基于污染溯源分析的水環(huán)境提升方案研究
——以句容河為例

羅 剛，胡 寧，顧靜超

(1.江蘇省鎮(zhèn)江環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212009；2.上?？谱g智慧環(huán)境科技有限公司，上海 200070；3.江蘇省地質礦產局第三地質大隊，江蘇 鎮(zhèn)江 212001)

前 言

水環(huán)境保護事關人民群眾切身利益，《中華人民共和國環(huán)境保護法》(自2015年1月1日起施行)要求“未達到國家環(huán)境質量標準的重點區(qū)域、流域的有關地方人民政府，應當制定限期達標規(guī)劃，并采取措施按期達標”。近年來，很多地區(qū)針對未達到“水十條”目標要求的水體制定了相應的水環(huán)境提升方案，其前提條件是能夠對流域水體的污染來源準確分析，進而才能提出針對性較強的具體整治措施。因此，為了有效提升句容河水環(huán)境質量，必須診斷出句容市城區(qū)境內主要水環(huán)境突出問題，在對水環(huán)境污染溯源識別的基礎上提出行之有效的治理對策。

1 材料與方法

1.1 流域概況

句容河位于江蘇省鎮(zhèn)江市境內的句容市(縣級市)，屬于跨縣重要河道—區(qū)域性骨干河道，其上游有二條支河：以句容水庫為始的一支河、以北山水庫為始的二支河(肖桿河)，兩支河在句容市華陽鎮(zhèn)房家壩處匯合，穿越句容市城區(qū)最終過黃泥壩進入南京市的江寧區(qū)境內，在黃泥壩處新增加“十四五”省級考核斷面—三岔(119.0901°，31.8639°)。句容河是秦淮河水系中最長的河流，沿線土地利用類型復雜，干河自句容市房家壩至南京市江寧區(qū)，全長約64.8km(句容境內長19.4km)，寬約25～100m，流域面積1262km2，素稱秦淮北源。句容河流域概況見圖1。

圖1 句容河流域范圍及水質監(jiān)測斷面圖Fig.1 Jurong River Basin scope and water quality monitoring section

1.2 水環(huán)境容量估算模型

利用一維穩(wěn)態(tài)模型估算河流水環(huán)境容量，河流水環(huán)境容量包括河流的稀釋容量和河流的環(huán)境自凈容量，其估算公式如下：

河流稀釋容量：W稀=86.4×(Ci-C0)×Qi

式中：W稀-稀釋容量，kg/d；

Ci-水質標準，mg/L；

C0-河流背景濃度，mg/L；

Qi-河流流量，m3/s。

式中：W自-自凈容量，kg/d；

Ci-水質標準，mg/L；

Qt-河流流量+支流流量，m3/s；

x-河段長度，m；

k-河流降解系數，d-1；

u-河流流速，m/s。

河流水環(huán)境總容量：

W=W稀+W自

2 結果與討論

2.1 水環(huán)境質量現狀

自2021年1～8月，對句容河三岔斷面逐月進行了8次水質監(jiān)測，選取水樣監(jiān)測數據中主要四個定類指標BOD5、COD、NH3-N和TP的濃度隨時間變化情況依次進行分析。

如圖2所示，三岔斷面水質1月和2月的水質情況相對較差，各主要監(jiān)測指標均有超過地表水Ⅲ類標準的情況，4月至6月水質好轉，各監(jiān)測指標能夠滿足地表水Ⅲ類標準，8月份水質相對較差，多項指標超過地表水Ⅲ類標準。整體來看，除COD的8個月平均值略超過地表水Ⅲ類標準外，BOD5、NH3-N、TP的8個月平均值均滿足地表水Ⅲ類標準?！笆奈濉逼陂g三岔斷面的考核目標為Ⅲ類，因此從現狀監(jiān)測結果來看斷面水質不能長期穩(wěn)定達標，句容河水環(huán)境質量有待進一步提升。

圖2 句容河三岔斷面主要指標檢測值Fig.2 Main index detection values of Jurong River Sancha section

從圖3句容河沿線土地利用規(guī)劃推斷，生活污水、支流污染、農業(yè)面源和地表徑流污染是導致句容河三岔斷面水質不能長期穩(wěn)定達標的主要原因。

圖3 句容河沿線土地利用類型分布圖Fig.3 Distribution map of land use types along Jurong River

2.2 溯源分析

2.2.1 生活污水污染

生活污水中含有較多的有機物、洗滌劑和病原微生物等污染物，若未經處理就直接排放則會對河流造成污染。通過實地調查發(fā)現，流入句容河的生活污水主要來自生活污水直排口。

句容河沿線范圍內人口數量多，住宅占地面積大，范圍內排水管網系統(tǒng)不完善，存在大量的生活污水直排口，導致部分未經處理的生活污水直接排入句容河影響水質。利用無人機正射和紅外熱成像技術，采用雙光(可見光+紅外線)無人機對遙感解譯區(qū)域進行拍攝取證，以遙感解譯結合地面核查的方式，排查出沿句容河全線三岔斷面上游約有177個排口，主要為雨水排口和合流制排口，無論晴天或是雨天，句容河城區(qū)段雨水排口均溢流現象，從而形成生活污水持續(xù)污染。部分生活污水排口的實況和熱紅外影像圖如圖4所示。

圖4 部分生活污水排口的實況和熱紅外影像圖Fig.4 Live and thermal infrared image of some domestic sewage outlets

2.2.2 支流污染

句容河三岔斷面上共有8條入河支流，其中部分支流污染較為嚴重，這些污染嚴重的支流進入句容河，同樣會加重句容河的污染。支流入河口點位分布如圖4所示。根據句容市環(huán)境保護委員會辦公室公布的句容河及相關入河河道水質數據，對數據進行分析梳理，2021年1～6月共檢測了8條支流入句容河河口以句容河上游主要斷面(房家壩)水質，檢測指標包括DO、COD、NH3-N和TP，句容河及其支流分布情況如圖5所示。

圖5 句容河及其支流分布圖Fig.5 Jurong River and its tributaries

圖6 句容河及其支流水質分析結果Fig.6 Water quality analysis results of Jurong River and its tributaries

通過圖6數據分析可知，各入河口整體水質較差，除總磷外基本無法達到Ⅲ類水標準，其中葛仙湖入河口的水質最差，NH3-N 和COD超過了地表水Ⅳ類標準，TP也在2、4、6月超過了地表水Ⅳ類標準；老句容河西側1～5月水位未過堤，沒有排入句容河，6月有水入河，COD達到了42mg/L，超過了地表水Ⅳ類標準，對句容河影響較大，需重點關注；其他入河口的NH3-N 和COD也在個別月份超過了地表水Ⅲ類標準。

調查發(fā)現，葛仙湖入句容河水量較大且水質較差，通過實地查勘，初步判斷該支流的污染主要來自于支流兩岸居民住宅區(qū)排放的生活污水。

綜上所述，句容河段葛仙湖入河口和老句容河西側入河口污染較為嚴重，句容河上游的葛仙湖入河口、萬家河和老句容河西側入河口對句容河NH3-N及TP貢獻較大；葛仙湖入河口、黃金河、老句容河西側入河口對句容河COD貢獻較大。

2.2.3 農業(yè)面源污染

農業(yè)面源污染是河流氨氮、總磷超標的主要影響因素之一。由于種植過程中，有部分農田耕地平均化肥和農藥施用量較大，因此氮、磷污染物貢獻率較大。

通過無人機勘查，句容河三岔斷面兩岸分布有大面積農田。從圖7所示的實況和熱紅外影像圖可以看到，句容河沿岸排灌渠均為明渠，且寬度較大。污染成因是：句容河兩岸農田退水攜帶的部分農藥、化肥等農業(yè)殘留物進入河道污染河流水體。農田退水不僅會降低土壤肥力和化肥利用效率，還往往攜帶流失的氮、磷等營養(yǎng)物質進入河道，直接或間接地引起水體的富營養(yǎng)化問題。

圖7 部分農業(yè)面源排口的實況和熱紅外影像圖Fig.7 Live and thermal infrared images of some agricultural non-point source outlets

2.2.4 地表徑流污染

隨著城市化進程的深入，城市道路、橋梁、建筑物等不可滲透表面面積大幅提高，原本可以滲透到土壤中的雨水轉變?yōu)榈乇韽搅鳌＝涍^淋洗大氣，沖刷路面、城市建筑物、城市廢棄物后產生的雨水，特別是初期雨水的污染程度極高。瀝青油氈屋面、瀝青混凝土道路、融雪劑、農藥、殺蟲劑的使用均能使徑流的雨水中含有大量的有機物、病原體、重金屬和油等污染物。初期雨水所攜帶的污染物幾乎都集中在初期幾毫米雨水中，其污染負荷遠高于中后期雨水，兩岸沿線均設置了一定數量的排水溝，降雨形成的地表徑流直接排入河體，對句容河的水質造成了一定的影響。

2.3 水環(huán)境容量估算

水文條件方面，句容河及其各支流流量取1～6月份實測均值，采用90%保證率下的徑流量作為設計水文條件；以2021年1～6月句容河三岔斷面平均水質濃度作為河流背景濃度，降解系數[17]取COD 0.1d-1，NH3-N 0.06d-1，TP 0.14d-1。計算結果見下表。

表 句容河水環(huán)境容量及污染物理論削減率Tab. Environmental capacity of Jurong River and theretical reduction rate of pollutants

2.4 斷面水質達標分析

句容河沿河農村居民生活污水直排、區(qū)域內農作物種植過量使用化肥造成氮磷流失、沿河畜禽養(yǎng)殖污水入河等現象，使得污染物入河量較大，對三岔斷面水質產生較大影響。在保證進入句容河上游的水質維持2021年水平不變的前提下，針對控制范圍內污染源采取相應工程措施進行削減，根據上表的結果，最終需削減污染物入河量分別為COD 0 t/a，NH3-N 78.5 t/a，TP 88.9 t/a，實現句容河三岔斷面水質達標。

3 水質提升措施及建議

3.1 提升措施

為確保句容河三岔斷面水質穩(wěn)定達到《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類標準，在對斷面上游沿程水質和排口污染源分析的基礎上，通過斷面水質達標分析，現提出以下具體應對措施。

3.1.1 提高管網覆蓋率和污水處理能力

大力推進城中村、老舊城區(qū)、城鄉(xiāng)結合部的生活污水收集能力建設，科學實施沿河截污管道建設，消除管網覆蓋空白區(qū)，全面提升管網密度。推進城市建成區(qū)排水管網問題診斷和排查，對結構性和功能性缺陷的管道進行維修改造，提高城市生活污水集中收集率，減少污水外滲、河水倒灌和地下水滲入。

3.1.2 完善雨污分流改造工程

以實現“主城區(qū)全面雨污分流”為工作目標，完善雨水、污水主管網，并對主城區(qū)建成區(qū)范圍內的雨污合流及混接的排水設施，分片區(qū)、分批次實施雨污分流排查和改造，提高雨污分流比例。

3.1.3 加強上游河道管控

根據2021年1～6月各支流監(jiān)測結果，句容河城區(qū)段支流河道有6條水質超Ⅲ類，其中劣Ⅴ類的有葛仙湖；Ⅴ類的有黃金河；Ⅳ類的有肖莊水庫、老句容河、肖桿河、一支河。

亟需加強對以上水質超標河道及兩岸的管控，加強骨干河道清淤疏浚和綜合整治，健全河道水系連通、輪流疏浚和長效管理機制，保證水質穩(wěn)定達標排放。

3.1.4 農業(yè)面源污染治理

加強沿河排澇站的管理，梳理農田退水排口，全面開展重點區(qū)域農田退水水質監(jiān)測。對直接影響斷面水質穩(wěn)定達標的沿岸農田進行種植結構調整和排灌系統(tǒng)生態(tài)化改造，對于暫時無法實施改造的，建設分布式污水處理設施，確保水質達標后排放。

3.1.5 建立生態(tài)活水補水機制

為改善三岔斷面水環(huán)境現狀，實施生態(tài)基流常態(tài)化供水措施。通過句容水庫生態(tài)補水，保證句容河生態(tài)基流，增強河道自凈能力，構造健康水生態(tài)系統(tǒng)，應保證每周生態(tài)活水補水一次，每次24小時以上。

若出現自動監(jiān)測站或手工監(jiān)測數據超標時，水利局應定期從上游水庫調水，對句容河適時進行生態(tài)補水，保障句容河生態(tài)基流。為保證句容水庫庫容，必要時從北山水庫引水入句容水庫。

3.1.6 加強“排口長”制管理力度

針對連續(xù)超標的合流制排口，加強“排口長”制管理力度，推進“排口長制”工作縱深發(fā)展，通過設置“排口長”公示牌，落實屬地責任，明確責任分工；加強水質監(jiān)測力度，全面查清污水來源，嚴格查處偷排行為，確保排口晴天不溢流。

3.2 建議

3.2.1 加強雨污分流建設和管網建設

雨污分流是加強雨水收集運用和污水集中處理排放的關鍵工程，不僅能有效提升污水處理效率，還可以降低雨水溢流污染，減少對句容河水質達標的不利影響。同時，繼續(xù)推進老舊城區(qū)和農村地區(qū)生活污水管網建設，禁止生活污水直接入河，盡可能減輕因生活污水導致的水質惡化。

3.2.2 控制種植業(yè)面源污染。

全面推廣農業(yè)清潔生產，從源頭控制種植業(yè)污染。開展化肥減施行動，實行測土配方施肥，推廣精準施肥技術和機具。加大有機肥產業(yè)發(fā)展的支持力度，鼓勵使用農家肥、商品有機肥。開展農藥使用量零增長行動，推廣高效、低毒、低殘留農藥使用、精準施藥及減量控害技術。

3.2.3 提升水環(huán)境監(jiān)管能力

嚴格落實執(zhí)法監(jiān)管的各項措施，嚴厲打擊違法排放行為。依法加大處罰力度，進一步強化依法行政意識，加大執(zhí)法力度。規(guī)范環(huán)境執(zhí)法行為，實行執(zhí)法責任追究制，加強對環(huán)境執(zhí)法活動的行政監(jiān)察。繼續(xù)加強“排口長制”管理力度，推進“排口長制”工作縱深發(fā)展，通過設置“排口長”公示牌，落實屬地責任，明確責任分工；建立河流生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，加強水質監(jiān)測力度，建立高效快捷的信息網絡體系，全面查清污水來源，嚴格查處偷排行為，確保晴天排口無污水溢流。

4 結 論

(1)根據對句容市三岔斷面上游水質各斷面的跟蹤監(jiān)測發(fā)現，句容河各個斷面BOD5及COD濃度均超過了地表水Ⅲ類標準，NH3-N及TP濃度在兆文橋下游逐漸升高，由此可以看出，三岔斷面的水質污染受上游影響較大。

(2)對句容市三岔斷面的6次監(jiān)測結果表明，NH3-N濃度超過了地表水Ⅲ類水標準2次，BOD5、COD和TP的濃度均超標1次，且超標月份集中在1～2月，之后水質有好轉趨勢。在各項指標中，NH3-N污染情況相對較嚴重，因此應更加關注由生活污水和農田種植引起的水質方面的影響。

(3)通過河道現場溯源分析，發(fā)現句容河主要污染物來源為生活污染、農業(yè)面源污染以及支流污染。生活污染方面主要是由于城區(qū)雨污分流改造未到位、管網覆蓋率不夠所致；農業(yè)污染方面，主要是由于句容河三岔斷面附近及上游兩岸的農田污水排放，導致句容河下游NH3-N、TP超標。此外，句容河上游存在8條入河支流，其中部分支流污染較為嚴重，這些污染嚴重的支流進入句容河，同樣會加重句容河的污染。