大冶市水环境污染源调查及防治

鲁 珍

（江汉大学 化学与环境工程学院，湖北 武汉 430056）

大冶市水环境污染源调查及防治

鲁 珍

（江汉大学 化学与环境工程学院，湖北 武汉 430056）

为全面了解大冶市水环境污染源情况，分别对大冶市点污染源和面污染源进行调查，采用产排污系数法、间接估算法和源强系数修正法等方法对污染物入河量进行核算。结果表明：大冶市面源污染对水环境造成的危害与点污染源相当，当地生活污水处理率较低，畜禽养殖与农田径流污染未能得到有效控制。针对上述结果提出相应保护水环境的防治措施建议：（1）从严控制面源污染；（2）强化环保基础设施建设；（3）调整产业结构，实施矿业经济转型。

大冶市；污染源；水环境污染；入河量；矿业经济转型

1 区域概况

大冶市位于湖北省东南部，地跨东经114°31′33″～ 115°20′42″、 北 纬 29°40′16″～30°15′45″，位于幕阜山北面向长江中下游平原的过渡地带，以丘陵和平原为主。当地属于典型的亚热带大陆性季风型气候，在地理和气候上具有南北交替的双重过渡性特征，四季分明，光照充足，雨量充沛。年均降雨量为1 414.6 mm，气候温和湿润，生物种类繁多，水源充沛。大冶市有16个乡镇（办），2012年总人口90余万。当地矿产资源丰富，金属矿藏包括金、银、铜和铁等；非金属矿藏包括石膏、煤炭等，当地以资源优势大力发展矿产开采洗选、金属冶炼加工等重工业。

2 污染源调查结果分析

本次调查范围包括大冶市的大冶湖和保安湖流域。调查内容包括点污染源和面污染源两个方面。其中，点污染源主要包括工业污染源和城镇生活污染源，面污染源主要包括农村生活污染源、农田径流、畜禽养殖和地表径流［1-3］。点污染源污染物的产生量采用直接调查法、间接估算法［4］和产排污系数法；面污染源数污染物产生量采用产排污系数法和源强系数修正法，相关基础数据和修正系数来源于统计年鉴、环境统计和污染源普查等。

2.1 点污染源调查

根据大冶市环保局历年《环境统计》数据，间接估算2012年化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）排放总量约为9 200 t/a，其中，工业源排放量约为1 800 t/a，占19.6%，生活源排放约为7 400 t/a，占80.4%；氨氮（ammonia nitrogen，NH3-N）排放总量约为965 t/a，其中，工业源排放约为85 t/a，占8.8%，生活源排放约为880 t/a，占91.2%。由此可见，大冶市点污染源以生活污染源为主，这与当地污水处理设施严重不足的现状相吻合。

2.1.1 工业污染源 大冶市矿产资源丰富，采矿、选矿和金属冶炼业十分发达，为保护当地环境，相关部门一直加强对污染企业的管理，基本实现企业废水达标排放［5］，参考相关资料［6］，工业源污染物入河系数取r=1。调查数据表明，2012年大冶市主要废水排放企业一共59家，主要工业污染源企业数量分布情况为金湖街办11个，罗桥街办13个，陈贵镇14个，灵乡镇9个，还地桥镇5个，金山店镇3个，保安镇3个，大箕铺镇1个，这些企业废水及污染物排放量约占全市废水85%（图1、图2）。

由图1和图2可知，还地桥镇工业源废水排放量及COD排放量最大，其次是工业源分布较多的陈贵镇。在59家企业中仅5家企业在还地桥镇，但当地废水排放量却达到892.6万t/a，COD排放量为495.4 t/a，NH3-N排放量为23.6 t/a。分析原因有两个：（1）还地桥镇5家企业生产运营过程中，用水量较大，上一年废水、中水回用工作做得较好，故在下一年并未消耗大量新鲜水，但下一年中废水、中水回用工作并未较好地继续开展，导致有大量废水排放并多于新鲜用水量；（2）企业规模较大，运行时原辅料消耗多。上述行政区中，还地桥镇、保安镇紧邻保安湖南部水域，其余均汇水于大冶湖流域三里七湖。

图1 各行政区企业用排水情况

从行业方面来看，2012年大冶市主要调查的59家重点废水排放企业涉及到18个行业，分别为烟煤和无烟煤的开采洗选、铁矿采选、铜矿采选、畜禽屠宰、其他农副食品加工、白酒制造、化纤针织品及编织品制造、机制纸及纸板制造、炸药及火工产品制造、水泥制造、玻璃纤维及制品制造、玻璃纤维增强塑料制品制造、铜冶炼、铝冶炼、水轮机及辅机制造、气体压缩机械制造、制冷空调设备制造、钢铁铸件制造。其中烟煤和无烟煤的开采洗选工业废水排放量最大，该行业与铁矿采选、铜矿采选、白酒制造和铝冶炼的废水排放量达到全市工业废水总量的95.5%。根据行业废水排放量情况做比例构成图（见图3）。

图2 各行政区企业污染物排放情况

图3 大冶市各行业废水排放比例构成图

由图3可知，大冶市烟煤和无烟煤的开采洗选业废水排放量占全市38%，铁矿采选业占27%，铜矿采选业占23%，白酒制造、铝冶炼和其他行业各占4%，该现象与大冶实际情况相符，因为大冶市以重型工业发展为主，当地重型工业产业结构以煤炭开采和金属冶炼工业为主体。

2.1.2 城镇生活污染源 通过产排污系数法计算出各行政区污水产生量及COD、NH3-N和总磷（total phosphorus，TP）的产生量，关于间接入河存在入河系数问题，根据全国水环境容量核定方法中的入河系数要求，本研究取入河系数如下：rCOD=0.72～1.0，rNH3-N=0.48～1.0，rTP=0.6～1.0，综合考虑大冶市原有湖泊研究相关资料，本研究城镇生活污染物入河系数取r=0.9，污染物入河量详见表1，各行政区污水产生量对比情况见图4。由表1和图4知东岳路街办污水产生量最高达7 385.94 t/a，其次是金湖街办和开发区均达1 500 t/a。根据大冶市实际情况，开发区、东岳路街办、金湖街办相连为大冶市中心，市中心人口密度大，城镇居民多，导致其污水及污染物产生量大［7］。

目前，大冶市城镇生活污水60%进入城市污水管网，通过城市污水处理厂处理达标后排入受纳水体，根据大冶市实际情况，污染物均不是直接排入受纳水体，而是经过港渠间接入湖，排入三里七湖和保安湖南部水域。

表1 大冶市各城镇主要污染物入河量/（t·a-1）

图4 大冶市各行政区城镇生活污水产生量对比图

根据工业污染源和城镇生活污染源的基本情况，2012年大冶市地表水环境需承受以下表2中污染物的产生经部分处理后的入河量。由表2可知，生活污染源污染物的产生量已远远超过工业污染源，说明工业生产上废水已经得到较好的处理，处理后达标排放，生活污水方面治理工作迫在眉睫，配套城市管网设施需完善，减少生活污水未经处理直接排入地表水体。

表2 大冶市点源污染入河量/（t·a-1）

2.2 面污染源现状

面源污染没有固定污染排放点，位置、途径、数量不确定且分布范围广，随机性大，所以，面源污染一旦发生难以得到快速而有效的控制。本文考虑的面源污染主要包括4个方面：农村生活污水、畜禽养殖、农田径流和地表径流［8-9］。大冶市农村生活污水和畜禽养殖均未通过管网收集经污水处理厂处理，直接分散式排入水环境中。在农业种植过程中，化肥农药的播撒，导致污染物通过土壤渗透进入水环境。参考全国水环境容量的核定方法对污染物入河系数要求，面污染源入 河 系 数 取 r生活污水=0.23，r畜禽养殖=0.12，r农田径流=0.22，r地表径流=1。

2.2.1 农村生活污染源 2012年大冶市农村人口约67万人，约占全市人口的73%。农村生活污水及污染物产生量参考全国污染源普查办发布的源强系数，采用产排污系数法，农村生活污水量按80 L/人·d计算，污染物负荷按COD为16.4 g/人·d，NH3-N为4 g/人·d，TP为0.44 g/人·d计算。

2.2.2 畜禽养殖污染 大冶市是湖北省内重要的畜禽养殖基地之一，规模化养殖和散户养殖数量均较大。据调查，大冶市现有养殖场由于缺乏配套污染处理设施，各乡镇畜禽养殖排泄污染物基本处于无序排放状态或者回收作为农家肥处理，由于大冶市养殖废水均未集中收集处理，畜禽养殖成为大冶市水环境较大污染，需加强其防治工作［10］。根据污染源普查办法，采用产排污系数确定污染物产生量，计算公式如下：

式中：Wi，j为第i类畜禽第 j种污染物的产生量；Fi为第i类畜禽日产粪量；Qi为第i类畜禽日产尿量；αi，j为第i类畜禽第 j种污染物在粪便中的平均含量；βi，j为第i类畜禽第 j种污染物在尿中的平均含量；r为饲养期；n为饲养数。

畜禽养殖污染物产生后按产生量的12%计算污染物的流失量，再通过雨水冲刷，地表径流按一定的入河系数进入大冶市地表水，综合考虑当地养殖种类及数量，本文主要纳入计算的畜禽种类为：猪、牛、鸡、鸭，通过上述公式计算并考虑入河系数得出主要污染物的产生量：COD产生量达29 972.39 t/a，NH3-N产生量达2 636.98 t/a，TP产生量达2 072.64 t/a。

2.2.3 农田径流污染 大冶平均每年农田的化肥施用量大，且化肥不能完全被农作物吸收，进入土壤后，经雨水冲刷进入大冶市水环境造成污染。参考中国环境规划院编写的《全国水环境容量核定技术指南》关于污染源调查办法中对农田径流的调查分析，标准农田源强系数COD取10［kg/（667 m2·a）］，NH3-N取2［kg/（667 m2·a）］，对于其他农田，对应的源强系数需要进行修坡度、农作物类型、土壤类型、化肥施用量、降水量修正。经分析，大冶市化肥施用量约66.3 kg/（667 m2·a），年降雨量1 414 mm，根据修正系数计算大冶市农田径流污染物产生量。

2.2.4 地表径流污染 参考标准城市的源强系数：COD为50 t/a，NH3-N为5 t/a。考虑各实际情况对城市径流的影响，分别进行地形修正、人口修正、面积修正、降雨修正和管网修正，大冶市地表径流污染物负荷量为：COD为24 t/a，NH3-N为4 t/a。

综合考虑上述4种面污染源主要污染物的产生量计算方法及相关入河系数，详细结果见表3，各类面污染源污染物比例构成图见图5。

表3 大冶市面源污染物计算结果/（t·a-1）

由表3和图5可知，大冶市面源污染已是一个较大的数值，畜禽养殖污染贡献量最大，其次是农田径流，再是农村生活污染源。地表径流污染量与前几种污染源相比相对甚小。大冶市农村生活和畜禽养殖污水均未得到妥善处理，部分以回收方式用作农家肥料，但最终去处是以无序排放形式进入大冶市水环境，对各水功能区造成一定污染。

图5 大冶市各类型面源污染比例构成图

2.3 点面源对比分析

由表4知，大冶市COD入河总量14 520.93 t，其中，点源占55%，面源占45%；NH3-N入河总量达1 714.37 t，点源占45%，面源占55%；TP入河总量为345.86 t，点源占21%，面源占79%。因此，大冶市面污染源入河量已不容忽视，与点污染源相当甚至部分污染物超过点污染源。

表4 大冶市污染物入河量对比表 （/t·a-1）

3 大冶市水污染防治措施建议

（1）加快污水处理厂建设步伐。加快市区生活污水处理设施和配套管网建设的同时，推进集镇生活污水处理厂建设步伐，使重点乡镇污水处理率能够得到一定提高。新建的污水处理厂要同步建设脱氮除磷设施，制定并实施更严格的氮磷排放标准，进一步降低氮磷入湖浓度。对于农村生活污水，采用集中和分散相结合的治理模式，利用农村地区广泛分散的河塘沟渠，建立湿地等生态工程处理生活污水。

（2）从严控制面源污染。对于污染较大的畜禽养殖业，已建的规模化养殖场必须配套建设畜禽养殖场粪便处理或资源化利用设施。加快沼气池等污染治理设施建设，鼓励生态养殖和标准化养殖小区建设。关于农田径流需严格控制农药化肥污染。大力建设有机和绿色农产品基地。推广测土施肥、平衡施肥、针对性施肥，鼓励使用有机肥、复混肥、缓释肥；加强政策引导，扩大配方肥生产供应，创新推广机制，引导企业参与，降低农业化肥污染。采取灌排分离等措施控制农田氮磷流失。

（3）调整产业结构［11］，实施矿业经济转型。大冶市工业污染源主要行业有烟煤和无烟煤的开采洗选、黑色金属矿采选业、有色金属冶炼及压延。造成流域内主要排放污染物有COD、NH3-N和石油类。由于大冶市矿产资源接近枯竭，且对当地环境造成较大污染，需禁止工业和建设项目，实施经济转型，适当开展科研、旅游项目，同时，要严格限制发展农业和林业项目。

［1］ 孟伟.流域水污染物总量控制技术与示范［M］.北京：中国环境科学出版社，2008：18-22.

［2］ 程声通.水污染防治规划原理与方法［M］.北京：化学工业出版社，2010：41-42.

［3］ 胡成，潘美霞.城市非点源污染负荷估算研究［J］.气象与环境学报，2006，22（5）：14-22.

［4］ 张世坤，黄锦辉，杨艳春，等.黄河流域污染源调查分析［J］.人民黄河，2011，33（12）：45-47.

［5］ 班璇，杜耘，吴秋珍，等.四湖流域水环境污染现状空间分布和污染源分析［J］.长江流域资源与环境，2011，20（1）：112-116.

［6］ 李兆华.大冶湖水污染防治研究［M］.北京：科学出版社，2010：105-106.

［7］ 冯冰冰，王国祥，杨文斌.南京玄武湖污染源调查分析［J］.安徽农业科学，2007，35（28）：8963-8964.

［8］ 张红举，陈方.太湖流域面源污染现状及控制途径［J］.水资源保护，2010，26（3）：87-90.

［9］ 王夏晖，陆军，张庆忠，等.基于流域尺度的农业非点源污染物空间排放特征与总量控制研究［J］.环境科学，2011，32（9）：2554-2561.

［10］王安亭，方玮，白云山.陆浑水库污染源调查及防治措施［J］.水电能源科学，2011，29（3）：34-36.

［11］胡艳娟.鉴江流域污染源调查及防治对策研究［J］.黑龙江水利科技，2007，35（3）：93-94.

Investigation and Prevention of Pollution Sources of Water Environment in Daye City

LU Zhen
（School of Chemistry and Environmental Engineering，Jianghan University，Wuhan 430056，Hubei，China）

Surveys were conducted on point pollution source and nonpoint pollution source in Daye city，total amount of pollutants into the river was checked with using the method of pollutants producing coefficient，indirect estimation，and correction of source intensity coefficient.The pur⁃pose was to understand the situation of pollution source of water environment in Daye City.The re⁃sults indicated that the harm of nonpoint pollution source was equal to point pollution source approxi⁃mately.The local sewage treatment rate is low.Livestock breeding and agricultural runoff pollution had not been controlled effectively.The countermeasures of water environmental protection were sug⁃gested on the basis of the results.Firstly，the controlling of nonpoint source pollution need to be treated seriously.Secondly，the construction of environmental protection infrastructure need to be strengthen.Finally，to adjust the industrial structure，and realize the mineral economic transition.

Daye City；pollution source；pollution of water environment；amount into river；mineral economic transition

X5

：A

：1673-0143（2013）06-0044-05

（责任编辑：叶 冰）

2013－08－21

鲁 珍（1987—），女，实验员，硕士，研究方向：水污染控制工程。