太浦河水源地沿線石油類污染特征與影響因素分析

李根 謝伊涵 王話翔 楊凱

摘要：通過聚類分析的方法分析太浦河水源地石油類污染時空分布特征，并對太浦河沿線加油站、碼頭固定污染源以及船舶流動污染源進行實地調(diào)查與監(jiān)測，探討固定源、流動源對石油類污染的影響.結(jié)果顯示：金澤水庫建庫以來，2017年10月-2018年9月太浦河水源地太浦閘、平望大橋和黎里東大橋等9處監(jiān)測點位石油類污染平均超標(biāo)率達62.96%.空間上，太浦河中下游蘆墟大橋、金澤水文站斷面石油類濃度偏高：時間上，非汛期較汛期石油類污染影響更為明顯.汾湖人湖口處加油站、碼頭影響較大，對干流石油類污染貢獻度較高：船舶流動源主要集中在太浦河中下游段，且過境船只數(shù)量對干流石油類濃度具有顯著影響.針對太浦河水源地石油類污染特征，從“監(jiān)管預(yù)警應(yīng)急”視角提出石油類污染風(fēng)險防范對策建議.

關(guān)鍵詞：太浦河;水源地;石油類污染;影響因素

中圖分類號：X52

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1000-5641（2020）06-0144-10

0引言

石油在推動城市化、工業(yè)化發(fā)展過程中起到重要作用，但在使用過程中產(chǎn)生的石油類污染物，對生態(tài)環(huán)境、人體健康、漁業(yè)和旅游業(yè)等方面產(chǎn)生影響.太浦河地處長三角一體化示范區(qū)，是流域內(nèi)重要的航運通道，但隨著下游上海金澤水庫的建成，石油類污染等跨界生態(tài)環(huán)境問題日益凸顯.水源地風(fēng)險源大致可以分為固定源、流動源和流域源三類，本文針對太浦河石油類跨界污染問題，通過聚類分析的方法對太浦河水源地石油類污染物時空分布特征進行研究，對太浦河沿線加油站、碼頭固定源以及船舶流動源開展調(diào)查，探討太浦河水源地石油類污染的影響因素.并針對太浦河水源地石油類污染現(xiàn)狀與特征，提出太浦河水源地風(fēng)險防范對策，以提升水源地供水安全保障.

1研究區(qū)域概況

太浦河是太湖流域典型的跨界河流，連接上海、浙江和江蘇，是流域內(nèi)重要的泄洪與航運通道，同時也是下游上海、嘉興地區(qū)重要的水源地.太浦河西啟太湖，東至黃浦江，平望段與京杭大運河交匯，是流域內(nèi)船舶進出上海的重要通道.在《太湖流域綜合規(guī)劃（2012-2030年）》中，太浦河被定位為流域內(nèi)“清水走廊”，兼具航運、供水、泄洪等多重功能.太浦河上游吳江地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，且與京杭大運河相交，太浦河岸線開發(fā)利用程度高，為配套太浦河沿岸企業(yè)與船舶的貿(mào)易運輸、加油站和碼頭等航運附加產(chǎn)業(yè)占據(jù)岸線.由于相關(guān)的環(huán)保設(shè)施薄弱，航運業(yè)及其相關(guān)附加產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給太浦河水源地的供水安全帶來了潛在的環(huán)境風(fēng)險.歷史上太浦河以及黃浦江上游地區(qū)已發(fā)生多次石油污染事件，但由于石油污染事件發(fā)生的隨機性和不確定性，且對污染源管理有待加強，太浦河水源地石油類污染問題也愈發(fā)得到關(guān)注.在國家“長三角一體化戰(zhàn)略”背景下，太浦河作為長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)域內(nèi)重要的生態(tài)廊道，其生態(tài)環(huán)境問題研究有助于太浦河流域協(xié)同發(fā)展.

2材料與方法

2.1干流水質(zhì)監(jiān)測

干流水質(zhì)監(jiān)測時間為2017年10月-2018年9月，每月進行一次水質(zhì)采樣，采樣點位如圖1所示.共設(shè)置9個監(jiān)測點位，其中太浦河干流設(shè)置有5個監(jiān)測點位，依次為太浦閘下（S1）、平望大橋（S2）、黎里東大橋（S3）、蘆墟大橋（S4）和金澤水文站（S5）;金澤水庫內(nèi)設(shè)置有4個監(jiān)測點位，依次為人庫口（S6）、引水河入庫橋（S7）、庫中央棧橋（S8）和出水口（S9）.

2.2固定源監(jiān)測

加油站、碼頭等航運相關(guān)產(chǎn)業(yè)是石油類污染風(fēng)險的主要來源之一.結(jié)合太浦河水源地石油類污染現(xiàn)狀，進一步探討石油類污染的原因，本文主要對加油站、碼頭等固定源和船舶流動源開展調(diào)查.根據(jù)2018年10月26日對太浦河干流兩岸1km范圍內(nèi)12座加油站、5座碼頭周邊水域進行的水質(zhì)采樣，展開監(jiān)測調(diào)查，由東太湖向金澤水源地依次編號R1-R17，其中R4、R8、R9、R13和R14點位為碼頭，其余為加油站，空間分布情況如圖2所示.

2.3流動源監(jiān)測

太浦河干流船舶流動源監(jiān)測點位如圖3所示，考慮到監(jiān)測點位的可達性、安全性以及監(jiān)測點位的代表性，自上游至下游依次為梅堰大橋（T1）、汾湖大橋（T2）、東蔡大橋（T3），其中梅堰大橋（T1）位于太浦河上游、京杭大運河西側(cè)，汾湖大橋（T2）位于太浦河中下游、京杭大運河?xùn)|側(cè)，東蔡大橋（T3）位于太浦河下游、金澤水庫取水口附近，監(jiān)測時間為2018年10月26日10：45至2018年10月27日10：45，共計24h，連續(xù)觀測各點位過往船只數(shù)量以及航向.為深入探討流動源與石油類污染之間的關(guān)系，于2018年10月26日11：00、13：00、15：00、17：00以及19：00每間隔2h進行地表水采樣.

2.4數(shù)據(jù)處理

樣品的采集、保存和分析依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），水樣采集后自然沉降30min，取上層非沉淀部分進行分析，石油類濃度檢測采用紅外分光光度法（GB/T16488-1996）進行分析.石油類濃度檢測委托上海市供水調(diào)度監(jiān)測中心完成.

3結(jié)果與討論

3.1太浦河石油類污染現(xiàn)狀

太浦河干流石油類濃度變化如圖4a）所示，根據(jù)《地表水水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）以及《太湖流域綜合規(guī)劃（2010-2030年）》（國函[2010]39號），太浦河整體為蘇浙滬調(diào)水保護區(qū)，水質(zhì)保護要求為Ⅱ-Ⅲ類，水源地石油類物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)限值為0.05mg/L.太浦河沿線9處監(jiān)測點位，2017年10月

2018年9月間石油類超標(biāo)率達到62.96%，其中金澤水庫入水口（S6）最大超標(biāo)率為44%.太浦閘下（S1）、平望大橋（S2）兩個點位的石油類監(jiān)測濃度滿足水源地水質(zhì)要求，表明東太湖來水中石油類濃度較低，對金澤水庫影響較低.京杭大運河在平望大橋（S2）點位匯入太浦河，大量船只也隨之匯入太浦河干流，可能導(dǎo)致石油類濃度上升.黎里東大橋（S3）、蘆墟大橋（S4）、金澤水文站（S5）、水庫取水口（S6）處于石油類濃度超標(biāo)狀態(tài)，且各點位的石油類物質(zhì)平均濃度呈現(xiàn)逐漸升高的狀態(tài)，其中水庫取水口（S6）點位逐月監(jiān)測數(shù)據(jù)均處于超標(biāo)狀態(tài).黎里東大橋（S3）、蘆墟大橋（S4）的石油類物質(zhì)濃度波動較為明顯.引水河入庫橋（S7）、庫中央棧橋（S8）、出水口（S9）點位的石油類濃度逐漸降低，但平均石油類濃度處于超標(biāo)狀態(tài)，表明太浦河水源地東太湖來水滿足供水質(zhì)量要求，沿程污染物的匯入，導(dǎo)致太浦河水源地石油類超標(biāo)，并對水源地供水安全造成一定影響.

太浦河沿線石油類物質(zhì)時間變化趨勢如圖4b）所示，季節(jié)上大致呈現(xiàn)春季濃度較高，夏季濃度降低，秋、冬季升高的狀態(tài).時間上來看，2018年3月和2018年9月為春、夏季，各點位石油類污染物濃度波動較大，2017年10月至2018年2月為秋、冬季，水體中石油類濃度總體呈較為平穩(wěn)狀態(tài)，且有逐漸上升的趨勢，2018年3月至2018年9月（春、夏季）石油類濃度呈現(xiàn)較為明顯的下降趨勢.

3.2石油類污染物時空分布特征

空間聚類結(jié)果如圖5a）所示.太浦河沿線監(jiān)測點位聚類為三類：①太浦閘（S1）、平望大橋（S2）、黎里東大橋（S3）;②蘆墟大橋（S4）、金澤水文站（S5）;③庫區(qū)取水口（S6）、引水河入庫橋（S7）、庫中央棧橋（S8）、金澤水庫出水口（S9）.類型一監(jiān)測點位主要位于太浦河上中游地區(qū)，石油類污染物濃度較低，太浦閘東太湖來水中石油類污染物濃度較低，平望大橋監(jiān)測點位于京杭大運河與太浦河交錯處，受過往船只影響，石油類污染物濃度有所上升.類型二監(jiān)測點位位于太浦河中下游段，受到京杭大運河一太浦河過境船只影響，石油類污染物濃度超標(biāo).類型三監(jiān)測點位位于金澤水庫內(nèi)，水庫取水口石油類污染物濃度較高，入庫后濃度下降.

時間聚類結(jié)果如圖5b）所示，石油類污染物濃度聚類為兩類：①2017年10月-2018年2月;②2018年3月-2018年9月.聚類結(jié)果大致與太浦河的汛期、非汛期相關(guān)，汛期航運數(shù)量相對較少，而非汛期石油類污染較汛期加劇，在水源地保護中應(yīng)更關(guān)注非汛期石油類污染.

3.3固定源對水源地石油類污染的影響

太浦河是太湖流域重要的航運通道，平望段與京杭大運河相交，大量過境船只進入太浦河.太浦河岸線利用程度較高，兩岸分布有加油站、碼頭和維修站等航運配套產(chǎn)業(yè)，碼頭、加油站的裝卸作業(yè)存在溢油、漏油的風(fēng)險，雨水對碼頭、加油站的面源沖刷以及其空間布局都會對流域石油類污染產(chǎn)生影響，目前，太浦河沿線加油站、碼頭相關(guān)的環(huán)保設(shè)施薄弱，給下游水源地供水安全帶來影響.對太浦河沿線17處加油站和碼頭水域進行了采樣分析，由東太湖向金澤水源地依次編號R1-R17，其中R4、R8、R9、R13和R14點位為碼頭，其余為加油站.

太浦河沿線加油站、碼頭周邊石油類污染物濃度變化如圖6所示.R1-R4石油類污染物濃度逐漸升高，從R3到R4，由于京杭大運河的匯入，石油類污染物濃度上升幅度加大，以水源地石油類物質(zhì)濃度要求0.05mg/L為評價標(biāo)準(zhǔn)，R4點位占標(biāo)率為90.4%.R4-R8隨著河流流動，石油類污染物濃度呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢.R9與R10點位濃度明顯變高且超標(biāo)，占標(biāo)率分別為126.94%和128%.現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)兩處點位停泊的船只較多，且船只裝卸活動較密集，周邊工業(yè)企業(yè)分布較多，船只產(chǎn)生的廢水對太浦河產(chǎn)生影響.R10-R17總體趨勢為下降.R11-R14集中分布于汾湖出口處，石油類污染物濃度呈現(xiàn)小幅度上升，其中R14點位石油類污染物占標(biāo)率為89.02%.R14-R17接近太浦河金澤水庫處，石油類污染物濃度逐漸下降.整體來看，碼頭周邊水域石油類污染物濃度高于加油站.R1-R17點位位于太浦河兩岸岸線1000m范圍內(nèi)，除R1點位外均直接占據(jù)河流濱岸帶空間.調(diào)查中發(fā)現(xiàn)沿線加油站、碼頭缺少環(huán)保、防污應(yīng)急設(shè)施.此外，由于太浦河為跨界河流，涉及江浙滬兩省一市，對沿線船舶、加油站以及碼頭的環(huán)境監(jiān)管力度不足.

加油站、碼頭空間聚類分析結(jié)果如圖7所示，將結(jié)果分為三大類：第一類為低污染風(fēng)險點位，分別為R1、R2、R3和R5點位，石油類濃度相較于其他點位濃度較低，主要分布在太浦河與京杭大運河交匯處上游;第二類為中等污染風(fēng)險點位，分別為R4、R6、R7、R8、R11、R12、R13、R14、R15、R16和R17點位，R4緊鄰京杭大運河與太浦河交匯處下游，其余點位主要位于太浦河中下游段;第三類為高污染風(fēng)險點位，分別為R9和R10，位于汾湖人湖口處，石油類濃度相對較高，超過水源地環(huán)境質(zhì)量要求，對水源地供水造成威脅.

3.4流動源對水源地石油類污染的影響

城市水源地流動風(fēng)險源主要包括船舶與車輛，其中船舶是內(nèi)河石油類污染的主要來源之一，也是城市水源地保護需要重點關(guān)注的污染源之一.太浦河各監(jiān)測點位船舶單位時間過境數(shù)量如圖8所示.梅堰大橋（T1）位于太浦河上游、京杭大運河西側(cè)，過境船只較少，單位時間內(nèi)最大船舶數(shù)量為0.27艘/h.汾湖大橋（T2）位于太浦河中下游，京杭大運河?xùn)|側(cè).與梅堰大橋相比，由于京杭大運河船只匯入，汾湖大橋的過境船舶增多，單位時間內(nèi)最大船舶數(shù)量為17.85艘/h.東蔡大橋（T3）位于太浦河下游，金澤水庫出水口下游，過境船舶頻次為18.12艘/h.太浦河上游段船舶流動源風(fēng)險相對較低，京杭大運河匯入后，船舶數(shù)量增加，突發(fā)石油類污染風(fēng)險也隨之增大.

同時對各監(jiān)測點位于11：00、13：00、15：00、17：00和19：00采集的水樣中石油類濃度進行監(jiān)測，結(jié)果如圖9a）所示，太浦河上游梅堰大橋處石油類濃度最低，在0.02mg/L附近上下波動，汾湖大橋和東蔡大橋的石油類濃度變化趨勢基本一致，汾湖大橋石油類濃度略高于東蔡大橋，11：00～15：00石油類濃度逐漸下降，15：00～19：00濃度逐漸上升.11：00～13：00、13：00～15：00、15：00～17：00和17：00～19：00這4個時段各監(jiān)測點位單位時間過境船舶數(shù)量如圖9b）所示，汾湖大橋點位和東蔡大橋點位變化單位時間過境船只數(shù)量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，梅堰大橋點位單位時間過境船只數(shù)量低于汾湖大橋點位和東蔡大橋點位.

將11：00～13：00、13：00～15：00、15：00～17：00和17：00～19：00各監(jiān)測點位單位時間船舶數(shù)量進行統(tǒng)計，與相對應(yīng)時段的水樣石油類濃度進行相關(guān)性分析（見表1），結(jié)果表明過境船舶數(shù)量與斷面石油類濃度具有顯著正相關(guān)性，太浦河航運對水源地石油類污染產(chǎn)生影響.

4太浦河石油類污染防范對策探討

4.1加強水源地船舶、加油站和碼頭的環(huán)境監(jiān)管

太浦河作為跨界水源地，同時兼具航運、泄洪等多項功能，岸線開發(fā)利用程度較高，應(yīng)加強對太浦河沿線加油站、碼頭等固定源的監(jiān)管工作，特別是位于汾湖入口處的高風(fēng)險污染源，并按照《碼頭生產(chǎn)溢油應(yīng)急預(yù)案》等要求對碼頭、加油站安裝環(huán)保、防污應(yīng)急設(shè)施，根據(jù)《太湖流域管理條例》對太浦河沿線違規(guī)建設(shè)的加油站、碼頭布局進行調(diào)整.執(zhí)法部門應(yīng)依照《船舶污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3552-2018）等要求，對船舶污染排放、處理設(shè)備進行檢查，對不合規(guī)的船舶予以處罰.推廣船舶信息化建設(shè)，在船舶上安裝GPS定位系統(tǒng)，實施動態(tài)監(jiān)控，在太浦河主要斷面建立航道視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對進入水源保護區(qū)的船舶，特別是?；愤\輸船舶，加大監(jiān)管力度.

4.2構(gòu)建石油類污染預(yù)警信息體系

上海、浙江、江蘇各區(qū)域應(yīng)聯(lián)合構(gòu)建覆蓋太浦河及其支流的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，并搭建有效的信息共享平臺，實現(xiàn)對太浦河統(tǒng)一的管理與保護.流域機構(gòu)協(xié)同各利益相關(guān)方共同制定多方聯(lián)動的石油類污染預(yù)警方案，并結(jié)合太浦河水源地石油類污染時空分布特征，著重關(guān)注太浦河非汛期以及蘆墟大橋等點位突發(fā)船舶溢油事故的預(yù)警，在突發(fā)石油污染事件發(fā)生時，應(yīng)及時向太湖流域管理局以及相關(guān)省市海事、環(huán)保、水務(wù)機構(gòu)通報，及時做好應(yīng)急工作.

4.3建立石油類污染應(yīng)急聯(lián)動機制

為快速有效地應(yīng)對太浦河石油類污染突發(fā)環(huán)境事故，應(yīng)建立以流域機構(gòu)為主導(dǎo)的聯(lián)合調(diào)度機制，通過增大太浦閘下泄流量，沿線支流閘門協(xié)同調(diào)度，預(yù)防突發(fā)石油類污染事件對水源地取水安全的影響.為防止石油類污染物質(zhì)對水庫供水安全產(chǎn)生影響，水庫應(yīng)在取水口處裝備攔油網(wǎng)等設(shè)施以隔離石油類污染物，后續(xù)的處理工藝中也應(yīng)加強對石油類污染物的關(guān)注.針對突發(fā)石油類污染事件，金澤水庫應(yīng)提前制定專項應(yīng)急取水方案，在污染預(yù)警發(fā)出后，水庫應(yīng)提前做好蓄水準(zhǔn)備，以保證供水.如圖10所示.

5結(jié)論與建議

本文通過對太浦河水源地沿程水質(zhì)聚類分析探討石油類污染時空分布特征，并對太浦河加油站、碼頭固定源以及船舶流動源的環(huán)境影響分析，提出太浦河石油類污染防范對策.主要結(jié)論如下.

（1）2017年10月-2018年9月間，太浦河沿程太浦閘（S1）、平望大橋（S2）、黎里東大橋（S3）等9處監(jiān)測點位石油類濃度平均超標(biāo)率達62.96%.流域源石油類污染對太浦河水源地影響較小，東太湖來水中石油類物質(zhì)濃度較低，京杭大運河匯入后石油類濃度逐漸上升，從黎里東大橋起石油類濃度出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，入庫后各監(jiān)測點位均處于超標(biāo)狀態(tài).空間上，太浦河石油類污染類型大致為三類：第一類位于太浦河上中游，因承接?xùn)|太湖來水，石油類濃度相對較低;第二類位于太浦河中下游，受京杭大運河等支流來水的影響，石油類濃度處于超標(biāo)狀態(tài);第三類為金澤水庫內(nèi)，處于超標(biāo)狀態(tài)，濃度略有降低.時間上，太浦河石油類污染類型大致為兩類，且和太浦河汛期、非汛期時間相吻合，非汛期石油類濃度高于汛期.

（2）太浦河干流固定污染源中，高污染風(fēng)險點位主要位于汾湖人湖口處，石油類濃度最高，對太浦河干流水質(zhì)影響最大;低污染風(fēng)險點位主要分布在太浦河與京杭大運河交匯處上游;中等污染風(fēng)險點位主要位于太浦河中下游段，且碼頭石油類污染貢獻要高于加油站.

太浦河流動風(fēng)險源主要集中在中下游段，且過境船只數(shù)量對干流石油類濃度具有顯著影響，太浦河上游、京杭大運河西側(cè)過境船只量較少，單位時間過境船舶量為0.27艘/h.太浦河中下游段、京杭大運河?xùn)|側(cè)過境船舶量較大，單位時間過境船舶量最大為東蔡大橋，為18.12艘/h.

（3）從“監(jiān)管-預(yù)警-應(yīng)急”的視角提出太浦河水源地石油類污染防范對策，源頭應(yīng)加強加油站、碼頭以及船舶等污染源的環(huán)境監(jiān)管;過程中應(yīng)加強流域機構(gòu)與利益相關(guān)方的協(xié)作，推動流域水環(huán)境信息共享，提高太浦河水源地污染預(yù)警水平;末端應(yīng)提升金澤水庫應(yīng)急防控功能以及流域水資源調(diào)度功能，保證太浦河水源地供水安全.

（4）由于太浦河兩岸支流眾多，且金澤水庫建成運營時間較短，相關(guān)資料數(shù)據(jù)積累有限，對支流來水水質(zhì)變化過程以及支流沿線污染源分析有待進一步深化.受制于財力、人力因素，對太浦河沿線固定源調(diào)查、石油類濃度檢測頻次有局限，今后需要增加采樣頻次，深化固定源對太浦河石油類污染影響研究.