遼河鐵嶺段污染物入河通量及支流污染物貢獻(xiàn)率分析

熊悅丁

(遼寧朝陽水文局，遼寧 朝陽 122000)

近幾年來，遼河鐵嶺段水質(zhì)持續(xù)好轉(zhuǎn)，但是在不同時(shí)間段也出現(xiàn)水質(zhì)超標(biāo)的現(xiàn)象，其主要污染源首先是入河排污口排放的污水；另外是以農(nóng)田徑流、畜禽糞便、農(nóng)村生活垃圾污染為主的面源污染[1]。目前，遼河鐵嶺段重要支流招蘇臺(tái)河、亮子河、萬泉河、寇河、凡河等河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)尚不穩(wěn)定，存在影響遼河水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)和鐵嶺市水環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)隱患，亟需對(duì)遼河鐵嶺段河流污染物入河量及其主要支流污染物來源及貢獻(xiàn)率進(jìn)行核算，從而制定相對(duì)應(yīng)的水環(huán)境保護(hù)措施[2]。通過篩選遼河鐵嶺段水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)來源，確定優(yōu)先治理的污染物和風(fēng)險(xiǎn)源，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污，全面消除劣Ⅴ類水體，穩(wěn)步提升優(yōu)良水體比例，打贏污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)提供技術(shù)支撐[3]。近些年來，對(duì)于入河污染物通量核算研究取得一些研究成果[4- 11]，這些污染物入河通量大都采用水環(huán)境數(shù)值模型對(duì)河流排污節(jié)點(diǎn)進(jìn)行污染物的通量計(jì)算，這種方法需要大量的數(shù)據(jù)作為模型支撐，操作程度較為復(fù)雜[12]。為簡化污染物入河通量核算方法，本文在國內(nèi)一些河流[12- 15]應(yīng)用較為成功的污染物通量概化方法，結(jié)合結(jié)合遼河鐵嶺段17個(gè)國、省控監(jiān)測(cè)斷面2016—2020年水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其年污染物入河通量及支流污染物貢獻(xiàn)率進(jìn)行核算。研究成果對(duì)于遼河鐵嶺段水環(huán)境治理和保護(hù)具有重要的參考價(jià)值，對(duì)其他地區(qū)河流污染物入河通量核算也具有借鑒意義。

1 監(jiān)測(cè)斷面選擇

本文選擇遼河鐵嶺段17個(gè)國、省控監(jiān)測(cè)斷面作為代表斷面，對(duì)遼河鐵嶺段入河污染入河通量進(jìn)行核算，各監(jiān)測(cè)斷面所在河流見表1。

2 入河污染物通量核算方法

遼河干流污染物排污途徑主要可分為直接排入和間接排入，總的入河排污通量計(jì)算方程為：

W入河污染物總量=W直接排入+W間接排入

(1)

式中，W入河污染物總量—入河污染物總通量，萬t;W直接排入—通過排污口直接排入到河道內(nèi)的污染物通量，萬t;W間接排入—間接進(jìn)入河道斷面的非點(diǎn)源污染物通量，萬t。

直接進(jìn)入河道內(nèi)的污染物通量W直接排入計(jì)算方程可為：

W直接排入=W直接排放量×α

(2)

式中，W直接排入—排污口排放量，萬t;α—排污系數(shù)，取值在0.96～0.98之間。

表1 遼河鐵嶺段典型水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面

流域的水量水質(zhì)受區(qū)域水循環(huán)影響較為顯著，對(duì)遼河鐵嶺段及其主要支流河流狀況進(jìn)行了搜集，結(jié)合鐵嶺市2016—2020年水文資料及主要排污口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提出遼河鐵嶺段間接排污量的計(jì)算方程為：

(3)

Q=q×S×α

(4)

式中，Q—水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面流量，m3/s;C—水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面污染物監(jiān)測(cè)濃度，mg/L;i—水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面編號(hào)，i=1～17;j—監(jiān)測(cè)天數(shù)，j=1～365;q—降雨量，mm;S—監(jiān)測(cè)斷面以上匯水面積，km2;α—徑流系數(shù)，可按照《遼寧省無資料地區(qū)設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》讀取。

3 “十三五”期間遼河鐵嶺段污染物濃度變化

結(jié)合遼河鐵嶺段17個(gè)國、省控監(jiān)測(cè)斷面2016—2020年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)各河流“十三五”期間濃度變化進(jìn)行分析，并統(tǒng)計(jì)分析各河流水質(zhì)綜合指數(shù)，其計(jì)算方程為：

(5)

式中，CWQI—水質(zhì)綜合指數(shù)；CWQI(i)—第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的單一指數(shù)；n—水質(zhì)指標(biāo)個(gè)數(shù)，本文n取值21。

3.1 遼河干支流水質(zhì)類比比對(duì)

將遼河干流2015、2020年及其遼河支流2015、2020年的水質(zhì)類別占比進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果見表2—3。

表2 遼河干流2015年和2020年水質(zhì)類比占比對(duì)比結(jié)果 單位：%

表2 遼河鐵嶺段主要支流2015年和2020年水質(zhì)類比占比對(duì)比結(jié)果 單位：%

從表2對(duì)比結(jié)果可看出，在十三五”期間，遼河干流水質(zhì)明顯改善，2020年干流斷面優(yōu)良水質(zhì)類別比例比2015年上升66.7%，且無劣Ⅴ類水質(zhì)。從表3對(duì)比結(jié)果可看出，在“十三五”期間，遼河支流水質(zhì)明顯改善。2020年14個(gè)支流斷面中，劣Ⅴ類水質(zhì)比例比2015年下降37.3%，Ⅰ—Ⅲ類斷面水質(zhì)比例比2015年上升31.8%。主要污染指標(biāo)為化學(xué)需氧量、氨氮、總磷，其中氨氮、總磷污染明顯減輕，與2015年相比，氨氮劣Ⅴ類斷面比例下降26.2%，總磷劣Ⅴ類斷面比例下降44.4%。

3.2 遼河鐵嶺段干支流“十三五”期間水質(zhì)變化

結(jié)合遼河鐵嶺段17個(gè)國、省控監(jiān)測(cè)斷面2016—2020年水質(zhì)變化數(shù)據(jù)，對(duì)其遼河鐵嶺段干支流“十三五”期間主要污染物濃度變化進(jìn)行分析，并結(jié)合水質(zhì)綜合指數(shù)方法對(duì)其綜合指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。具體結(jié)果如圖1所示、見表4。

圖1 2016—2020年遼河鐵嶺段水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面主要污染物濃度變化

表4 2016—2020年遼河鐵嶺段干流及主要支流水質(zhì)綜合指數(shù)變化

從圖1可看出，年遼河干流化學(xué)需氧量、氨氮濃度總體均呈現(xiàn)遞減變化。亮子河2個(gè)水質(zhì)斷面水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，主要污染物濃度均有不同程度的下降，化學(xué)需氧量濃度2020年比2016年分別下降36.8%、29.7%，氨氮濃度2020年比2016年下降67.8%、67.7%。寇河松樹水文站斷面水質(zhì)有所下降，主要污染物氨氮、總磷濃度有下降，2020年比2016年分別下降48.4%、27.8%；化學(xué)需氧量濃度有所上升，2020年比2016年上升46.7%。水質(zhì)指數(shù)有所下降，水質(zhì)穩(wěn)中向好。柴河水庫入庫口斷面、東大橋斷面在2016—2020年水質(zhì)均持續(xù)改善。凡河一號(hào)橋斷面水質(zhì)持續(xù)保持良好，黃河子斷面水質(zhì)明顯下降，氨氮濃度有不同程度上升，化學(xué)需氧量濃度有所下降，2020年比2016年下降10.0%。馬仲河門臉和八寶二社2個(gè)斷面主要污染物濃度均有不同程度下降，化學(xué)需用量濃度2020年比2016年分別下降66.2%、42.6%，氨氮濃度2020年比2016年分別下降79.8%、69.1%。清河水庫入庫口斷面水質(zhì)持續(xù)保持良好，清遼斷面水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，主要污染物濃度均有不同程度下降。萬泉河諸民屯橋斷面水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，主要污染物濃度均有不同程度下降。化學(xué)需氧量濃度2020年比2016年降低31.0%，氨氮濃度2020年比2016年降低34.3%。馮家窩棚斷面水質(zhì)無明顯變化，化學(xué)需氧量有不同程度下降，濃度202年比2016年分別降低30.8%，氨氮濃度有所上升。從表4可看出，水質(zhì)綜合指數(shù)越高其水質(zhì)越差，遼河鐵嶺段干流及其主要支流的水質(zhì)綜合指數(shù)變化均呈現(xiàn)遞減變化，各河水質(zhì)均有所好轉(zhuǎn)。

4 遼河鐵嶺段入河污染物通量及貢獻(xiàn)率分析

4.1 入河污染物通量均值核算結(jié)果

結(jié)合前述入河污染物通量計(jì)算方法，分別結(jié)合遼河鐵嶺段各水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面數(shù)據(jù)及區(qū)域內(nèi)主要排污口數(shù)據(jù)對(duì)遼河鐵嶺段入河污染物通量進(jìn)行核算，結(jié)果見表5。

表5 遼河鐵嶺段各支流主要污染物年入河通量均值核算結(jié)果 單位：t/a

分別對(duì)遼河鐵嶺段各支流的主要污染物化學(xué)需氧量和氨氮年入河通量進(jìn)行核算后，清河化學(xué)需氧量年入河污染通量最大，達(dá)到18753.1t/a，其次是招蘇臺(tái)河，為6270.6t/a，長溝河作為遼河鐵嶺段最小支流，其化學(xué)需氧量污染物入河年通量最低，為345.4t/a。從遼河鐵嶺段各支流氨氮年污染物通量可看出，同樣清河氨氮污染物年入河通量最大，達(dá)到1159.7t/a，其次為招蘇臺(tái)河，為360.6t/a，長溝河的氨氮污染物年入河通量最低，為10.3t/a，通過對(duì)遼河鐵嶺段各支流污染物來源調(diào)查分析，其各支流主要污染物之一的化學(xué)需氧量主要為流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷，而氨氮主要來自于流域內(nèi)工業(yè)廢水排放和居民生活污水排放所致。

4.2 入河污染物貢獻(xiàn)率分析

分別對(duì)遼河鐵嶺段主要支流化學(xué)需氧量和氨氮對(duì)遼河干流污染物通量的貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析，結(jié)果見表6—7所示。

表6 遼河鐵嶺段主要支流化學(xué)需氧量污染物通量貢獻(xiàn)率分析結(jié)果

通過遼河鐵嶺段支流化學(xué)需氧量和氨氮污染物通量的貢獻(xiàn)率分析結(jié)果可知，排入遼河鐵嶺段的污染物COD，清河和招蘇臺(tái)河貢獻(xiàn)率分別為比例占49.6%、16.6%，排入遼河鐵嶺段的污染物氨氮，清河和招蘇臺(tái)河貢獻(xiàn)率分別為比例占59.3%、18.4%，因此，清河和招蘇臺(tái)河2條支流為高污染通量支流。

表7 遼河鐵嶺段主要支流氨氮污染物通量貢獻(xiàn)率分析結(jié)果

5 遼河鐵嶺段水環(huán)境保護(hù)對(duì)策及建議

目前，遼河鐵嶺段水污染防治工作存在的問題：一是畜禽養(yǎng)殖廢棄物污染仍然是制約遼河鐵嶺段水環(huán)境質(zhì)量改善的重要因素，目前一些養(yǎng)殖戶仍存在畜禽糞便露天堆放，缺少防雨防滲設(shè)施，養(yǎng)殖廢水向河道排放問題。二是農(nóng)村生產(chǎn)、生活垃圾直排入河影響水質(zhì)。在農(nóng)村基層大部分生產(chǎn)、生活垃圾存儲(chǔ)不規(guī)范，村級(jí)保潔隊(duì)伍不穩(wěn)定，鄉(xiāng)鎮(zhèn)收集轉(zhuǎn)運(yùn)不能堅(jiān)持常態(tài)化，沒有形成收集轉(zhuǎn)運(yùn)體系，雖經(jīng)整治一時(shí)有所改善，但向河道內(nèi)隨意丟棄現(xiàn)象還屢禁不止。三是仍有部分涉水企業(yè)污水處理設(shè)施擅自閑置、不正常運(yùn)行，生產(chǎn)廢水直排入河，逃避監(jiān)管違法排污。

針對(duì)上述問題，提出以下對(duì)策和建議：

(1)重點(diǎn)圍繞10個(gè)國考斷面及各省考斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)、提升這一目標(biāo)，以農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染問題，尤其是直接影響河流水質(zhì)的沿河村莊生產(chǎn)生活垃圾、畜禽養(yǎng)殖廢棄物、生產(chǎn)生活污水直排問題為重點(diǎn)，開展遼河鐵嶺段重點(diǎn)河流專項(xiàng)整治行動(dòng)，切實(shí)提高水環(huán)境質(zhì)量。

(2)嚴(yán)格按照《鐵嶺市水污染防治攻堅(jiān)行動(dòng)實(shí)施方案(2020—2022年)》確定的十大重點(diǎn)任務(wù)，認(rèn)真組織、狠抓落實(shí)，確保完成各項(xiàng)水污染防治目標(biāo)任務(wù)。

(3)加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法，嚴(yán)厲打擊違法排污行為，建立完善聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，推動(dòng)水環(huán)境質(zhì)量改善，推動(dòng)水污染防治法全面有效實(shí)施。

(4)要科學(xué)編制遼河鐵嶺段重點(diǎn)流域“十四五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，在全面梳理問題的基礎(chǔ)上，精心謀劃項(xiàng)目，積極爭取各方面政策和資金支持。以水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為核心，污染減排和生態(tài)擴(kuò)容兩手發(fā)力，統(tǒng)籌水資源利用、水生態(tài)保護(hù)和水環(huán)境治理，創(chuàng)新機(jī)制體制，一河一策精準(zhǔn)施治，持續(xù)改善水生態(tài)環(huán)境。

6 結(jié)語

(1)十三五”期間，遼河干、支流流水質(zhì)均明顯改善，2020年干流斷面優(yōu)良水質(zhì)類別比例比2015年上升66.7%，且無劣Ⅴ類水質(zhì)，14個(gè)支流斷面中，劣Ⅴ類水質(zhì)比例相比2015年下降37.3%，I—Ⅲ類斷面水質(zhì)比例相比2015年上升31.8%。

(2)畜禽養(yǎng)殖廢棄物污染仍然是制約遼河鐵嶺段水環(huán)境質(zhì)量改善的重要因素，且仍有部分涉水企業(yè)污生產(chǎn)廢水直排入河，建議重點(diǎn)加大對(duì)清河、招蘇臺(tái)河的污染物排放整治力度。

(3)在后續(xù)研究中還應(yīng)確定遼河鐵嶺段優(yōu)先治理的污染物和風(fēng)險(xiǎn)源，全面采取水環(huán)境污染調(diào)控技術(shù)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)控對(duì)策等措施，在管理體制下才能具有較好的可操作性。