社河流域污染物來源解析及對(duì)策分析

關(guān)倩 劉嵐昕 朱悅

（1.遼寧大學(xué)環(huán)境學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110000；2.遼寧省生態(tài)環(huán)境保護(hù)科技中心，遼寧沈陽(yáng) 110161）

1 引言

社河為渾河左側(cè)一級(jí)支流，流域面積462.42 km2，河長(zhǎng)53.95 km，屬于山區(qū)性河流，流域內(nèi)山地面積大，占全流域面積的80%［1］。社河發(fā)源于撫順縣后安鎮(zhèn)，自東南向西北流經(jīng)后安、上馬兩鎮(zhèn)境內(nèi)，于上馬鎮(zhèn)注入渾河干流上的大伙房水庫(kù)。由于社河是大伙房水庫(kù)上游3條主要入庫(kù)河流之一，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類。為了保護(hù)、提升大伙房水庫(kù)水質(zhì)，保障用水安全，開展社河流域污染源調(diào)查，對(duì)流域內(nèi)污染源信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出污染源的來源、分布、排放方式以及排放強(qiáng)度，并在污染源分析基礎(chǔ)上提出相應(yīng)治理對(duì)策，為以社河流域?yàn)榇淼男×饔蛭廴局卫硖峁┘夹g(shù)支撐。

2 社河流域水質(zhì)

為了研究社河流域水質(zhì)現(xiàn)狀，本研究對(duì)社河流域臺(tái)溝斷面水質(zhì)主要指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，2015—2018年監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1。

表1 2015—2018年社河流域臺(tái)溝斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) mg/L

社河流域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，2015—2018年氨氮、總磷、石油類、揮發(fā)酚、汞、鉛、化學(xué)需氧量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均能達(dá)到國(guó)家地表水Ⅱ類水質(zhì)要求，總氮超標(biāo)4～6倍。同時(shí)撫順市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，2011—2017年［2-3］大伙房水庫(kù)水質(zhì)主要污染物為總氮，水庫(kù)出口水質(zhì)總氮含量較高，是導(dǎo)致水庫(kù)水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵指標(biāo)。因此本研究以總氮為污染物對(duì)社河流域污染來源進(jìn)行分析。

3 社河流域水質(zhì)污染原因

3.1 點(diǎn)源污染

3.1.1 城鎮(zhèn)生活源

社河流域流經(jīng)后安鎮(zhèn)、上馬鎮(zhèn)，根據(jù)城鎮(zhèn)人口以及相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)污系數(shù)估算流域內(nèi)廢水排放總量以及污染物排放總量。2015—2018年社河流域人口統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 2015—2018年社河流域人口統(tǒng)計(jì) 人

社河流域內(nèi)有撫順縣后安鎮(zhèn)污水處理廠，處理級(jí)別為二級(jí)，主要處理城鎮(zhèn)生活廢水以及工業(yè)污水，屬于點(diǎn)源負(fù)荷。根據(jù)產(chǎn)污系數(shù)計(jì)算流域內(nèi)污水排放量以及污染物排放量。

（1）污水排放量計(jì)算

污水排放量計(jì)算公式為：

Q=q1×365×k×N1×10-3

式中，Q為生活污水排放總量，t；q1為城鎮(zhèn)人均生活用水量，取值參考撫順市水資源公報(bào)中撫順縣人均生活用水量，L/（人·d）；k為污水折污系數(shù)，根據(jù)《第二次全國(guó)污染源普查生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》確定折污系數(shù)為0.8；N1為城鎮(zhèn)人口數(shù)量，人。

（2）污染物排放量計(jì)算

污染物排放量計(jì)算公式為：

W1=K1×Q×10-6式中，W1為城鎮(zhèn)生活污染物直排量，t；K1為城鎮(zhèn)人均產(chǎn)污系數(shù)，mg/L。

W2=C×Q×10-6

式中，W2為污水處理廠生活污染物排放量，t；C為污水處理廠出水總氮濃度，mg/L。

其中，城鎮(zhèn)人均產(chǎn)污系數(shù)參照《第二次全國(guó)污染源普查 生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》取值，縣城總氮產(chǎn)生系數(shù)為37.2mg/L。通過計(jì)算，2015—2018年社河流域城鎮(zhèn)生活源污染物總氮排放量見表3。

表3 2015—2018年社河流域城鎮(zhèn)生活污水及污染物排放量 t

3.1.2 工業(yè)源

根據(jù)2015—2018年環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，社河流域內(nèi)企業(yè)較少且較為分散，主要工業(yè)企業(yè)為林業(yè)、礦業(yè)以及農(nóng)業(yè)加工企業(yè)。2016年前社河流域工業(yè)廢水或直接排放，或經(jīng)處理后用于農(nóng)業(yè)灌溉。2015—2018年工業(yè)污染物排放量按照環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表4。

表4 2015—2018年社河流域工業(yè)污染物排放量 t

3.2 面源污染

3.2.1 規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)污染物排放量

調(diào)查區(qū)域范圍內(nèi)不同規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的養(yǎng)殖量以及固廢、液肥產(chǎn)生量和利用量。2013—2018年規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的污染物全部還田利用，因此不考慮規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)排放量。

3.2.2 分散式畜禽養(yǎng)殖污染物排放量

調(diào)查區(qū)域范圍內(nèi)畜禽養(yǎng)殖數(shù)量并將非生豬養(yǎng)殖量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)豬數(shù)量，按照畜禽排泄系數(shù)及排泄源強(qiáng)計(jì)算污染物產(chǎn)生量。畜禽糞尿排泄系數(shù)及排泄源強(qiáng)見表5。

表5 畜禽糞尿排泄系數(shù)與排泄源強(qiáng)［4］

計(jì)算公式如下：

畜禽污染物排放量［4］＝畜禽的數(shù)量×畜禽污染物排泄系數(shù)×畜禽污染物排泄源強(qiáng)×污染物流失系數(shù)。2015—2018年計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 2015—2018年社河流域畜禽養(yǎng)殖數(shù)量及污染物排放量

3.2.3 農(nóng)業(yè)種植污染源

農(nóng)業(yè)種植污染是指農(nóng)田化肥流失導(dǎo)致的面源污染。根據(jù)農(nóng)田污染源排污系數(shù)與農(nóng)田面積計(jì)算污染物的排放量。利用Arc G is遙感解譯求得農(nóng)田以及林地面積，計(jì)算2015—2018年社河流域農(nóng)業(yè)種植污染物排放量，結(jié)果見表7。

表7 2015—2018年社河流域農(nóng)業(yè)種植污染物排放量t

3.2.4 農(nóng)村生活源

根據(jù)農(nóng)村人口以及相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)污系數(shù)估算社河流域內(nèi)農(nóng)村污染物排放量。計(jì)算公式如下：

W2=q2×N2×365×k×K2×10-9

式中，W2為農(nóng)村生活污染物排放總量，t；q2為農(nóng)村人均生活用水量，取值參考撫順市水資源公報(bào)中撫順縣人均生活用水量，L/（人·d）；N2為農(nóng)村人口數(shù)量，人；k為污水折污系數(shù)；K2為農(nóng)村人均產(chǎn)污系數(shù)，參照《第二次全國(guó)污染源普查 生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》取值，鎮(zhèn)區(qū)總氮產(chǎn)生系數(shù)為38.6mg/L。通過計(jì)算，2015—2018年社河流域農(nóng)村生活源污染物排放量見表8。

表8 2015—2018年社河流域農(nóng)村生活源污染物排放量 t

4 社河流域污染物分析結(jié)果

社河流域主要污染物為總氮，2015—2018年其綜合入河量見表9。

表9 2015—2018年社河流域污染物總排放量 t

面源、點(diǎn)源污染物占比對(duì)比見圖1。如圖1所示，2015—2018年社河流域面源污染為主要污染負(fù)荷，約占總負(fù)荷的97%。

圖1 2015—2018年社河流域面源、點(diǎn)源污染物占比對(duì)比

2015—2018年社河流域面源污染物貢獻(xiàn)率見圖2。由圖2可見，2015年面源污染中畜禽養(yǎng)殖源貢獻(xiàn)率最高，約占面源污染物排放的65%。

圖2 2015—2018年社河流域面源污染物貢獻(xiàn)率

“十二五”期間，社河流域內(nèi)持續(xù)開展了“農(nóng)村環(huán)境連片整治項(xiàng)目”，涵蓋飲用水水源保護(hù)、生活污水處理、畜禽養(yǎng)殖污染等內(nèi)容。項(xiàng)目開展后畜禽養(yǎng)殖數(shù)量下降，面源污染貢獻(xiàn)率發(fā)生變化。由圖2可見，畜禽養(yǎng)殖污染物貢獻(xiàn)率由2015年的65%下降至2018年的27%。

5 對(duì)策

社河流域主要污染物為總氮，污染物主要來源為畜禽養(yǎng)殖污染、生活面源污染以及農(nóng)業(yè)種植污染。針對(duì)社河流域總氮超標(biāo)、污水處理廠處理能力不足以及污染物主要來源等問題，提出如下對(duì)策。

5.1 控制總氮入河量

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中施用化肥會(huì)產(chǎn)生大量含氮物質(zhì)，入河后會(huì)造成總氮濃度的上升，進(jìn)入水體后較難控制。因此需要從源頭開始控制氮肥等化肥的使用。流域農(nóng)業(yè)行政部門應(yīng)當(dāng)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者科學(xué)、合理使用化肥和農(nóng)藥，推廣高效節(jié)肥施肥技術(shù)，減少盲目施肥行為，控制化肥、農(nóng)藥對(duì)水體的污染。同時(shí)加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖糞便資源化利用技術(shù)，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用。

5.2 提高城鎮(zhèn)污水處理廠處理能力

撫順縣后安鎮(zhèn)污水處理廠主要處理廢水為城鎮(zhèn)廢水和工業(yè)污水，污水處理級(jí)別為二級(jí)，處理方法為過濾分離，屬于物理處理法；污染物排放標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)B。需要對(duì)污水處理廠設(shè)施進(jìn)行改善，增加污水處理裝置，并對(duì)處理廠進(jìn)行提標(biāo)升級(jí)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施全部執(zhí)行［5］GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 加強(qiáng)畜禽養(yǎng)殖污染治理

散養(yǎng)畜禽排放的總氮是社河流域總氮的主要來源之一。可以從3個(gè)方面對(duì)污染物進(jìn)行控制：（1）源頭控制技術(shù)：糞便資源化、藥物減量化、墊料資源化；（2）過程阻控：利用土地滲濾處理系統(tǒng)減少污染物對(duì)土地的滲濾作用；（3）末端處理技術(shù)：利用氧化塘、沼氣發(fā)酵、序批式生物膜反應(yīng)器處理畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的污染物。同時(shí)也可采取優(yōu)惠、補(bǔ)貼等政策扶持，鼓勵(lì)、引導(dǎo)實(shí)行畜禽標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖。

5.4 農(nóng)村污水處理技術(shù)應(yīng)用

農(nóng)村生活較為分散，決定了農(nóng)村污水處理點(diǎn)多面廣?？衫蒙鷳B(tài)溝渠塘中的植物去除農(nóng)村污水中的總氮等污染物，也可在末端利用人工濕地污水處理技術(shù)，通過土壤過濾、植物吸收和微生物分解對(duì)污染物進(jìn)行去除。