江蘇省鹽河漣水段污染特征及袁閘斷面達標對策研究

顏潤潤，晁建穎，李 科

(1.江蘇環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份公司，江蘇 南京 210019； 2.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學研究所，江蘇 南京 210042)

0 引 言

隨著城市快速發(fā)展，污染物排放量不斷增加，大量污水入河，河流污染日趨嚴重。鹽河袁閘斷面(34°3′41″N，119°22′19E)為漣水縣與灌南縣的跨界斷面，為國控斷面，水質(zhì)考核目標均為Ⅲ類。近年來，該斷面水質(zhì)有所改善，但仍不能穩(wěn)定達標。為貫徹落實國務(wù)院《水污染防治行動計劃》《江蘇省水污染防治工作方案》，必須全面改善水環(huán)境質(zhì)量。河流水環(huán)境問題復雜，不僅涉及岸上、水下、上下游，還涉及水利、環(huán)保、住建、農(nóng)業(yè)等多部門，水環(huán)境的治理具有流域性、系統(tǒng)性及跨部門性等特點。以往對于鹽河的研究較少[1-2]，未在充分分析河道分段監(jiān)測數(shù)據(jù)及區(qū)域污染源深入調(diào)查的基礎(chǔ)上查找污染成因，整改措施與問題結(jié)合得不夠緊密，不利于制定有針對性的治理方案。本文根據(jù)鹽河沿線及其支流的水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，針對袁閘在線監(jiān)測資料所顯示的鹽河流域水環(huán)境問題，結(jié)合各行政分區(qū)污染源調(diào)查，分析污染源排放與控制斷面水質(zhì)之間的定性關(guān)系，確定影響袁閘斷面水質(zhì)的主要污染來源，并利用環(huán)境容量作為約束條件，制定合理有效的污染控制措施，為改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量、確保鹽河袁閘斷面水質(zhì)穩(wěn)定達標提供科學依據(jù)。本文基于前人研究，在問題診斷上突出了各河段水質(zhì)現(xiàn)狀的加密調(diào)查以及與污染源的關(guān)系分析，在治理措施的制定中考慮了水體的環(huán)境容量控制要求，強化了客水水質(zhì)的分析比較，提出了區(qū)域聯(lián)合治污協(xié)調(diào)機制，可為同類河流問題診斷和治理提供參考。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 水文水系特征

鹽河位于江蘇省東北部，是溝通淮陰市和連云港市的人工河道，也是淮北鹽南運的航道；源起淮陰區(qū)楊莊鹽河閘，上承京杭運河，東北流經(jīng)淮陰、漣水、灌南、灌云4縣(區(qū))，至連云港市新浦，全長155.3 km。鹽河漣水段全長55.6 km，河寬60～100 m，河深4.5 m，朱碼閘以上河段，是漣水縣利用洪澤湖水源進行灌溉、發(fā)電的河道，水位8.27 m；朱碼閘以下主要功能為航運、農(nóng)灌和排澇，水位3.55 m。鹽河流量由淮陰區(qū)鹽河閘控制，鹽河閘設(shè)計排澇流量276 m3/s，灌溉期間(5～10月)鹽河過水流量120 m3/s左右，非灌溉期鹽河過水流量30 m3/s(保證航運等)。

鹽河漣水境內(nèi)匯水面積217.7 km2。匯水范圍內(nèi)有支河17條，其中流入鹽河的支河7條，流出鹽河的支河4條，另有6條流向不定。研究區(qū)域涉及保灘街道、五港鎮(zhèn)、東胡集鎮(zhèn)、紅窯鎮(zhèn)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)的全部區(qū)域，以及漣城街道、朱碼街道、陳師街道部分區(qū)域。研究區(qū)水系概況見圖1。

圖1 鹽河漣水段水系分布及布點Fig.1 Monitoring points and water system of Yanhe River in Lianshui City

1.2 研究方法

1.2.1 水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測

2019年10月9～11日連續(xù)3 d對鹽河及其支流進行了2次/d的采樣，涉及流向、流速、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷等7項因子，共布設(shè)28個監(jiān)測斷面，包含鹽河沿線的13個和其支流的15個，斷面位置見表1。

1.2.2 污染源調(diào)查與核算

污染源研究主要包括工業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)三大類，其中農(nóng)業(yè)分為種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)(畜禽、水產(chǎn))，各類污染源排放量計算方法[3]如下：

(1) 工業(yè)污染物入河量=(工業(yè)污染物直排量+污水處理廠排放量)×入河系數(shù)；

(2) 生活污染物入河量=(鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口數(shù)×排污系數(shù)-污水處理廠處理量)×入河系數(shù)；

表1 鹽河及其支流沿程水質(zhì)監(jiān)測點位

(3) 農(nóng)田污染物入河量=農(nóng)田面積×排污系數(shù)×入河系數(shù)×修正系數(shù)；

(4) 畜禽養(yǎng)殖入河量=(畜禽個體日產(chǎn)糞量×畜禽糞中污染物平均含量+畜禽個體日產(chǎn)尿量×畜禽尿中污染物平均含量)×飼養(yǎng)期×飼養(yǎng)數(shù)×入河系數(shù)；

(5) 水產(chǎn)養(yǎng)殖入河量=年排水量×污染物濃度的增量×入河系數(shù)。

污染物產(chǎn)排當量和入河系數(shù)參照[4]《全國規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查技術(shù)報告》以及《全國第二次污染源普查生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》確定。

工業(yè)污染源及污水處理廠資料來源于漣水縣2018年環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)、第二次污染物普查數(shù)據(jù)以及漣水縣環(huán)保局、住建局提供的相關(guān)資料；生活、農(nóng)業(yè)污染源數(shù)據(jù)來源于統(tǒng)計年鑒(2019年)、漣水縣年鑒(2018年)以及相關(guān)部門提供的數(shù)據(jù)資料。

采用等標污染負荷法對研究區(qū)域各種污染源的污染負荷進行評價[5]。等標污染負荷把排放介質(zhì)稀釋(或濃縮)到排放標準時的體積，使不同類型的污染物具有可比性。計算公式如下：

(1)

式中：Mi為污染物排放量(即污染負荷)，t/a；Ci為污染物濃度按(GB 3838-2002)Ⅲ類標準(COD為20 mg/L；氨氮為1.0 mg/L；TP為0.2 mg/L)；Hi為污染物等標排放量，m3/a；Ki為污染率指數(shù)。

1.2.3 水環(huán)境容量計算方法

采用河網(wǎng)區(qū)水環(huán)境容量計算模型[4]進行研究區(qū)水環(huán)境容量計算，具體計算公式如下：

(2)

Wij水環(huán)境容量=Q0ij(Csij-C0ij)+KVijCsij

(3)

式中：αij為不均勻系數(shù)，αij∈(0，1]，河道越寬、水面越大，則αij越小，具體取值參考《江蘇省主要水域納污能力核定和限制排污總量研究》；Wij為計算中的最小空間計算單元和最小時間計算單元，最小空間計算單元為河段，最小時間計算單元為d；Q0ij，Vij為設(shè)計水文條件，本次研究河段受鹽河閘和朱碼閘控制作用明顯，對設(shè)計水文條件進行分段選取，其中淮陰區(qū)與漣水縣交界處-朱碼閘之間的河段采用鹽河閘流量90%保證率逐日流量數(shù)據(jù)和相應(yīng)時段朱碼閘閘上逐日水位數(shù)據(jù)作為邊界條件；朱碼閘-殷渡村之間的河段采用朱碼閘流量90%保證率逐日流量數(shù)據(jù)和相應(yīng)時段殷渡斷面逐日水位數(shù)據(jù)(以龍溝閘水文站數(shù)據(jù)推算)作為邊界條件；Csij為功能區(qū)水質(zhì)目標；C0ij為上游來水水質(zhì)濃度；K為水質(zhì)降解系數(shù)，取實測值與模擬值率定的結(jié)果，COD為0.12 d-1；氨氮為0.1 d-1，總磷為0.09 d-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 水環(huán)境質(zhì)量問題分析

2.1.1 鹽河沿程水質(zhì)特征

鹽河沿程水質(zhì)2019年10月變化情況見圖2。從水質(zhì)變化趨勢來看：高錳酸鹽指數(shù)自上游到下游變化不明顯，溶解氧自上游到下游總體呈現(xiàn)下降趨勢，氨氮在城區(qū)段較差之后好轉(zhuǎn)，總磷濃度總體呈現(xiàn)上升趨勢。氨氮超標斷面主要集中在保灘街道、漣城街道、朱碼街道等，YW9及其下游點位氨氮濃度較上游明顯減??；下游出現(xiàn)總磷超標，超標斷面為YW11，YW12和YW13，超標倍數(shù)分別為0.15，0.10和0.15，主要集中在五港鎮(zhèn)、紅窯鎮(zhèn)。

2.1.2 鹽河支流水質(zhì)特征

ZW3～ZW6這4個斷面位于流出鹽河的支流，ZW2(位于流向不定的支流)在本次監(jiān)測期間流向為流出鹽河，其余支流監(jiān)測期間均為流入鹽河。鹽河沿程水質(zhì)2019年10月變化情況見圖3。支流各監(jiān)測斷面溶解氧除ZW14，ZW15外均能達到Ⅲ類標準；高錳酸鹽指數(shù)除ZW11，ZW14外均能達標；氨氮超標河段主要集中在保灘街道、陳師街道、漣城街道、朱碼街道，與鹽河超標河段所在區(qū)域一致，這可能與城鎮(zhèn)生活污水的排放有關(guān)?？偭诐舛瘸瑯藬嗝鏋閆W10和ZW11，超標倍數(shù)分別為0.20和1.05。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，六支大溝附近有秸稈焚燒殘留物，秸稈腐爛分解產(chǎn)生氮磷，同時導致水體缺氧，影響水質(zhì)；八支大溝長滿蘆葦，空心蓮子草，證明水體富營養(yǎng)化程度較高。

圖2 鹽河水質(zhì)沿程變化特征Fig.2 Characteristics of water quality changes along Yanhe River

2.1.3 袁閘斷面水質(zhì)污染特征

鹽河袁閘斷面2018～2019年的水質(zhì)變化情況見圖4。溶解氧不達標主要集中在夏季，溶解氧是反映水體有機物污染程度和水體自凈能力的重要指標，溶解氧濃度隨水溫升高而降低[6]。高錳酸鹽指數(shù)超標出現(xiàn)在2019年7，8月，超標倍數(shù)均為0.4；氨氮超標月份出現(xiàn)在2018年5月、2019年4，7月和11月，超標倍數(shù)分別為0.95，0.10，0.04和0.03；總磷超標月份較多，主要在春、夏季，其中2019年8月超標最為嚴重，超標倍數(shù)為0.70。對比2018年和2019年的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并結(jié)合降雨情況分析可知：2019年降雨明顯少于2018年，但超標頻次增加，主要因為在干旱年，盡管支流及農(nóng)田排水減少，但水環(huán)境容量也減少，導致點源和未接管生活源對鹽河影響更為顯著。

圖3 鹽河支流水質(zhì)變化特征Fig.3 Characteristics of water quality changes in the tributaries of Yanhe River

2019年1～12月入境斷面(淮安區(qū)與漣水縣交界斷面——新渡)與出境斷面(袁閘)水質(zhì)情況見圖5。入境水溶解氧50%劣于袁閘，高錳酸鹽指數(shù)58%劣于袁閘，氨氮、總磷42%劣于袁閘?？梢?，上游淮陰區(qū)來水在部分時段對漣水鹽河段有一定影響。

圖4 鹽河袁閘斷面水質(zhì)變化特征Fig.4 Water quality change characteristics of Yuanzha section of Yanhe River

圖5 入境-出境水質(zhì)對比Fig.5 Comparison of Xindu section and Yuanzha section of water quality

2.2 區(qū)域污染源及構(gòu)成

根據(jù)對沿河沿線及支流的現(xiàn)場調(diào)查，并結(jié)合紅外探測手段，對流域內(nèi)有關(guān)河流的水質(zhì)重點影響源進行了判定(表2)。對研究區(qū)域5類污染源等標排放量進行了計算(表3)?？傮w看來，研究區(qū)內(nèi)污染負荷以生活污水的排放所造成的污染貢獻率最大(占35.4%)，畜禽糞尿污染居第二位(占22.7%)，這表明鹽河的治理重點在于生活污水和畜禽養(yǎng)殖的控制；總磷污染所占比重最大(占45.2%)，該因子超標較為嚴重，這和鹽河水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示的結(jié)果一致。

2.3 鹽河污染源輸入與水質(zhì)對比分析

選取高錳酸鹽指數(shù)、總磷繪制各河段污染物輸人與水質(zhì)變化曲線(圖6)，其中污染物指標以COD，TP等標排放量H-COD，H-TP(m3/a)表示。從圖6中可以看出，鹽河沿程的污染物輸入與兩項水質(zhì)變化趨勢基本一致，污染物輸入量對鹽河水質(zhì)變化有直接影響，但水質(zhì)影響程度不僅受污染物輸入的影響，還受到上游來水的影響，在保灘陳師段污染物輸入較小，水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)，進入漣城街道達到最優(yōu)，后因污染物輸入量持續(xù)較高，水質(zhì)逐漸變差。

表2 鹽河及支流水質(zhì)重點影響源判斷

表3 研究區(qū)域主要污染負荷來源及其等標排放量

2.4 區(qū)域污染特征及存在的問題

(1) 直排鹽河廢水量大。7座污水處理廠尾水直接或經(jīng)支流入鹽河，合計廢水量約2 190萬t/a。廢水集中排放量大，一旦超標，易產(chǎn)生高濃度污染團。直排口以水質(zhì)監(jiān)管為主，而對水量的監(jiān)管有待加強，可能存在偷排漏排現(xiàn)象。

圖6 鹽河污染物輸入與水質(zhì)變化曲線Fig.6 Change curve of Yanhe River pollutant input and water quality

(2) 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及工業(yè)布局不盡合理。漣水縣2018年3次產(chǎn)業(yè)比例已調(diào)整為13.1∶38.6∶48.3，但相比江蘇省平均水平還不夠協(xié)調(diào)，化工、紡織印染、造紙等重污染企業(yè)在工業(yè)經(jīng)濟中的比重較大。研究區(qū)域內(nèi)重點工業(yè)企業(yè)有28家，主要分布于薛行化工園、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、五港造紙產(chǎn)業(yè)園，其中五港造紙產(chǎn)業(yè)園及其污水處理廠排口距離袁閘斷面較近，僅6.6 km。

(3) 生活污水治理水平不足。研究區(qū)域涉及人口49.81萬人，測算生活污水入河量為491.14萬t/a，其中81.5%來自城鎮(zhèn)，18.5%來自農(nóng)村。城鎮(zhèn)生活污水接管率約73%，農(nóng)村基本未開展生活污水集中處理，已建少量農(nóng)村分散污水處理設(shè)施難以正常運行。

(4) 農(nóng)業(yè)源控制力度不夠。研究區(qū)域內(nèi)共有農(nóng)田3.62萬hm2(54.41萬畝)，主要農(nóng)產(chǎn)品為小麥、油菜、水稻、玉米、蔬菜，平均0.066 7 hm2(1畝)化肥施用量約26 kg/畝，高于全國平均水平(21.9 kg)。傳統(tǒng)人工施肥方式仍然占主導地位。農(nóng)業(yè)種植在豐水期因降雨以及農(nóng)田退水，會對鹽河水質(zhì)產(chǎn)生一定影響。研究范圍內(nèi)共有75家規(guī)模養(yǎng)殖場，其中29家可能對鹽河水質(zhì)產(chǎn)生影響。區(qū)域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖場僅有簡易環(huán)保設(shè)施，畜禽糞便綜合利用率不高。

(5) 收水管網(wǎng)問題突顯。研究區(qū)域內(nèi)配套管網(wǎng)建設(shè)不到位，雨污分流工程滯后，部分接管企業(yè)廢水混入雨水管網(wǎng)未經(jīng)處理直接入河。除縣城主城區(qū)外，其余各鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本均采用雨污合流制系統(tǒng)，污水收集系統(tǒng)不能有效收集污水。鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水收集范圍不能覆蓋整個鎮(zhèn)區(qū)。

(6) 疏浚不徹底造成內(nèi)源污染。鹽河15條支河中達到Ⅲ類水的僅4條，支河淤積深度分別為：悅來引河淤積深度約為0.5～1.0 m，一調(diào)河、十支大溝淤積深度約為0.5 m，附一調(diào)河淤積深度約為0.5～1.0 m，黃灣河、六支大溝、八支大溝淤積深度約為0.3～0.5 m，底泥釋放造成內(nèi)源污染影響水質(zhì)改善。

(7) 客水污染不容忽視。上游入境斷面水質(zhì)不能穩(wěn)定達標，局部時段劣于下游袁閘斷面，加大下游袁閘斷面達標壓力。新渡斷面在線監(jiān)測設(shè)施未能穩(wěn)定運行，無法為下游污染防控提供預警，增加袁閘斷面達標的不確定性。

2.5 水環(huán)境治理目標與對策

2.5.1 綜合治理控制目標

根據(jù)環(huán)境容量計算方法、《江蘇省地表水(環(huán)境)功能區(qū)劃》以及生態(tài)環(huán)境廳下達的水質(zhì)考核要求和確定的水文設(shè)計條件，計算鹽河在設(shè)計水文、水質(zhì)條件下水平年化學需氧量、氨氮及總磷環(huán)境容量計算成果表4。在90%保證率下，研究區(qū)域氨氮局部需要削減，磷入河量超出環(huán)境容量較多，總磷入河量需投入的削減力度較大。

表4 鹽河污染物控制目標

2.5.2 綜合治理控制對策

(1) 持續(xù)減少污染物輸入。污染源頭控制是根本，為達到水環(huán)境保護的目標，需實施入河污染物包括運河沿岸工業(yè)點源、生活污染、農(nóng)業(yè)源污染物以及支流流入運河的污染物量控制。① 加強建制鎮(zhèn)生活污染源集中治理，健全污水處理工作機制。加快推進污水收集管網(wǎng)建設(shè)，優(yōu)化改造污水處理系統(tǒng)，提高收集管網(wǎng)維護水平[7]。規(guī)范污水處理設(shè)施運行管理。② 強化農(nóng)業(yè)面源污染治理。推進糞便集中處置中心和大田循環(huán)項目建設(shè)，鼓勵有機肥加工利用，實行畜禽糞便集中處理和資源化利用。推廣綠色農(nóng)業(yè)，控制農(nóng)藥化肥施用量。③ 推進工業(yè)污染源治理與監(jiān)管，深化管網(wǎng)排查，推進工業(yè)廢水集中處理及產(chǎn)業(yè)升級。加強五港造紙產(chǎn)業(yè)園、薛行化工園、新港電子產(chǎn)業(yè)園等沿岸園區(qū)內(nèi)企業(yè)的清潔生產(chǎn)審核與中水回用[8]。強化監(jiān)督檢查，防止偷排漏排以及發(fā)生泄漏事故等隱患。加強進出水量監(jiān)測。④ 積極推進農(nóng)村生活污水治理。加快推進農(nóng)村污水處理設(shè)施及污水配套收集管網(wǎng)建設(shè)(鹽河沿線村莊優(yōu)先)，提高農(nóng)村生活污水收集率和污水處理設(shè)施運行效率。加強分散式污水處理設(shè)施的管理，保障農(nóng)村污染治理設(shè)施長效運行。⑤ 加強鹽河通航水域?？看拔鬯谋O(jiān)督管理。增強鹽河沿線碼頭污染防治能力，做好沿線碼頭、裝卸站污染處理設(shè)施的升級改造和管護。開展沿線碼頭排查整治，逐步建設(shè)鹽河沿線配套，設(shè)置船舶生活垃圾回收站及生活污水存儲點。

(2) 促進河流生態(tài)系統(tǒng)恢復。因自然侵蝕和人為因素，河道淤積加劇、河床抬高，嚴重影響河道功能的正常發(fā)揮。河道生態(tài)清淤能有效降低河道內(nèi)源污染負荷，確保流域內(nèi)河道暢通，恢復和提高區(qū)域河網(wǎng)的過水能力，使水體充分交換，增強水體復氧能力和自凈能力[9]。河道清淤過程中，聯(lián)合相關(guān)部門加強對岸邊排污口的核查，堅決取締非法排污口。清淤時注重對兩岸水生植物的保護，避免對生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。實施河道美化和水土保持建設(shè)，強化河岸帶植被系統(tǒng)綠化和環(huán)境功能，構(gòu)建河道周邊景觀綠化風光帶[10]。

(3) 完善聯(lián)合治污協(xié)調(diào)機制，適時實施污染源強制減排。① 完善區(qū)域聯(lián)合治污協(xié)調(diào)機制，加強各地區(qū)各相關(guān)部門間的信息互通共享，推進聯(lián)合采樣監(jiān)測、聯(lián)合執(zhí)法檢查，并力求建立長效管理機制，形成聯(lián)合整治的新局面。② 依據(jù)《江蘇省改善重點斷面水質(zhì)強制污染減排工作方案》(蘇水治辦〔2018〕10號)，結(jié)合袁閘水質(zhì)超標特點，將直接或間接向斷面上游排放水污染物的工業(yè)企業(yè)作為強制減排對象，實施強制減少污水排放量(接管量)，停止污水排放(接管)，臨時封堵排污口(接管口)等措施。

3 結(jié) 論

(1) 根據(jù)鹽河及支流2019年10月沿程監(jiān)測數(shù)據(jù)，鹽河沿程各監(jiān)測斷面氨氮、總磷出現(xiàn)超標。氨氮超標主要集中在保灘街道、漣城街道、朱碼街道；總磷超標主要集中在五港鎮(zhèn)、紅窯鎮(zhèn)。2018～2019年的例行監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，袁閘溶解氧不達標主要集中在夏季，氨氮超標月份出現(xiàn)在2018年5月、2019年4，7，11月，總磷超標月份較多，主要在春、夏季。上游淮陰區(qū)來水在部分時段對漣水鹽河段有一定影響。

(2) 通過對研究區(qū)域5類污染源等標排放量的計算得知，研究區(qū)內(nèi)污染負荷以生活污水的排放所造成的污染的貢獻率最大(占35.4%)，畜禽糞尿污染居第二位(占22.7%)；總磷污染所占比重最大(占45.2%)。鹽河的治理重點在于生活污水和畜禽養(yǎng)殖的控制。

(3) 為保證鹽河及下游斷面水質(zhì)達到功能區(qū)劃及考核要求，改善其水質(zhì)污染的現(xiàn)狀，必須制定控源截污、生態(tài)疏浚、管理減排等綜合整治方案，削減污染物排放量，才能從根本上改善鹽河水質(zhì)，進而降低其對下游灌南縣水環(huán)境的影響。