秦皇島水源地突發(fā)性水污染事故危害研究

張 影,鄭 雪,李海圓,李金澤,王 晶

(1.燕山大學(xué)里仁學(xué)院，河北 秦皇島 066004；2.燕山大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 秦皇島 066004； 3.河北省秦皇島水文水資源勘測(cè)局，河北 秦皇島 066004)

1 突發(fā)性水污染事件研究實(shí)況

全球的水環(huán)境正面臨水污染、缺水和洪澇災(zāi)害的壓力。目前為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)突發(fā)水污染的研究較多，研究重點(diǎn)多為風(fēng)險(xiǎn)分析，較少對(duì)突發(fā)水污染級(jí)別進(jìn)行研究。國(guó)外的學(xué)者Asa Scott[1]提出了“環(huán)境指數(shù)”法，對(duì)事故引起的地表水、土壤環(huán)境進(jìn)行分級(jí)評(píng)估。Hiyama Yoshio[2]研究了漏油事件對(duì)瀨戶(hù)內(nèi)海的影響，提出了快速的應(yīng)急處理將會(huì)最大程度減少污染的影響。

突發(fā)性水污染事件在國(guó)內(nèi)的研究，主要集中于三個(gè)方面：突發(fā)性水污染事件的分析，應(yīng)急響應(yīng)的分析研究，水質(zhì)污染評(píng)估的研究。

李青云[3]等對(duì)突發(fā)性水污染事件的主要污染物的應(yīng)急處理技術(shù)及水利工程技術(shù)在突發(fā)性水污染事故應(yīng)急處理中的關(guān)鍵作用進(jìn)行綜述。國(guó)內(nèi)學(xué)者門(mén)娟[4]等人針對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)水環(huán)境突發(fā)水污染事件進(jìn)行研究與規(guī)劃，構(gòu)建水環(huán)境污染事故應(yīng)急防控管理體系，有效控制了突發(fā)性水污染事故的發(fā)展。

2 水污染污染源劃分及特征

秦皇島市位于水資源短缺的華北地區(qū)，全市主要由秦皇島市境內(nèi)的桃林口水庫(kù)、石河水庫(kù)以及洋河水庫(kù)供水。

桃林口水庫(kù)[5]位于秦皇島市的青龍河附近，蓄水量為143.4m，水庫(kù)面積5060km2，總庫(kù)容8.59億m3，是一座綜合了供水、發(fā)電，養(yǎng)殖等利用的大型樞紐水庫(kù)。水庫(kù)周?chē)I(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，主要包括原煤、鐵礦石、黃金玻璃纖維紗和水泥等，還存在生產(chǎn)乙炔過(guò)程中循環(huán)水嚴(yán)重滲漏的問(wèn)題。

石河水庫(kù)[6]位于秦皇島市東部地區(qū)，總長(zhǎng)80km，水庫(kù)面積647km2，總庫(kù)容0.70億m3，是一座綜合了供水，兼顧發(fā)電、防洪、養(yǎng)殖等多功能的中型水庫(kù)。石河水庫(kù)上游存在工礦企業(yè)，但這些企業(yè)大多數(shù)處于停產(chǎn)狀態(tài)。

洋河水庫(kù)[7]位于秦皇島市中部，總長(zhǎng)82km，水庫(kù)面積1148km2，總庫(kù)容3.86億m3，是一座綜合了防洪、兼顧防洪、灌溉、發(fā)電的大(Ⅱ)型水利樞紐工程。工業(yè)污染源主要為鐵選場(chǎng)、鐵礦采場(chǎng)，砂采場(chǎng)等，其中5個(gè)鐵礦采場(chǎng)、2個(gè)砂采場(chǎng)，2處的采砂場(chǎng)處于工作狀態(tài)，其余處于停產(chǎn)狀態(tài)。

根據(jù)秦皇島市水源地突發(fā)性水質(zhì)污染的特征及成因，將污染源[8]分為兩類(lèi)：外源污染和內(nèi)源污染。外源污染是指：水源地上游流域現(xiàn)有的跨流域橋梁、加油站、城市污水處理廠(chǎng)、礦山、化工廠(chǎng)、易發(fā)生醫(yī)用化工等垃圾傾倒河段；內(nèi)源污染是指：由藍(lán)藻、富營(yíng)養(yǎng)化等導(dǎo)致的水質(zhì)污染事件；因大面積死魚(yú)漂浮大量死亡畜禽等引發(fā)的水質(zhì)污染事件；因人為投毒引發(fā)的水質(zhì)污染事件。

突發(fā)性水污染事件特征表現(xiàn)形式為間歇性污染和瞬時(shí)污染，間歇性污染大多由自然因素引發(fā)，表現(xiàn)形式為水質(zhì)的突然惡化，并持續(xù)一定時(shí)間。瞬時(shí)污染表現(xiàn)為在短時(shí)間內(nèi)有大量的污染物排放，對(duì)水質(zhì)的破壞性很強(qiáng)。突發(fā)性水污染事件特征[9]主要?jiǎng)澐譃樗念?lèi)：

(1)污染物多樣性，排放形式多樣性。

(2)發(fā)生緊急性，無(wú)法預(yù)知時(shí)間地點(diǎn)原因。

(3)處置艱巨性，具有不可控性，無(wú)法完全避免，處置不及時(shí)危害加重。

(4)危害嚴(yán)重性，易造成飲水危機(jī)。

3 應(yīng)急系統(tǒng)化的建立

3.1 污染等級(jí)劃分

以GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》作為等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，以影響水質(zhì)的因子作為評(píng)價(jià)水污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分的指標(biāo)，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法和層次分析法相結(jié)合的方法，得出水質(zhì)污染的污染等級(jí)。通過(guò)構(gòu)建的污染源地源系統(tǒng)，收集秦皇島市水源地突發(fā)性污染源的數(shù)據(jù)代入系統(tǒng)中。在水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)與區(qū)域劃分的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)單元的基礎(chǔ)上，得到污染等級(jí)，進(jìn)而采取相應(yīng)措施。

3.2 預(yù)估污染源地源數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

為了做好水源地突發(fā)性水污染事件的防治工作，依據(jù)秦皇島市水源地特征，建立預(yù)估污染源地源數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位污染源類(lèi)型。

3.2.1地形信息導(dǎo)入模塊

地形信息導(dǎo)入模塊用數(shù)字來(lái)模擬地形，通過(guò)對(duì)所研究河流的水路交接邊界進(jìn)行提取，對(duì)河流周邊的地形遙感地圖及河流底部河床情況進(jìn)行圖像處理，用一組有序數(shù)值陣列表顯示地面高程的實(shí)體地面，實(shí)現(xiàn)河流地形的數(shù)字化模擬。

3.2.2水文及氣象因素導(dǎo)入模塊

水文及氣象因素導(dǎo)入模塊實(shí)現(xiàn)將水文因素轉(zhuǎn)化成水文參數(shù)的空間序列、將氣象因素轉(zhuǎn)化成氣象參數(shù)的時(shí)間序列，基于河流周邊的水文、氣象數(shù)據(jù)，通過(guò)公式計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)賦值法、參數(shù)率定法等方法，計(jì)算出后面模型需要的參數(shù)向量的時(shí)空序列。

3.2.3評(píng)估區(qū)域模塊化

收集研究區(qū)域不同水體的數(shù)字高程模型(DNE)，將研究區(qū)劃分為評(píng)價(jià)單元[10]。流域的劃分主要考慮坡向、水流方向、匯流積聚、流道距離等因素，不考慮水體的作用。進(jìn)而利用地形信息導(dǎo)入模塊對(duì)流域進(jìn)行劃分，并根據(jù)水體的利用功能進(jìn)行調(diào)整。

3.2.4突發(fā)性污染源數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

按照參數(shù)的種類(lèi)進(jìn)行分類(lèi)，基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)置參數(shù)序列的精度步長(zhǎng)，將每一個(gè)參數(shù)序列按照一定的規(guī)則存儲(chǔ)；地形、水文參數(shù)列根據(jù)網(wǎng)格的位置分布進(jìn)行存儲(chǔ)，即將其經(jīng)緯度作為坐標(biāo)標(biāo)識(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)；氣象參數(shù)列根據(jù)水庫(kù)上游地區(qū)的氣象變化的時(shí)間分布存儲(chǔ)，即將日期作為坐標(biāo)標(biāo)識(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)。

3.3 應(yīng)急機(jī)制系統(tǒng)的建立

應(yīng)急機(jī)制系統(tǒng)包括防治措施和應(yīng)急措施。

3.3.1防治措施

(1)增強(qiáng)防污意識(shí)，立法保障公民參與權(quán)

利用現(xiàn)有的各種宣傳手段電視新聞，廣告等方式向秦皇島市民進(jìn)行加強(qiáng)防治水污染的宣傳，通過(guò)宣傳來(lái)提高市民環(huán)保、防污意識(shí)，形成愛(ài)護(hù)環(huán)境的良好氛圍。為了更好保障公民享有良好生活環(huán)境的權(quán)利，積極推動(dòng)公民環(huán)境權(quán)入憲[11]，從而在根本上解決公民參與水污染防治工作的法律問(wèn)題。

(2)開(kāi)展水污染隱患調(diào)查

秦皇島市污染外源調(diào)查，以衛(wèi)星遙感圖為基礎(chǔ)，標(biāo)注秦皇島市水庫(kù)上游流域重點(diǎn)易發(fā)生突發(fā)性水污染地理信息。以秦皇島市歷史污染事件為基礎(chǔ)，進(jìn)行內(nèi)源污染的調(diào)查，重點(diǎn)關(guān)注水質(zhì)污染事件，庫(kù)區(qū)污染事件和安全事件。鼓勵(lì)污染企業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局[12]與生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，根本上緩解水污染隱患。

(3)合理處理生活污水

加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)工程建設(shè)，科學(xué)合理阻斷生活污水[13]，嚴(yán)肅處理污水的污染源頭，強(qiáng)化農(nóng)村的生活環(huán)境綜合的治理情況，提高村民對(duì)于水污染的認(rèn)識(shí)。秦皇島市的水源地保護(hù)區(qū)，應(yīng)通過(guò)設(shè)置隔離防護(hù)設(shè)施、邊界地理界標(biāo)和保護(hù)區(qū)警示牌等措施阻斷污染源。

(4)重視流域的交通道路問(wèn)題

利用谷歌地圖對(duì)秦皇島市的三大水庫(kù)周?chē)目h道、省道與國(guó)道進(jìn)行分析。桃林口水庫(kù)周?chē)嬖谟山煌ㄊ鹿室l(fā)的突發(fā)性水源污染事件。對(duì)于不同污染物化學(xué)燃料情況，發(fā)生時(shí)要采取相應(yīng)處理方法。在桃林口水庫(kù)周邊道路進(jìn)行污染源的攔截，采用筑壩、防撞警示標(biāo)志等防護(hù)措施。

(5)完善內(nèi)源污染源的預(yù)測(cè)預(yù)警

應(yīng)對(duì)水庫(kù)區(qū)內(nèi)藻類(lèi)爆發(fā)導(dǎo)致的秦皇島市自來(lái)水連續(xù)嗅味事件，通過(guò)水庫(kù)提供的藻類(lèi)檢測(cè)歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合不同季節(jié)的藻類(lèi)含量、氣溫、水溫、庫(kù)容等數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)藻類(lèi)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。應(yīng)對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)不明原因漂浮大類(lèi)死魚(yú)、病死牲畜造成的庫(kù)區(qū)污染事件，通過(guò)人工巡視信息、影像數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)水污染事件的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。應(yīng)對(duì)泄洪期間因洪水?dāng)y帶大量泥沙、漂浮物導(dǎo)致的輸水管線(xiàn)安全事件，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和漂浮物數(shù)量情況，對(duì)輸水管線(xiàn)安全進(jìn)行預(yù)測(cè)。應(yīng)對(duì)人為投毒造成的水污染事件，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)水污染事件的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3.3.2應(yīng)急措施

(1)應(yīng)急監(jiān)測(cè)體系

針對(duì)秦皇島市的應(yīng)急監(jiān)測(cè)[14]，當(dāng)三大水庫(kù)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，在秦皇島市引青工程水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心提供加密監(jiān)測(cè)和增加項(xiàng)目的應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)外，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)還需在工作中做好合理周密的應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案，建立應(yīng)急監(jiān)測(cè)小組，對(duì)就近污染地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)監(jiān)測(cè)，同時(shí)還需要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。通過(guò)人工監(jiān)測(cè)信息、影像數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)水庫(kù)內(nèi)水污染事件的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)和漂浮物數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)輸水管線(xiàn)安全進(jìn)行預(yù)測(cè)。記錄監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)與預(yù)警結(jié)果以便后續(xù)工作的進(jìn)一步實(shí)施。

(2)建立處理組織機(jī)構(gòu)

為了有序高效應(yīng)對(duì)污染問(wèn)題，迫切需要秦皇島市建立應(yīng)急指揮機(jī)構(gòu)[15]。組織機(jī)構(gòu)主要由政府部門(mén)、流域管理機(jī)構(gòu)及下屬單位構(gòu)成，針對(duì)突發(fā)性水污染事件開(kāi)展工作，保證應(yīng)急行動(dòng)迅速高效。

(3)應(yīng)急處理方法

突發(fā)性水污染應(yīng)急處理方法一般有人工處理和化學(xué)處理。

人工處理：將污染物清理打撈出水并進(jìn)行隔離處理，必要情況下還應(yīng)修建攔河壩等工程措施，讓原有和河流改變流向，防止污染物向更遠(yuǎn)處擴(kuò)散。

化學(xué)處理：通過(guò)向污染的河流段拋灑化學(xué)試劑，實(shí)現(xiàn)減緩和凈化相應(yīng)的水域。比如酸性污染物用堿性物質(zhì)進(jìn)行中和，利用一些相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)減少污染物在河流中的濃度，進(jìn)而降低污染程度。

4 結(jié)語(yǔ)

水源地突發(fā)性水污染事件近年日趨嚴(yán)重，由于其發(fā)生突然，如果不加重視，將會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厣瞽h(huán)境和人民群眾的健康帶來(lái)嚴(yán)重影響。因此，治理秦皇島市突發(fā)性水污染刻不容緩，需要各個(gè)部門(mén)協(xié)調(diào)配合，制定科學(xué)合理的治理方法。

文章基于對(duì)突發(fā)性水污染事件集合應(yīng)對(duì)信息體系的建立，對(duì)秦皇島三個(gè)重要水源地庫(kù)區(qū)及周邊進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。在地形圖上詳細(xì)標(biāo)定事故地水文及地理環(huán)境特征，建立預(yù)估污染源地源數(shù)據(jù)庫(kù)，定位污染源類(lèi)型。結(jié)合秦皇島市的地形特征與實(shí)際情況，建立應(yīng)急機(jī)制體系，提出可具體實(shí)施的防治措施和應(yīng)急措施，為秦皇島市的突發(fā)性水污染治理，提供一種更快獲取信息的主要途徑，可供秦皇島市水污染防治的相關(guān)工作人員參考。