襄河流域水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測及污染防控

舒 林，王曉輝

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.安徽省環(huán)境科學(xué)研究院，安徽 合肥 230061)

襄河發(fā)源于滁州市章廣鎮(zhèn)江淮分水嶺結(jié)合部山麓，向東南入滁河，總長度為74.1 km，流域面積807.1 km2.其中全椒縣境內(nèi)長57.1 km，流域面積540 km2.洼地以上建有大(二)型黃栗樹水庫，控制面積262 km2，占襄河流域面積的36.4%，襄河自黃栗樹水庫攔截后，一路向東南經(jīng)石沛、六鎮(zhèn)、襄河鎮(zhèn)，其間穿越312國道、寧西鐵路，橫跨縣城，于十字鎮(zhèn)汊河西流入滁河.襄河左岸支流有沛河、新龍河、土橋西河，右岸有趙店河、東王河匯入.筆者按照襄河流域水環(huán)境控制單元分布情況進(jìn)行監(jiān)測斷面布設(shè)，運用單項污染指數(shù)法分析水質(zhì)污染現(xiàn)狀[1]，從而為襄河流域水污染防治提供依據(jù).

1 控制單元劃分

基于GIS平臺和DEM數(shù)據(jù)，采用ArcGis軟件中的Hydrology Modeling模塊進(jìn)行水文相應(yīng)單元的劃分，并確定匯水區(qū)域.結(jié)合襄河關(guān)鍵控制節(jié)點和匯水區(qū)內(nèi)匯水特征，將行政區(qū)-水文響應(yīng)單元有機(jī)融合，建立“關(guān)鍵控制節(jié)點-控制河段-對應(yīng)陸域”的水陸響應(yīng)關(guān)系[2]進(jìn)行控制單元的劃分(詳見圖1).控制節(jié)點根據(jù)跨行政區(qū)交接斷面、重要支流入河口、重要污染源排污口設(shè)立.水體范圍為襄河整條河流，共劃分為5段水域控制單元，陸域控制單元分別包含滁州市章廠鎮(zhèn)、施集鎮(zhèn)、腰鋪鎮(zhèn)以及全椒縣石沛鎮(zhèn)、馬廠鎮(zhèn)、六鎮(zhèn)鎮(zhèn)、十字鎮(zhèn)、襄河鎮(zhèn)、武崗鎮(zhèn)相關(guān)匯水區(qū)域.

圖1 襄河控制單元劃分結(jié)果

2 監(jiān)測斷面設(shè)置

為達(dá)到對水質(zhì)監(jiān)測“應(yīng)盡量涵蓋控制單元出口一級單元內(nèi)跨行政區(qū)交接斷面”的要求，并了解襄河流域主要一級支流水質(zhì)情況以及便于與歷史數(shù)據(jù)對比，全椒縣環(huán)境監(jiān)測站于2016年3月24—26日對流域地表水體進(jìn)行了監(jiān)測分析，每日早、中、晚各采樣1次.該次現(xiàn)狀監(jiān)測斷面布設(shè)選取12個，包含5個控制單元與襄河交匯斷面，4個主要支流匯入口斷面以及3個常規(guī)監(jiān)測斷面(詳見表1).其中，化肥廠下是國控監(jiān)測斷面.

表1 襄河流域水質(zhì)監(jiān)測斷面一覽表

3 評價標(biāo)準(zhǔn)和方法

3.1 評價標(biāo)準(zhǔn)

該次地表水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價的監(jiān)測項目為水溫、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、氨氮、石油類、揮發(fā)酚、汞、鉛、總氮(河流斷面不考核)、總磷、化學(xué)需氧量、銅、鋅、氟化物、硒、砷、鎘、鉻(六價)、氰化物、糞大腸菌群、陰離子表面活化劑、硫化物共24項[3].區(qū)域地表水環(huán)境執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)[4].

3.2 評價方法

地表水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價采用單項污染指數(shù)法，一般水質(zhì)因子計算公式為[5]

其中：Si為i種污染物分指數(shù)；Ci為i種污染物實測值(mg·L-1)；CS i為i種污染物評價標(biāo)準(zhǔn)值(mg·L-1).

pH污染物指數(shù)為

其中：SpH為pH的分指數(shù)；pHj為pH實測值；pHSd為pH評價標(biāo)準(zhǔn)的下限值；pHSu為pH評價標(biāo)準(zhǔn)的上限值.

DO污染指數(shù)為：

當(dāng)DOj≥DOS時

當(dāng)DOj

SDO,j=10-9×DOj/DOS,

4 水質(zhì)評價結(jié)果

4.1 首要污染物

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，將襄河流域8個監(jiān)測斷面各項指標(biāo)超標(biāo)因子超標(biāo)率及最大超標(biāo)倍數(shù)從大到小排序，不超標(biāo)的未列出(詳見表2).選取綜合排序前4位的污染物作為水體的首要污染物，由于目前河流監(jiān)測斷面總氮不作為考核指標(biāo)[6]，因此，確定襄河流域首要污染物為：氨氮、總P、COD.

表2 襄河水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)排序

4.2 監(jiān)測斷面水質(zhì)分析

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，得出襄河各監(jiān)測斷面水質(zhì)類別情況，結(jié)果列于表3.

表3 襄河流域監(jiān)測斷面水質(zhì)類別

根據(jù)表3分析，襄河源頭水質(zhì)可以滿足III類水體水質(zhì)要求，但是經(jīng)過C段控制區(qū)，由于河道兩邊農(nóng)田及村莊大量增加，農(nóng)業(yè)面源及生活畜禽養(yǎng)殖面源污染源的大量匯入，水質(zhì)急轉(zhuǎn)下降為V類水體，總磷超標(biāo)嚴(yán)重；進(jìn)入D段控制區(qū)后，途中有兩條較大支流匯入分別為東王河和沛河，水質(zhì)分別為劣V類和IV類，由于支流匯入使得襄河水量增加，加快河流污染物降解，因此D段出口水質(zhì)又上升至III類；通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)E段控制區(qū)的污水主要排放至襄河的兩個支流新龍河和趙店河以及老襄河水域，并最終匯入襄河.根據(jù)對新龍河和趙店河入襄河口水質(zhì)的監(jiān)測結(jié)果可知，新龍河水質(zhì)為V類，趙店河水質(zhì)為IV類，但由于還有老襄河水域的匯入以及E段控制區(qū)位于襄河流域控制區(qū)的最后一段，是襄河流域工業(yè)集中區(qū)域，也是全椒縣城區(qū)襄河鎮(zhèn)所在區(qū)域，工業(yè)企業(yè)、人口數(shù)量較之前4個控制區(qū)域有大幅增長，大大增加了入河污染物排放量.大量的污染物匯入襄河造成三汊河斷面水質(zhì)急劇變差，降為劣V類.

各控制單元出口斷面的首要污染物污染指數(shù)變化趨勢(空間演化)如表4所示.根據(jù)表4，從空間分布情況來看，襄河流域污染物主要來源于E段控制區(qū).

表4 控制單元出口斷面首要污染物污染指數(shù)

4.3 首要污染物在河流斷面的分擔(dān)率

根據(jù)污染物分擔(dān)率的大小，劃分地表水污染類型，并冠以主副名稱.某污染物在5個主要監(jiān)測斷面全部污染物中的分擔(dān)率[7]計算公式如下

其中：Ki為水體中第i類污染物在斷面所占的分擔(dān)率(%)；Pi為單項污染指數(shù)，為實測值與標(biāo)準(zhǔn)值之比；P為各單項污染指數(shù)之和.

計算結(jié)果如表5所示.

表5 首要污染物在5個主要監(jiān)測斷面的分擔(dān)率 %

襄河流域早期以工業(yè)點源影響為主，后隨著縣城區(qū)城市化進(jìn)程的加快，生活污水排放增多，后者成為主要污染源；氨氮年際濃度上升趨勢明顯，主要與工業(yè)點源和農(nóng)業(yè)面源及畜禽養(yǎng)殖污染排放有關(guān)[8].其中，不斷增加的畜禽養(yǎng)殖業(yè)正逐步成為主要影響因素；總磷的年際變化趨勢波動較大，總體比較穩(wěn)定，主要影響因素是生活污水.表明，襄河流域污染類型以氨氮營養(yǎng)型污染為主要原因，工業(yè)型污染為輔.

5 控制單元水污染防控

A段控制水域：流域內(nèi)農(nóng)業(yè)空間發(fā)展還比較原始，區(qū)位優(yōu)勢不明顯，農(nóng)業(yè)經(jīng)營主題綜合素質(zhì)低，社會化服務(wù)體系不健全，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平較低.尚不能形成大規(guī)模專業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展，容易造成農(nóng)民個人為了追求產(chǎn)量，盲目采用過量追肥方式提高產(chǎn)量；這種方式往往不但不能提高產(chǎn)量還會造成土地板結(jié)，過量N、P元素通過灌溉水、雨水進(jìn)入襄河，造成污染.襄河流域的畜禽養(yǎng)殖大部分為家庭式散養(yǎng)，布局分散.在有關(guān)部門劃定的禁養(yǎng)區(qū)內(nèi)，還有很多家庭式畜禽養(yǎng)殖場，這些養(yǎng)殖場日常產(chǎn)生的糞便多用水沖刷清掃，直接排放至周邊溝渠后匯入襄河，對黃栗樹水庫水源保護(hù)區(qū)等敏感水體的保護(hù)造成巨大壓力.因此應(yīng)加強(qiáng)居民防污意識，強(qiáng)化飲用水源地保護(hù)工作.畜禽養(yǎng)殖業(yè)是除農(nóng)業(yè)以外對襄河流域水質(zhì)影響最大的行業(yè).原則上襄河流域內(nèi)禁止新增大型畜禽養(yǎng)殖企業(yè).

B—C段控制水域：襄河流域畜禽養(yǎng)殖業(yè)多為傳統(tǒng)養(yǎng)殖，畜禽糞便經(jīng)處理后生產(chǎn)有機(jī)肥料的農(nóng)業(yè)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展很少.襄河流域的畜禽以家禽、豬、羊為主.其中最為突出的是糞便的污染，目前糞便的再生利用程度很差，散養(yǎng)戶幾乎是隨處排放畜禽類糞便，規(guī)模養(yǎng)殖場除了雞糞有少量利用外，水禽糞幾乎全部排放到水體中；而且，近幾年由于家禽養(yǎng)殖場的增多，家禽數(shù)量比例有很大的增長，粗放式管理的畜禽業(yè)對襄河水質(zhì)產(chǎn)生巨大影響.故應(yīng)推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)科學(xué)種植率，減少農(nóng)藥化肥使用量，大力提倡使用有機(jī)生態(tài)肥.重點加強(qiáng)家庭式散養(yǎng)畜禽養(yǎng)殖污染控制，開展農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測，建立健全農(nóng)業(yè)面源綜合防治運行機(jī)制[9].

D—E段控制水域：襄河流域內(nèi)有6家經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)或工業(yè)集聚區(qū).至今，全部沒有設(shè)立園區(qū)污水處理廠，造成襄河流域內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)工業(yè)廢水直排，嚴(yán)重污染襄河水質(zhì).故應(yīng)對工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)進(jìn)行重點治理，建立有效的監(jiān)管體制，擴(kuò)建污水處理工程，同時加強(qiáng)突發(fā)污染事件的預(yù)警和監(jiān)測[10]，使其水質(zhì)達(dá)到III類水質(zhì)目標(biāo).

為了確保襄河干流達(dá)到地表水體GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅲ類水體，對控制單元要實施污染物減排，應(yīng)最大程度消減污染物排放并分配到各控制單元[11]，其中，主要削減壓力集中在水域的D—E控制段.

6 結(jié)束語

綜合上述評價結(jié)果可以看出，除了黃栗樹水庫水源及黃栗樹水庫壩前斷面因作為飲用水源保護(hù)地保護(hù)，斷面水質(zhì)較好外，襄河流域中污染物COD、氨氮和總P都已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國家III類標(biāo)準(zhǔn).從單因子污染指數(shù)上看，襄河各斷面中COD、氨氮、總P超標(biāo)倍數(shù)最大能達(dá)到58.9%，437%，72.6%；從水質(zhì)類別看，襄河多數(shù)控制單元水質(zhì)都為IV類，甚至劣V類；從污染類型看，襄河流域整體污染類型為氨氮營養(yǎng)型污染.將復(fù)雜的流域水環(huán)境問題分解到各控制單元內(nèi)[12]，將規(guī)劃的目標(biāo)和任務(wù)逐級細(xì)化，并突出重點，從而實現(xiàn)整個流域的水環(huán)境質(zhì)量改善[13].