青島市水源主要污染物調查評價及環(huán)境風險分析

孫楠思，李若溪

(1.青島市水文中心，山東 青島 266071； 2.中科院海洋研究所，山東 青島 266071)

青島位于山東半島東南部黃海之濱，全市面積11 282 km2。青島河流眾多，主要分為大沽河、北膠萊河和沿海河流這三大河系。大沽河是膠東半島最大的河流，干流全長199 km，流域面積6 205 km2，年平均徑流量4.34億m3；萊西產芝水庫是膠東最大的水庫，庫容3.798億m3；西海岸陡崖子水庫是開發(fā)區(qū)等地區(qū)重要的飲用水源[1]。眾所周知，青島是嚴重缺水的北方城市之一，工業(yè)和農業(yè)以及生活方面的用水需求量極大。水資源容易受到氣候變化的影響，尤其是降水。自2010年以來，山東一直遭受干旱。2011—2015年，青島的水資源從20.93億m3急劇減少達到6.85億m3。然而，青島的用水量近年來變化不大，仍為9億m3。缺水是青島市的基本情況，也是制約青島經濟和社會發(fā)展的重要因素。水源污染是導致缺水的一個重要原因，對于水污染的分析調查有利于進一步改善對污水的治理，減少水污染。當前水污染形勢是青島市全體市民關注的焦點，而目前對于青島市水污染的系統(tǒng)調查研究還比較少。因此，本文通過對青島市12個城鎮(zhèn)工業(yè)排污點以及35座水庫污水排放情況的研究是十分有必要的，可為水庫污染控制、改善水質、管理水庫等提供依據，也可為水資源環(huán)境治理提供參考。

1 調查內容與結果分析

1.1 調查方法

主要污染物入河量核算內容包括2部分：①對點污染源入河量進行調查核算；②對重要河、庫(湖)水質造成影響的面污染源入河量進行調查估算。

點源污染物入河量調查分析以水功能區(qū)套縣為基本單元，以2020年核查的青島市12處城鎮(zhèn)生活和工業(yè)入河排污口為主，調查統(tǒng)計現(xiàn)狀年廢污水入河量；依據有關調查和監(jiān)測數據成果，分析計算主要點源污染物入河量；面源污染物入河量調查選擇《山東省水資源調查評價技術細則》中確定的13座水庫[2]和《青島市水功能區(qū)劃》《青島市飲用水水源保護區(qū)劃》中涉及的其他22座飲用水源水庫[3-4]，共35座水庫作為調查單元，按農村生活、農田、分散式畜禽養(yǎng)殖和城鎮(zhèn)地表徑流4個方面測算面源污染物入河量。

1.2 調查結果及分析

1.2.1 點源污染物入河量

根據2020年各排污口監(jiān)測數據可知，2020年12座入河排污口年污水排放量為20 508萬m3，12座排污口的具體排污量見表1，數據都來自于實測水質檢測。根據排污量和排污年均入河濃度來計算年入河量。按下式估算主要污染物入河量：

W排=10-6×Q排×C排

式中，W排為某種污染物的年入河量；Q排為廢污水年入河量；C排為某種污染物的年均入河濃度。

計算得出青島市12座排污口COD年入河量為6 075.44 t；氨氮年入河量為163.73 t；BOD5年入河量為1 549.22 t；總磷年入河量為63.14 t；總氮年入河量為3 097.27 t；揮發(fā)酚年入河量為0.62 t。

各入河排污口污染物排放濃度及污染物入河量計算成果見表1。

表1 青島市點源污染物入河量排放量統(tǒng)計及計算結果Tab.1 Statistics and calculation results of point source pollutant discharge into the river in Qingdao city

1.2.2 點入河污染物排放量合理性檢驗

點污染入河量的情況與地區(qū)污水產生總量、經濟狀況、污水處理水平、產業(yè)類型相關，同時和政府監(jiān)管強度、企業(yè)重視程度相關。根據各區(qū)市用水量和污水處理廠規(guī)模,復核污水排放量的合理性。各個排污點的用水量、排污量以及污染入河量應該在一個合理的范圍內，因此有必要分析排放量是否合理。此外，對污染入河排放量的合理性進行檢驗有利于相關單位進一步優(yōu)化治理水污染。青島市各區(qū)域年用水量、年最大污水處理量和年污水排放量如圖1所示。

圖1 青島市各區(qū)域年用水量、年最大污水處理量和年污水排放量Fig.1 Water consumption maximum sewage treatment volume and sewage discharge volume in each area of Qingdao

(1)城陽區(qū)年用水總量為8 540萬m3，設計年最大污水處理能力為11 315萬m3，廢污水排放量為6 410萬m3，占用水總量的75.1%，占年最大污水處理能力的56.7%，污水排放量在合理范圍內。

(2)西海岸新區(qū)年用水總量16 458萬m3，膠南污水處理廠設計年最大污水處理能力為1 095萬m3，廢污水排放量458萬m3，占用水總量的2.8%，占年最大污水處理能力的41.8%。由于西海岸新區(qū)內污水處理廠僅膠南污水處理廠設置了入河排污口，其他污水處理廠出水排污口入?；蛘呋赜?，所以西海岸新區(qū)污水入河量比例較小。

(3)即墨區(qū)年用水總量7 021萬m3，設計年最大污水處理能力為6 570萬m3，廢污水排放量2 969萬m3，占用水總量的42.3%，占年最大污水處理能力的45.2%。由于部分村鎮(zhèn)污水目前無法集中處理，污水處理廠進水主要為即墨城區(qū)范圍內污水。

(4)膠州市年用水總量6 283萬m3，設計年最大污水處理能力為4 380萬m3，廢污水排放量3 429萬m3，占用水總量的54.6%，占年最大污水處理能力的78.3%。由于部分村鎮(zhèn)污水目前無法集中處理，污水處理廠進水主要為膠州城區(qū)范圍內污水。

(5)平度市年用水總量14 195萬m3，設計年最大污水處理能力為4 015萬m3，廢污水排放量3 553萬m3，占用水總量的25.0%，占年最大污水處理能力的88.5%。由于平度市村鎮(zhèn)面積較大，大部分村鎮(zhèn)污水目前無法集中處理，平度市污水處理廠污水集中處理率相對較低，污水處理廠進水主要為平度城區(qū)范圍內污水。

(6)萊西市年用水總量6 400萬m3，設計年最大污水處理能力為4 380萬m3，廢污水排放量3 689萬m3，占用水總量的 57.6%，占年最大污水處理能力的84.2%。由于部分村鎮(zhèn)污水目前無法集中處理，污水處理廠進水主要為萊西城區(qū)和姜山鎮(zhèn)范圍內污水。

通過以上分析可知，各區(qū)域污水處理廠污水排放量與區(qū)域用水量、污水處理廠規(guī)模正向相關，無明顯偏離實際數據，污水排放量成果基本合理。

1.2.3 面源主要污染物

面污染源也稱為非點源，指在較大范圍內，溶解性或固體污染物在降雨徑流的作用下，通過地表或地下徑流進入受納水體，從而造成的水體污染[5]。根據青島市水資源調查評價要求，青島市面源調查選擇了35座水庫，按農村生活、農田、分散式畜禽養(yǎng)殖和城鎮(zhèn)地表徑流測算面源污染物入河量。

農村生活污染調查主要包括農村生活用水供應情況、農村居民人數、人均用水量等指標，各水庫流域人口根據各區(qū)市統(tǒng)計年鑒數據計算，人均用水量指標是指《青島市水資源綜合規(guī)劃》(修訂)中各區(qū)市人均用水量[6]。農村污水產生量采用人均生產污水計算法和人均污染系數法計算。農村家庭污染面源系數是指農村人口每天人均產生的污水量和污染物量。農村家庭污染物排放因子是農村人均每天向野外排放的生活污水和污染物的量。

為調查估算化肥農藥施用量和流水量，首先要調查每個流域的耕地面積，并根據統(tǒng)計數據估算每個流域的耕地面積。關于農田面源污染入河量的調查主要包括化肥、農藥施用量。

分散式畜禽養(yǎng)殖污染主要調查流域內豬、奶牛、肉牛、羊、蛋雞、肉雞的數量，根據各區(qū)市2016年年鑒統(tǒng)計數據估算。 畜禽養(yǎng)殖污染生產因子按《第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產排污系數手冊》估算[7]。

城鎮(zhèn)地表徑流面源污染主要調查流域內城鎮(zhèn)的土地利用情況和城鎮(zhèn)徑流的污染物平均濃度。流域內的城鎮(zhèn)面積根據地形圖資料量算；流域年徑流量根據具體區(qū)域年徑流深計算求得；徑流污染物平均濃度參照《青島市區(qū)域水功能區(qū)水質監(jiān)測報告》中監(jiān)測成果，無資料區(qū)域參照周邊鄰近流域資料。

經統(tǒng)計，由表2可知，青島市面污染物各類型產量中，計算得35座水庫COD年入河量為52 110.9 t/a；氨氮年入河量為1 034.05 t/a；總磷年入河量為1 028.2 t/a；總氨年入河量為6 437.8 t/a。COD、總氨和總磷主要來自于分散式畜禽養(yǎng)殖污染物，所占百分比分別為86.03%、64.12%、50.47%。其中，總磷的另1個來源是農田肥料和農藥流失污染，占比41.99%。氨氮主要來源于農村生活污染物，占比高達84.74%。由此可見，青島市水庫面污染1個主要的來源是分散式畜禽養(yǎng)殖污染物，其次為農村生活污染、農田肥料和農藥流失污染物，相比之下，城市地表徑流污染物占比十分低。

表2 青島水源面污染入河量Tab.2 The amount of water surface pollution into the river in Qingdao

2 環(huán)境風險分析

根據青島市各區(qū)域點污染和面污染入河量的總污染量來看，污染量最高的3個行政區(qū)為萊西市、平度市、膠州市，分別占全市污染總量的33%、28%和16%，如圖2所示。當污染量占比高于15%時，認為該區(qū)域具有一定的環(huán)境風險，可能會造成以下負面影響。

圖2 青島市各區(qū)域污染量分布Fig.2 Distribution of pollution in each area of Qingdao

(1)污水處理不合理導致污染物進入水流體系，水源污染問題將直接影響城鄉(xiāng)居民的飲用水安全。衛(wèi)生部的調查數據顯示，我國64.4%的人口飲用非合格水。水源地污染引起的社會問題相當突出，出現(xiàn)了當地群眾飲水難的問題。

(2)水源污染對工農業(yè)生產具有極其負面的影響。伴隨著工農業(yè)的快速發(fā)展，對于水資源的需求量日益提高，工農業(yè)用水量急劇攀升，水資源短缺矛盾日漸緊張。然而，工農業(yè)的發(fā)展、生活用水量的提升導致水污染問題嚴重，水資源短缺矛盾日益銳化。水資源的短缺導致工農業(yè)的發(fā)展受到嚴重影響，部分地區(qū)甚至用污水灌溉農作物，污水導致土地污染，同時也導致作物被污染無法食用。水污染對漁業(yè)也產生了嚴重影響，污染嚴重的部分區(qū)域已經沒有魚和蝦的蹤影。

(3)水體污染對人類健康產生嚴重威脅。處理不當的排污造成水源污染，污染嚴重區(qū)域影響人們飲水安全，污水灌溉導致附近水域、土地、農牧漁產品污染，生態(tài)環(huán)境遭受破壞(圖3(a))。水體污染對人體健康已構成了威脅，據一些地區(qū)居民健康普查結果，污染區(qū)居民的腸道疾病率、癌癥發(fā)病率及嬰兒先天性畸變、畸胎的發(fā)生率均比對照區(qū)有明顯的增高[8-9]。

(4)水污染會嚴重影響環(huán)境。污染物進入河流、湖泊、地下水等水體后，其含量超過水體的自然凈化能力，水體的水質和水質的物理、化學性質會改變生物群落組成，從而降低水體的使用價值和使用功能。水污染會導致水體的富營養(yǎng)化(圖3(b))，例如水中含有過多的磷等，導致水中的藻類瘋狂生長，廣生藻類在水面上越長越厚，有些被壓在水面下，很難看到陽光而死亡。

圖3 水源污染造成魚類死亡和水體富營養(yǎng)化造成藻類瘋長Fig.3 Water pollution causes fish deaths and water eutrophication causes algae to grow wildly

3 治理措施和方案

水生態(tài)治理一直是環(huán)境治理的重點，采取了積極的治理措施和方案，治理措施如下。

(1)優(yōu)先發(fā)展生態(tài)農業(yè)推進綠色無機肥種植，培育綠色無公害農產品。 應該鼓勵減少使用殺蟲劑，推廣人工除草，同時加快發(fā)展高產和抗蟲作物，減少農藥和除草劑的使用。 根據特點農作物，可以種植合適的果樹。

(2)“五水治理”戰(zhàn)略是一項重大戰(zhàn)略解決水資源和水污染問題的解決方案。 五水共同處理是指污水處理、防洪、排水、供水保護、節(jié)約用水，統(tǒng)籌協(xié)調5個方面，處理水污染等問題。

(3)加強企業(yè)污水處理。對高污染、高耗能企業(yè)進行嚴格檢查，采用原址環(huán)保，對部分水污染嚴重的行業(yè)和企業(yè)開展整治活動。 搬遷場地遠離水源，淘汰落后產能和不達標排放全面整頓，改善企業(yè)水污染問題，對違規(guī)企業(yè)實施嚴厲處罰，引導企業(yè)向綠色生態(tài)轉型。

(4)建立完善的城市水污染治理設施。要以政府為主導，加快完善城市建設污水處理設施。 以政府投資為主、民間為輔資金，將加快污水處理設施的配置，不斷提高城市污水收集率和處理率。加快污水處理設施及配套管網建設，不斷提高再利用，實現(xiàn)城市污水處理的既定目標。

(5)加強水資源保護教育，開展全民環(huán)境教育，加強生態(tài)文明建設，提高城市居民的環(huán)保意識，宣傳水資源的重要作用，增強居民參與水資源污染防治的責任感，如沿河設置警示牌，保護水資源，呼吁保護水質。還應鼓勵居民參與城市水污染源的監(jiān)管，調動人民群眾保護水環(huán)境的積極性，共同履行水資源保護監(jiān)督職責。

4 結論

通過對青島市12處城鎮(zhèn)點污染入河量以及排污合理性檢驗分析，表明青島市各區(qū)域排污量基本合理，但是部分村鎮(zhèn)污水目前無法集中處理，存在污染水源的可能性，需加強污水處理治理。青島市范圍35座水庫的面污染主要入河量數據分析表明，分散式畜禽養(yǎng)殖污染是面污染重要來源，因此加強對養(yǎng)殖排污的集中處理，對減少水源面污染起著關鍵影響。此外，水源污染對居民的飲用水安全、工農業(yè)生產、人民群眾健康、環(huán)境造成負面影響。