興城市入海河流總氮污染風(fēng)險(xiǎn)源調(diào)查及防控對策

王國龍

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽 110006)

總氮的污染會(huì)造成水體富營氧化，對人體和生態(tài)環(huán)境造成較大危害。對此學(xué)者進(jìn)行了多方面研究，董斯齊等[1]對粵港澳大灣區(qū)陸源氮污染來源結(jié)構(gòu)與空間分布進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明:控制總氮排放，能有效恢復(fù)生態(tài)平衡；鐘秀娣[2]對龜石水庫總氮污染特征進(jìn)行了分析并制定防控對策，分析結(jié)果表明:采取總氮排放的防控措施，能有效改善水資源環(huán)境；賈娟娟等[3]對鄱陽湖湖區(qū)總磷總氮污染變化趨勢進(jìn)行了分析，分析結(jié)果表明：經(jīng)過科學(xué)的治理，湖區(qū)總氮濃度逐年降低；陳麗娜等[4]對武宜運(yùn)河小流域平原河網(wǎng)地區(qū)總氮污染特征及來源進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明：控制養(yǎng)殖業(yè)及生活污染源，能有效降低總氮排放；王輝等[5]對渤海氮污染的來源結(jié)構(gòu)與污染壓力空間分布進(jìn)行研究，研究結(jié)果表明:治理居民生活及農(nóng)業(yè)耕種總氮污染，能有效改善生態(tài)環(huán)境。

本文對興城河流域總氮排放污染源進(jìn)行了調(diào)查，并對水質(zhì)進(jìn)行了分析，通過所得資料，制定了污染風(fēng)險(xiǎn)源治理措施和管理措施。

1 工程概況

興城市位于遼寧省西南部，東南瀕臨渤海，興城河發(fā)源于郭家滿族鎮(zhèn)西端的把石嶺，由西北向東南直接流入渤海(如圖1所示)。由于部分入海河流水質(zhì)惡化，葫蘆島興城河、連山河等河流總氮濃度總體呈現(xiàn)沿程升高趨勢。為確保渤海生態(tài)環(huán)境不再惡化，確定開展陸源污染治理行動(dòng)、海域污染治理行動(dòng)、生態(tài)保護(hù)修復(fù)行動(dòng)及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范行動(dòng)。

圖1 興城河流域圖

2 總氮污染調(diào)查及水質(zhì)分析

2.1 總氮排放源調(diào)查

根據(jù)污染源普查成果，興城河流域內(nèi)涉及總氮直接排放的污染企業(yè)共有10家，包括5座屠宰場，4座食品廠和1座機(jī)械加工廠。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)污染源總氮入河量為0.307t/a。興城河流域城鎮(zhèn)生活污水主要包括2個(gè)部分，一是現(xiàn)狀城鎮(zhèn)污水處理廠排污，二是污水管網(wǎng)未覆蓋的城鄉(xiāng)結(jié)合部及各鄉(xiāng)、鎮(zhèn)生活污水散排。流域范圍內(nèi)現(xiàn)有污水處理廠2座，處理廠出水均排入興城西河。流域內(nèi)未建設(shè)污水處理廠的區(qū)域，污水產(chǎn)生量等于污水排放量，生活污水總氮入河量為92.59t/a。

興城河流域內(nèi)共有58家規(guī)模化養(yǎng)殖場、144家養(yǎng)殖戶，主要養(yǎng)殖的畜禽為生豬、雞、肉牛和羊，牲畜全年出欄量共計(jì)為11.77萬頭豬當(dāng)量，其規(guī)?；B(yǎng)殖場均配套有相應(yīng)的無害化及資源化處理設(shè)施，畜禽糞污綜合利用率90.71%，其余則直接排放。根據(jù)估算，興城河流域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖污染物總氮入河量共計(jì)57.30t/a。興城河干流及支流河兩岸種植大量的農(nóng)作物，有機(jī)肥、生物農(nóng)藥利用率低，施用的農(nóng)藥化肥中的氮素通過降水沖刷、農(nóng)田排水和地下滲漏等方式進(jìn)入水體，土壤中氮營養(yǎng)元素的流失會(huì)造成河流中總氮濃度偏，造成農(nóng)業(yè)面源污染，其農(nóng)業(yè)種植污染物總氮的入河量為55.30t/a。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，興城河流域河道內(nèi)垃圾傾倒堆放現(xiàn)象較嚴(yán)重，且以生活垃圾為主。興城河穿越村莊集中區(qū)時(shí)，部分農(nóng)村河道漂浮物及岸線垃圾較多，垃圾分散堆置未收集。由于雨水、河水沖刷下，河道垃圾中的總氮逐漸浸出，影響水體水質(zhì)。興城河干流河道較長，流經(jīng)的鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、街道較多，中游兩岸居民將大量的生活垃圾、廢棄的農(nóng)業(yè)垃圾及建筑垃圾等堆放至河道兩側(cè)或河道內(nèi)，影響河流水質(zhì)的同時(shí)，還會(huì)造成河道受阻，流通不暢。經(jīng)初步估算，興城河流域河道生活垃圾量約為4.93萬m3，總氮浸出量為500～700mg/kg，計(jì)算生活垃圾總氮入河量為16.87t。

河道底泥污染也是水體污染的重要原因之一。由于受到溫度、pH值、流速及底泥狀態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，一般情況下，河湖底泥中各種污染物與水體中的污染物維持一種穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)外界環(huán)境改變到一定闕值時(shí)，河流底泥中污染物就會(huì)重新被釋放出來發(fā)揮面源污染的作用。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及資料收集分析，興城河流域底泥污染主要為城郊區(qū)域生活基礎(chǔ)設(shè)施滯后所影響的興城東河等支流河、受沿線居民的生活污水、垃圾、腐敗植物影響較大的興城河城區(qū)。按照底泥厚度30～50cm進(jìn)行估算，底泥中總氮含量約31.55t。根據(jù)《不同環(huán)境要素條件下大河口水庫底泥氮磷釋放特征研究》中，大河口水庫中底泥在不同溫度下氮素釋放速率的進(jìn)行分析，分別以5、15、25℃代表冬季、春季和秋季、夏季的河流溫度，估算出興城河底泥的總氮釋放量共計(jì)為16.73t。

根據(jù)對興城河流域的污染源分析，各污染源總氮入河量及污染負(fù)荷占比如圖2所示。

圖2 興城河流域各污染源總氮負(fù)荷分布圖

通過對興城河流域內(nèi)各污染源總氮入河量分析可知，元臺(tái)子滿族鄉(xiāng)和紅崖子鎮(zhèn)總氮入河量最高，分別為30.621t/a和27.36t/a，分別占流域內(nèi)總氮入河量的12.30%、10.99%；占比最少的為楊郊鄉(xiāng)(5.29t/a)和釣魚臺(tái)街道(4.88t/a)，分別占流域內(nèi)總氮入河量的2.13%、1.96%(見表1)。

表1 興城河流域各區(qū)域污染負(fù)荷情況

2.2 水質(zhì)分析及同位素監(jiān)測

興城河流域總氮主要由硝態(tài)氮和有機(jī)氮構(gòu)成，且以硝態(tài)氮為主(見表2)。

表2 興城河流域各區(qū)域總氮構(gòu)成情況

興城河干流總氮濃度升高的原因除受干流沿岸畜禽養(yǎng)殖、河道垃圾、生活污水排放等引起外，非點(diǎn)源污染排放及總氮濃度超標(biāo)支流來水的匯入，也可能是干流水質(zhì)總氮含量超標(biāo)的原因?？偟獫舛瘸瑯?biāo)支流來水中的總氮含量雖相對于干流較低，但沒有起到有利于自凈能力強(qiáng)化的稀釋作用，還進(jìn)一步削弱了干流自凈效果，也是造成干流水質(zhì)氮含量持續(xù)超標(biāo)的原因之一。

本研究在興城河干流設(shè)置同位素監(jiān)測點(diǎn)位10個(gè)，在支流設(shè)置同位素監(jiān)測點(diǎn)位11個(gè)。根據(jù)興城河干流及各主要支流河的氮穩(wěn)定同位素變化及分析結(jié)果，該流域中除部分區(qū)域外，多數(shù)區(qū)域的養(yǎng)殖、農(nóng)村生活等潛在污染源均距離河道較遠(yuǎn)，耕地為河道沿河主要的景觀類型，多種潛在污染源在入河前，均需經(jīng)過長度不等的旱耕地，耕地由此成為各類污染源的緩沖介質(zhì)。不同來源的氮素污染物進(jìn)入耕地后經(jīng)土壤的截留、吸附等作用暫存于土壤中。

由于取樣期為冬季枯水期、河流上凍、土壤凍結(jié)，缺少使留存于耕地土壤中的各類氮素，經(jīng)水土流失進(jìn)入河流的動(dòng)力，也就使流失的氮素以先期耕地水土流失進(jìn)入河流的土壤氮素為主，表現(xiàn)為氮素流失的滯后性。綜合已獲得的數(shù)據(jù)，興城河潛在氮素來源是畜禽養(yǎng)殖、村鎮(zhèn)生活和農(nóng)業(yè)種植的潛在混合污染造成，在枯水期表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)面源污染排放為主的污染特征。

3 污染源防控措施

3.1 工程措施

針對興城河流域土壤有機(jī)氮輸入、農(nóng)業(yè)種植污染、農(nóng)村生活污染問題，大力推進(jìn)生態(tài)緩沖帶、生態(tài)凈化溝渠建設(shè)，充分發(fā)揮其污染阻控作用，減少流域總氮污染物入河。建設(shè)與修復(fù)河道、河口濕地，提升河流自凈能力。針對河道環(huán)境差，河道垃圾多，局部區(qū)底泥總氮含量高等問題，在干流、支流河道實(shí)施垃圾清理、水生植物殘?bào)w及淤積底泥清理，減少內(nèi)源總氮釋放。城郊區(qū)完善生活污水管網(wǎng)建設(shè)，擴(kuò)大污水管網(wǎng)覆蓋范圍，應(yīng)收盡收。

城區(qū)完善污水管網(wǎng)，推進(jìn)雨污分流改造，加強(qiáng)管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)及破損管網(wǎng)修復(fù)。強(qiáng)化對規(guī)模化養(yǎng)殖場的監(jiān)管，推動(dòng)企業(yè)切實(shí)履行污染防治責(zé)任，完善糞污治理及資源化利用設(shè)施。加快推進(jìn)養(yǎng)殖戶、散養(yǎng)戶糞污治理設(shè)施建設(shè)。種養(yǎng)結(jié)合，推進(jìn)流域養(yǎng)殖糞污的資源化利用[6- 8]。

3.2 管理措施

嚴(yán)格落實(shí)各級(jí)河長在河道管理方面的職責(zé)，開展巡河工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、整改影響河流水質(zhì)的各類突出問題。持續(xù)加強(qiáng)工業(yè)、企業(yè)排污執(zhí)法監(jiān)管，對超標(biāo)排放、非法傾倒等違法行為進(jìn)行嚴(yán)厲查處。加強(qiáng)入河排污口執(zhí)法檢查，嚴(yán)肅查處污水偷排和管網(wǎng)私搭亂接行為。對禁(限)養(yǎng)區(qū)內(nèi)養(yǎng)殖場戶開展排查，對規(guī)模場戶進(jìn)行執(zhí)法抽查。積極防控種植業(yè)污染，從源頭開始控制化肥使用，推廣測土配方技術(shù)，優(yōu)化施肥方式，促進(jìn)施肥結(jié)構(gòu)調(diào)整，推進(jìn)化肥科學(xué)施用。

加強(qiáng)農(nóng)業(yè)廢棄物回收利用，嚴(yán)格控制畜禽養(yǎng)殖污染，優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格限制河流兩側(cè)300m范圍內(nèi)新增規(guī)模養(yǎng)殖場、養(yǎng)殖戶，對于現(xiàn)有的養(yǎng)殖場、養(yǎng)殖戶強(qiáng)化監(jiān)管，加強(qiáng)露天晾曬和無標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)施堆肥活動(dòng)的排查和清理工作。針對主要支流河設(shè)置監(jiān)測考核斷面，定期對水質(zhì)進(jìn)行分析研判。加強(qiáng)生態(tài)文明教育，有效發(fā)揮媒體輿論的引導(dǎo)和監(jiān)督作用，著力引導(dǎo)企業(yè)履行社會(huì)責(zé)任，自覺防污治污，大力發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

4 結(jié)語

本文通過對興城河流域總氮排放源進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果顯示興城河流域總氮排放污染源來自于工業(yè)排放污染、生活污染、農(nóng)業(yè)污染等。應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)，提升系統(tǒng)功能。建設(shè)緩沖帶、生態(tài)凈化溝渠，阻控總氮污染入河，并加強(qiáng)河道內(nèi)源的治理。完善城鎮(zhèn)、農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施，完善生活污水管網(wǎng)建設(shè)，擴(kuò)大污水管網(wǎng)覆蓋范圍。推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖糞污治理及資源化利用，完善糞污治理及資源化利用設(shè)施。嚴(yán)格落實(shí)各級(jí)河長在河道管理方面的職責(zé)，開展巡河工作，并持續(xù)加強(qiáng)工業(yè)、企業(yè)排污執(zhí)法監(jiān)管，積極防控種植業(yè)污染，開展水體監(jiān)測與考核工作。