主干流連通基本通暢，但是次級與支流河道的結(jié)構(gòu)從橫交錯，因此在主干河網(wǎng)引排的格局上提升支干與主干河流之間的連通能力和運(yùn)輸水平，從而提升水資源的供應(yīng)保障程度和水環(huán)境環(huán)境容量。

(3)建設(shè)高效用水體系。建立遼河水環(huán)境監(jiān)控體系并以科學(xué)、合理的制度政策和法律法規(guī)作為遼河水環(huán)境污染治理的重要保障與依據(jù)。結(jié)合流域水環(huán)境管理實(shí)際狀況并針對現(xiàn)行法律法規(guī)執(zhí)行效率低、針對性差、可操作性低處罰輕等問題不斷完善當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)，并最終實(shí)現(xiàn)流域環(huán)境管理與生態(tài)保護(hù)相結(jié)合、水資源循環(huán)利用與污染同步治理的人水和諧目標(biāo)。

4 結(jié)語

本文基于遼河流域長期的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，對遼寧段水質(zhì)狀況以及水資源保護(hù)問題進(jìn)行了深入的分析，并總結(jié)分析了各支流典型斷面的水質(zhì)現(xiàn)狀，給出了提高該流域水環(huán)境質(zhì)量的建議，得出的主要結(jié)論如下。

(1)遼河流域遼寧段水質(zhì)較好的區(qū)域位于下游段，而在遼寧段上游水質(zhì)相對較差。遼寧段水質(zhì)類別在2014—2016年整體處于Ⅲ～劣Ⅴ類，其中氨氮、總磷、COD以及5d生化需氧量等為主要超標(biāo)項(xiàng)目。

(2)在上游段各污染物濃度均處于相對較好的水平，并且非汛期整體低于汛期濃度，在營口遼河大橋后逐漸平穩(wěn)，其中在福德店至曙光大橋段的水環(huán)境質(zhì)量總體污染較為嚴(yán)重。懸浮物、總氮TN、高錳酸鹽指數(shù)CODMn等指標(biāo)在暴雨過程中明顯增大，并以TN的的增大幅度最為顯著。

(3)雖然遼河流域的局部點(diǎn)源污染得到了有效的治理和控制，但流域內(nèi)的面源污染仍需要引起足夠的重視。未來仍需要加大對城鎮(zhèn)生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染的治理，加強(qiáng)對污染企業(yè)的監(jiān)管。