區(qū)域水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀分析與綜合治理措施探析

謝 巍

(中煤科工重慶設計研究院(集團)有限公司，重慶 400016)

人口數(shù)量的持續(xù)增加導致環(huán)境污染問題日益嚴重，現(xiàn)階段已經成為阻礙社會經濟發(fā)展的重要因素[1-2]。水生態(tài)環(huán)境由軟環(huán)境和硬環(huán)境2個部分組成的。其中，軟環(huán)境主要包含人為環(huán)境以及法制等，硬環(huán)境主要包含森林以及氣候等自然地理條件[3-4]。以下重點針對區(qū)域水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀分析與綜合治理措施進行探析，以期為我國目前的區(qū)域水生態(tài)管理工作提供相關的理論支持。

1 區(qū)域水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀分析和評價

1.1 現(xiàn)狀分析

社會經濟的迅猛發(fā)展以及人口數(shù)量的飛速增加，使得水環(huán)境面臨的問題日益嚴重，重點體現(xiàn)在以下方面：①生態(tài)用水量和農田灌溉面積的增加，使得水資源可利用量少，水資源短缺問題嚴重；②隨著工業(yè)化進程的加快，工業(yè)廢水的排放對水環(huán)境造成的影響較大，且近岸海水污起來也較為嚴重染；③南北水資源分布不均衡。

工業(yè)用水排放造成水資源污染和城鎮(zhèn)地表徑流污染分別如圖1和圖2所示。水資源和社會環(huán)境、經濟以及人口等均存在密切的關聯(lián)，通過社會管理、環(huán)境以及經濟等共同組建一體化系統(tǒng)[5-6]。目前，我國區(qū)域水生態(tài)環(huán)境面臨最主要的問題就是隨著經濟的粗放式發(fā)展，大部分公司和企業(yè)對經濟效益的追求遠遠超過了生態(tài)效益和環(huán)境效益，促使我國的環(huán)境污染問題越來越嚴重。尤其是印刷以及化工等重污染企業(yè)，加快了產業(yè)結構不合理問題的發(fā)展速度[7-8]。相比于發(fā)達國家，我國工業(yè)對水資源的需求量日益增加，相同單位和企業(yè)對于水資源所形成的污染問題也明顯高于國外的其他公司。雖然我國大部分工業(yè)企業(yè)開始實施廢水利用，且利用率高達45%以上。但是與其他發(fā)達國家相比，工業(yè)廢水重復利用率仍然偏低。隨著我國人口數(shù)量的持續(xù)增加，我國各個城市的污水平均處理率僅為52%，剩余未進行處理的污水會直接排放到自然水體中。由于大部分城市的污水治理費用較少，導致城市的污水處理效果并不明顯，同時也加劇了水環(huán)境污染問題。

圖1 工業(yè)用水排放造成水資源污染Fig.1 Industrial water discharge causes water resource pollution

圖2 城鎮(zhèn)地表徑流污染Fig.2 Urban surface runoff pollution

1.2 水生態(tài)環(huán)境質量評價

為了更加客觀地評價水生態(tài)環(huán)境水質狀況，將各個監(jiān)測點分別設置在不同的位置，需要對各種水體進行過濾處理，同時判定是否達到過濾的目的。監(jiān)測時間為每年的汛期和非汛期2個時間段，主要通過比較的方式精準描述研究區(qū)域內的水體質量。

為了有效降低評價誤差，使水質評價結果更加準確，針對各個監(jiān)測點選取3個水樣，計算3個水樣的平均值，將其作為測試的基礎數(shù)據(jù)[9-10]。結合我國相關標準，所選取的測試指標主要有溶解氧(DO)、化學需氧量(CODCr)和氨氮(NH3-N)等，數(shù)據(jù)主要由水生態(tài)環(huán)境管理局工作人員提供。區(qū)域的水生態(tài)環(huán)境受到各種不同因素的影響，以下需要針對研究區(qū)域各類型水體的污染程度和水質級別進行評價和分析?，F(xiàn)階段進行水質評價的方式有很多種，其中使用比較廣泛的有單子指數(shù)法和污染指數(shù)法[11-12]。為了得到更加精準的評價結果，精準描述水體的變化趨勢以及污染程度等，促使評價結果更加科學合理，采用上述2種方式進行評價。通過所使用的綜合水質指數(shù)中參考的標準設定污染指標的參考值(均來自國家設定的標準)，將其劃分為5個不同的等級，具體見表1。

表1 不同評價指標標準值Tab.1 Standard values of different evaluation indexes mg/L

單因子水質標識指數(shù)Pi的具體表達式如式(1)所示：

Pi=X1X2X3

(1)

式中，X1為水質類別；X2為水質監(jiān)測數(shù)據(jù)在類水質變化區(qū)間所代表的位置[13-15]，X2取值主要取決于相關的水質衡量標準，具體組成結構如圖3所示；X3為水質類別是否次于水環(huán)境功能區(qū)標準類別的判定結果。

圖3 X2的結構Fig.3 Structure of X2

(1)當水質優(yōu)于Ⅴ類水的上限值時，則非溶解氧指標可以表示為：

(2)

式中，ρi為第i項指標的實際測量值；ρik上和ρik下分別為第i項指標的第k類水質間質量濃度的上限值和下限值。

由于DO的質量濃度會隨著水質類別數(shù)量的增加而降低，和其他指標的計算存在明顯的差異[16]，具體的計算式為：

(3)

式中，ρDO為DO的實際測量值；ρDOK上和ρDOK下分別為第k類水質區(qū)間質量的上、下限值。

(2)當水質劣于或者等于Ⅴ類水上限值時，針對非溶解氧指標中的X1和X2而言，具體的指標確定計算式為：

(4)

針對DO指標而言，指標X1和X2可以表示為以下形式：

(5)

式中，m為修正系數(shù)，通常取值為4。

X3的取值標準表示為以下形式：①當所處水質級別明顯高于設定標準時，設定X3的取值為0；②當所處水質級別未能達到規(guī)定的標準時，此時X2的取值為0時，則有：X3=X1-f-1。其中，f為水功能區(qū)類別標準[17-18]。

綜合水質標識指數(shù)WQI是由不同的單子水質標識指數(shù)共同組成，具體的表達形式：

WQI=X1.X2X3X4

(6)

式中，X1.X2為各個類型監(jiān)測指標中單因子水質標識指數(shù)總和的平均值，具體如式(7)所示：

(7)

式中，P1和P2為單因子水質標識指數(shù)。

X4的取值可劃分為以下形式：①綜合水質級別高于設定標準時，則X4的取值為0；②綜合水質級別明顯低于設定標準時，設定X2的取值不為0，則有X4=X1-f；③綜合水質級別明顯低于水體功能區(qū)標準時[19-20]，設定X2的取值不為0，則具體的計算式為X4=X1-f-1。

綜合水質的類別劃分具體見表2。

表2 綜合水質評價級別標準Tab.2 Standard for grade of comprehensive water quality evaluation

對照水體功能區(qū)類別標準，水體中水質健康等級劃分見表3。

表3 水質定性評價依據(jù)Tab.3 Basis for qualitative evaluation of water quality

針對水庫各個斷面在一定時間內的水質情況結果，可以劃分為以下幾種情況，分別為：

①基本不變：

(8)

②輕微變化：

(9)

③顯著變化：

(10)

1.3 評價結果與分析

將待研究區(qū)域2020年汛期濕地進口的氨氮為例進行計算，測試指標的實際值為0.25 mg/L，主要位于Ⅰ類和Ⅱ類之間。通過相關的推導公式，能夠精準計算出監(jiān)測指標的單因子水質標識指數(shù)，匯總結果見表4和表5。以2020年汛期濕地進出口進行計算，根據(jù)表4和表5中的測試數(shù)據(jù)，將2020年的水質數(shù)據(jù)進行匯總分析，獲取的結果，見表6。

表4 研究區(qū)水質標識指數(shù)變化Tab.4 Change of water quality identification index in study area

表5 研究區(qū)域汛期監(jiān)測指標單子水質標識指數(shù)變化Tab.5 Change of water quality index in flood season monitoring index was studied

表6 不同斷面綜合水質標識指數(shù)和水質級別匯總Tab.6 Comprehensive water quality identification index and water quality grade of different sections were summarized

由表6中的數(shù)據(jù)能夠看出，研究區(qū)域濕地在汛期進口斷水面的水全部需要通過相關設備進行凈化以及過濾等相關操作，但是整體的綜合指數(shù)明顯更低一些，由此可見出口斷面的水質得到有效改善。在非汛期期間，由于無法得到來自降水徑流的供給，尤其是大部分植物開始進入枯萎期，導致最終的濕地凈化效果并不顯著。

將研究區(qū)域2020年汛期濕地口作為研究對象進行計算，得到綜合水質定性評價結果，見表7。由表7分析結果來看，在2020年整體水質一直處于良好的狀態(tài)，綜合水平逐漸呈上升趨勢。

表7 綜合水質定性評價結果Tab.7 Qualitative evaluation results of comprehensive water quality

1.4 區(qū)域水生態(tài)環(huán)境問題分析

分析水質評價結果可知，目前區(qū)域水生態(tài)環(huán)境主要存在以下幾方面的問題。

(1)研究區(qū)域大量的污染物主要是TP和TN，由于研究區(qū)域內含有大量的植物，尤其是水生植物，當植物發(fā)生腐蝕時，會釋放含有氮的物質，同時水底深處的植物也會釋放含有磷的物質，磷通過水循環(huán)過程會自動進入水底深度，成為水體營養(yǎng)化的一個重要來源。所以，加強水生植物的管理具有十分重要的意義。尤其是針對過度生長的植物，需要全面進行收割或者打撈，防止植物因體積過大釋放更多的TP和PN，防止污染加劇。同時，還需要全面加強水生植物的資源化建設，促使整體經濟價值增加，降低打撈和收割的費用。

(2)研究區(qū)域在2020年濕地汛期和非汛期的綜合水質標識指數(shù)變化幅度較小，說明研究區(qū)域的污水凈化處理目前達到飽和狀態(tài)，效果并不顯著。所以，需要加強濕地內植物的凈化和處理工作，同時采取相關技術措施的布設和水生植物的管理，達到對上游水體凈化的目的，全面提高濕地的利用率，進而組建更加完善的生態(tài)系統(tǒng)。

2 區(qū)域水生態(tài)環(huán)境綜合治理措施

針對區(qū)域資源豐富以及環(huán)境承載能力以及相關功能，主要通過布局集中以及產業(yè)聚集等相關發(fā)展原則，制定對應的區(qū)域水生態(tài)環(huán)境綜合治理措施。

2.1 開展流域綜合治理，同時加強環(huán)境監(jiān)管

(1)加快各地區(qū)生活污水處理設施建設。應進一步完善水資源保護考核體系，同時推進各個地區(qū)污水處理廠和管網(wǎng)的建設，在提高污水處理廠的工作效率的同時，確保污水處理廠得到有效發(fā)揮。此外，針對截污管網(wǎng)未安裝的區(qū)域，需要建立小型污水池，避免污水的直接排放，從而加強對地區(qū)生活污水的處理。小型生活污水處理池如圖4所示。生活區(qū)污水治理前后對比如圖5所示。

圖4 小型生活污水處理池Fig.4 Small domestic sewage treatment tank

圖5 生活區(qū)污水治理前后對比Fig.5 Before and after sewage treatment in living areas

(2)全面加強農業(yè)污染控制。加強各個村落內部居民的水體保護宣傳工作，提高居民環(huán)境保護意識。同時，強化農業(yè)清潔操作，積極推動農業(yè)建設以及清潔生產技術，呼吁農民合理使用農藥和化肥，從源頭上保證農業(yè)污染得到有效控制。

(3)加強工業(yè)污水治理和監(jiān)管工作。應全面推進企業(yè)的水體清潔工作，加大企業(yè)的水體污染治理力度，減少污染物的排放。針對未能達標的企業(yè)，主要通過關?；蛘呒夹g改造等措施進行產業(yè)全面升級，降低環(huán)境污染。在這一過程中，還應加強對工業(yè)企業(yè)排污的監(jiān)管力度，從源頭處控制工業(yè)廢水對水環(huán)境的污染。

2.2 全力開展飲用水資源保護

(1)嚴格落實水資源保護的法律法規(guī)及相關制度，切實保護飲用水源保護區(qū)環(huán)境，有效實現(xiàn)飲用水水源的治理工作，構建和完善水源地補償機制。在核心區(qū)域內封山建林，有效提升水資源的涵養(yǎng)能力。

(2)加強企業(yè)內重金屬污染治理。利用先進的處理技術，從源頭落實好重金屬污染的治理工作。同時，還應加強對各河流流域的重金屬污染整治，依法懲處不符合排污條件的企業(yè)。

2.3 加強水生態(tài)環(huán)境保護，全面提升環(huán)保能力

(1)組建立體式環(huán)保隊伍。環(huán)境保護是一項系統(tǒng)工程，需要各個部門積極地參與以及配合。在加強環(huán)境保護能力的同時，還需要增強環(huán)保技術水平以及綜合管理能力。加強水生態(tài)環(huán)境保護前后對比如圖6所示。

圖6 加強水生態(tài)環(huán)境保護前后對比Fig.6 Strengthen water ecological environment protection before and after comparison

(2)組建完善的環(huán)境管理體制。全面提升企業(yè)環(huán)保意識，落實企業(yè)環(huán)保部門的主體責任，同時明確各個部門的環(huán)境管理機制，進一步加強環(huán)保建設，有效實現(xiàn)環(huán)保工作重心下移。

3 結語

研究重點針對區(qū)域水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀展開了分析，評價不同水體的水質。然后結合評價結果制訂了對應的治理措施。研究認為，應全面加強各個區(qū)域內環(huán)保人才隊伍的管理和建設工作，同時將水體環(huán)境保護工作作為我國發(fā)展的重中之重。