于桥水库水源地外源污染分析及环境保护对策

张慧　梁琼　高如泰

摘 要：通过对于桥水库水源地的污染现状和外源污染源的分析，得出农田径流和畜禽养殖是水库周边面源氮磷污染负荷的主要来源。水库流域范围内分布的大量选矿厂是入库河流水体中铁超标的主要原因。另外，于桥水库周边农村生活污水排放也对水库水质构成了威胁。针对于桥水库水源地外源污染问题提出了外源污染控制和环境保护对策。

关键词：水质；水源地；外源污染；铁矿；于桥水库

中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）01-02-101-06

我国饮用水源主要以河流、湖泊等地表水为主。饮用水的清洁安全是人类健康生活的基本条件，关系到社会稳定与经济发展。近年来，我国排污总量与环境容量间的矛盾日益突出，水源安全面临着巨大挑战，据报道，我国3亿人饮水不安全，其中1.9亿人喝有害物质含量超标的水[1]。识别地表水水源地外源污染风险，对有效管理与控制水源地水质、确保饮用水安全具有重要的现实意义。

于桥水库位于天津市蓟县城东，属引滦入津工程大型调蓄水库，是一座山谷与平原过渡型盆地水库，以防洪、供水为主，兼顾灌溉、发电、养殖等综合利用，是天津市重要的供水水源地。近年来，由于水库上游河段及水库周边地区经济社会的发展，污染物排放强度增大，污染物通过入库河流和库区进入水库，造成水库水质恶化。与20世纪80年代相比，水库水体中营养盐含量明显增加，浮游植物增长1.25倍，水体富营养化加剧，对天津市饮用水源地的安全构成了威胁[2]。

水库汇水河流包括沙河、黎河、淋河3大支流。沙河、淋河、黎河的汇水面积主要集中在河北省遵化市境内，接纳了其汇水面积内所有农田、果园的氮磷等营养盐的面源污染；同时由于遵化市采矿业的不断发展，3条支流范围内分布着大量铁选矿厂，其选矿污水和选矿废渣直接或间接进入3条支流，铁锰等重金属污染开始显现[3]。于桥水库的水环境问题是整个海河流域水体水质问题的一个缩影，因此对其外源污染开展调查研究有重要意义。

1 于桥水库流域污染现状

于桥水库控制流域面积2 060km2，占整个州河流域面积的96%[4]，流域境内雨量充沛，多年平均降雨750mm，平均径流量3.5亿m3。水库总库容15.59亿m3，最大回水长东西约30km，南北宽8km；正常蓄水位时淹没面积86.8km2，最大淹没面积250km2。为了解于桥水库入库支流污染现状，2012年4月和11月分别对淋河、沙河和黎河3条主要支流进行了布点采样，进行水质检测。根据于桥水库流域的河流水系分布状况，结合流域的土地利用类型和产业布局、地形地貌等因素，选择入库河流典型断面进行布点。共选择了河流断面11个样点，其中淋河4个样点，沙河4个样点，黎河3个样点。水库内确定了2个采样点作为对照，样点的分布如图1所示，对测定结果进行统计（表1）。监测结果显示，于桥水库流域的外源污染物以总磷、总氮和铁为主。

2 外源主要污染物氮磷污染源分析

据天津市水务局2010年4月发布的《于桥水库周边水污染源近期治理工程实施方案》调查结果显示，在于桥水库的总氮负荷中，3条入库河流占55.5%，引滦来水占30.6%，水库周边径流占13.9%；总磷负荷中3条入库河流占41.0%，引滦来水占20.5%，水库周边占38.6%。农田径流、畜禽养殖、农村生活、鱼塘和库周餐馆是于桥水库周边面源氮磷污染的主要来源。根据现有调查数据资料和相关研究结果[5-6]，不同污染源占库区周边污染负荷的比例如表2所示，农田径流和畜禽养殖是水库周边面源污染负荷的主要来源。

根据以上数据统计，得到径流和侵蚀面源总氮的污染负荷分别为126.28t和135.95t，两者合计262.24t；径流和侵蚀面源总磷的污染负荷分别为7.947t和14.301t，两者合计22.247t。

作为典型的农业耕作区，于桥水库流域种植有小麦、玉米、棉花，以及蔬菜和果树等多种作物，仅水库周边有耕地0.53万hm2，果园0.2万hm2，林地1.3万hm2。在农业生产中，农药和化肥大量使用，其利用率仅有30%左右。化肥的过量使用，粗放的农田管理方式，不但造成土壤中氮磷养分比例失调，而且过量的氮磷未被作物吸收，会随农田径流流失，污染水体，造成库区水体富营养化。农田径流污染是于桥水库水体氮磷超标，富营养化的主要原因之一。

2.2 畜禽养殖污染 据不完全统计，仅于桥水库周边临近的68个自然村，流域内共饲养牛3.35万头，猪27.96万头，羊5.96万只，鸡171.7万只，畜禽粪便年均产生量9万t[10]。根据各类畜禽的饲养周期选取不同的基础数据，在牛的计算中，由于当地主要养殖作为肉牛，占养牛量的85%以上。一般6月龄肉牛的出栏周期为10～12个月，年末存栏数可以代表当年的饲养数量；在猪的计算中，猪的平均饲养周期为180d，因此猪的饲养数量就是当年的出栏数；在羊的计算中，羊的生长周期一般是1a，因此采用年未存栏数作为当年的饲养数量；家禽的饲养以肉鸡为主，饲养周期一般为60d，因此以当年的出栏数作为饲养数量。

畜禽的粪便排泄系数是指单个动物每天排出粪便的数量，它与动物的种类、品种、性别、生长期、喂养饲料甚至天气条件等诸多因素有关。因目前我国尚没有相应的国家标准，故牛、猪、羊、鸡的排泄系数均参考相关文献获得，如表4、表5[11]。

由沙河流域畜禽的饲养量、粪便排放量及其中污染物的含量，可以得到流域内畜禽粪便面源污染的年污染负荷，COD、TN、TP的年污染负荷分别为22 613.0t、5 018.03t和1 418.65t。畜禽粪便露天堆放，在降雨的冲刷下产生会污水径流，而冲洗圈舍也会产生大量含氮污水，这些污水通过径流或渗流的方式汇入河道中，并最终汇入于桥水库，为于桥水库输入大量的氮负荷。

2.5 流域内农村面源污染负荷 由以上分析可以得到流域生活污水、生活垃圾、人粪尿、畜禽粪便的年污染负荷，TN、TP年污染负荷为356.3t、125.2t。在氮磷污染方面，各部分在氮、磷年污染负荷中所占的比例如图8、图9所示。由图8、图9可以看出，在TN年污染负荷中，畜禽粪便和人粪尿所占的比重较大；在TP年污染负荷中，畜禽粪便所占的比例也远远超过其余3个部分。由此可知，畜禽粪便是面源污染的重大源头，直接进入到环境中危害严重，为大幅削减面源污染负荷必须加强对其控制与管理。同时应规范人粪尿的处理途径，加强公厕的建设与管理，建立起其产生、转移、最终处置的导则。生活污水、生活垃圾在氮磷污染负荷中所占的比例较少，但其临河、临沟、临路随意倾倒的方式仍值得关注，尤其在实现畜禽粪便与人粪尿规范性管理措施之后，将是村落面源污染的主要源头。endprint

3 外源主要污染物重金属污染源分析

于桥水库汇流面积近80%在河北省遵化市境内，该区域有丰富的矿产资源，包括铁、金、锰、铬、铝、锌等金属矿物和白云岩建筑材料等[13]。近年来，黎河、沙河、淋河中上游铁矿开采业急速发展，沿河开采加工铁矿石的场点星罗棋布。据不完全调查统计，仅黎河上游主河道两侧200m范围内就有铁矿石开采及铁选加工厂多达70余家，其中黎河主河道隧洞出口至河北省遵化市黎河桥20km的区域内就有35家铁选加工厂。沙河从北岭河的堡子店至塔头村的一条支流上就有15家铁选矿厂；淋河主河道兴隆县境内从头拨子村到七拨子村有11家大型铁选矿厂；蓟县境内共有13家选矿厂[14]。铁矿石的大量开采不仅威胁河堤安全，由于部分铁选矿厂生产方式粗放，生产工艺简单，大量选矿废水未经处理即排放入河，使河道中铁锰含量大量增加，对于桥水库水源造成污染。同时，选矿厂的尾矿大量堆积在河道两岸，在雨季随着径流的增加，大量重金属污染物将会随径流一同进入于桥水库，污染水库水体。2004年调查统计结果显示，遵化市排污企业有207家，主要排污单位有遵化化肥厂、建明化肥厂、平安城造纸厂等，工业污水年排放量1 857万t，生活污水年排放量1 308万t[15]。

4 污染控制与环境保护对策

4.1 加强农村生活污染治理 加大对该区域内村镇，尤其是邻近河道的村庄的环境治理力度。建立农村生产、生活垃圾处理设施和场所。在人口集中的村镇建立小型污水处理站，力求将农村生活污水和生产废水处理达标后排放。对农村人畜粪便和生活垃圾尽量做无害化处理，将生活垃圾采用分散收集、统一处置的方法，清运至垃圾处置场，避免垃圾围村造成的污染。

对于畜禽养殖中产生的畜禽粪便，雨季应避免露天堆放，尽量集中处置。通过有机肥还田的方式降低因堆置产生的污染，同时改善土壤结构，增加土壤肥力。推广新型的畜禽粪便堆肥技术，将畜禽粪便制成有机肥料，变废物为资源，提高粪便中养分的利用效率，即避免了环境污染，又可以增加经济收入。

4.2 控制农业面源污染 大力发展生态农业，对农业生产进行无公害化扶持和补贴。推广测土配方施肥，引导农民采用合理的施肥和灌溉方式，根据实际需要选择肥料和施用量，减少农药、化肥的施用量和流失量，最大限度的减少因过量施肥导致的农业面源污染，同时还能有效的避免资源浪费。采取工程措施，增加河岸绿化林带，形成防护隔离带，既防止沟岸侵蚀，减轻于桥水库上游河道两岸的水土流失，又能拦截阻挡沿岸农田径流和村落的污水、垃圾。

4.3 加强中上游铁矿加工业管理 加强对于桥水库汇水区内铁矿开采和选矿加工场点的监管和治理力度，取缔非法建设的小型选矿厂，严格控制铁矿石的开采点数量，对乱采乱挖及随意倾倒等现象给予严厉处罚；限定河道两侧200m范围内不得堆放尾矿矿渣，露天堆放场应使用覆盖材料遮盖，避免扬尘以及降雨冲刷。对于选矿厂尾水中重金属浓度较高等问题，通过提高尾水处理工艺，严格执行排放标准，降低尾水排放对入库河流造成的污染。尽快寻找矿渣再利用途径，消除潜在污染。

参考文献

[1]高洁.我国3亿人饮水不安全1.9亿人喝有害物质超标的水给水排水[J].中华养生保健，2005（2）.

[2]陈福贵，赵翠霞，王立林等.于桥水库富营养化成因分析[J].水科学与工程技术，2008（5）： 56-58.

[3]黄燕菊.天津蓟县于桥水库水环境治理研究与对策[J].海河水利，2010.

[4]唐广鸣.于桥水库控制流域水资源状况分析[J].水利发展研究，2009（9）： 34-39.

[5]宋秀杰，阎育梅，张鑫，等.密云水库流域畜禽养殖面源污染控制对策研究[J].农业环境与发展，2008，25（8）： 78-81.

[6]张淑荣.于桥水库流域农业非点源污染评价[D].中国科学院生态环境研究中心，2002.

[7]Ruan H D，Gilkes R J.Phosphorus accumulation in farm ponds and dams in southwest Australia[J].Journal of Environmental Quality，2000，29（6）：1875-1881.

[8]Novotny V，Wang Xiaoyan，Englande A J，et al.Comparative assessment of Pollution by the Use of industrial agricultural fertilizers in four rapidly developing Asian Countries[J].Environment，Developments，and Sustainability，2009，12（4）：491-509.

[9]Wang S H，Huggins D G，Frees L，et al.An integrated modeling approach to total watershed management： water quality and watershed assessment of Cheney Reservoir，Kansas，USA[J].Water，Air & Soil Polution，2005，164（1-4）：1-19.

[10]张宇龙，王启山，贺兰畹，等.于桥水库周围农村环境污染综合治理模式探讨[J].海河水利，2005（2）： 28-32.

[11]白明刚，马长海.河北省畜禽粪尿污染现状分析及对策[J].广东农业科学，2010 （2）： 161-164.

[12]王小燕.非点源污染过程机理与控制管理——以北京密云水库流域为例[M].北京：科学出版社，2011.

[13]胡晓芳.于桥水库水源地重金属污染研究[C].中国环境科学学会学术年会论文集，2012： 2685-2688.

[14]李玉英.于桥水库污染源分析及控制对策[J].现代水务，2011（4）： 4-7.

[15]王立林，王鸿雁，杜玉凤.于桥水库水环境质量现状评价及趋势分析[J].海河水利，2007（3）： 18-20. （责编：张宏民）endprint

3 外源主要污染物重金属污染源分析

于桥水库汇流面积近80%在河北省遵化市境内，该区域有丰富的矿产资源，包括铁、金、锰、铬、铝、锌等金属矿物和白云岩建筑材料等[13]。近年来，黎河、沙河、淋河中上游铁矿开采业急速发展，沿河开采加工铁矿石的场点星罗棋布。据不完全调查统计，仅黎河上游主河道两侧200m范围内就有铁矿石开采及铁选加工厂多达70余家，其中黎河主河道隧洞出口至河北省遵化市黎河桥20km的区域内就有35家铁选加工厂。沙河从北岭河的堡子店至塔头村的一条支流上就有15家铁选矿厂；淋河主河道兴隆县境内从头拨子村到七拨子村有11家大型铁选矿厂；蓟县境内共有13家选矿厂[14]。铁矿石的大量开采不仅威胁河堤安全，由于部分铁选矿厂生产方式粗放，生产工艺简单，大量选矿废水未经处理即排放入河，使河道中铁锰含量大量增加，对于桥水库水源造成污染。同时，选矿厂的尾矿大量堆积在河道两岸，在雨季随着径流的增加，大量重金属污染物将会随径流一同进入于桥水库，污染水库水体。2004年调查统计结果显示，遵化市排污企业有207家，主要排污单位有遵化化肥厂、建明化肥厂、平安城造纸厂等，工业污水年排放量1 857万t，生活污水年排放量1 308万t[15]。

4 污染控制与环境保护对策

4.1 加强农村生活污染治理 加大对该区域内村镇，尤其是邻近河道的村庄的环境治理力度。建立农村生产、生活垃圾处理设施和场所。在人口集中的村镇建立小型污水处理站，力求将农村生活污水和生产废水处理达标后排放。对农村人畜粪便和生活垃圾尽量做无害化处理，将生活垃圾采用分散收集、统一处置的方法，清运至垃圾处置场，避免垃圾围村造成的污染。

对于畜禽养殖中产生的畜禽粪便，雨季应避免露天堆放，尽量集中处置。通过有机肥还田的方式降低因堆置产生的污染，同时改善土壤结构，增加土壤肥力。推广新型的畜禽粪便堆肥技术，将畜禽粪便制成有机肥料，变废物为资源，提高粪便中养分的利用效率，即避免了环境污染，又可以增加经济收入。

4.2 控制农业面源污染 大力发展生态农业，对农业生产进行无公害化扶持和补贴。推广测土配方施肥，引导农民采用合理的施肥和灌溉方式，根据实际需要选择肥料和施用量，减少农药、化肥的施用量和流失量，最大限度的减少因过量施肥导致的农业面源污染，同时还能有效的避免资源浪费。采取工程措施，增加河岸绿化林带，形成防护隔离带，既防止沟岸侵蚀，减轻于桥水库上游河道两岸的水土流失，又能拦截阻挡沿岸农田径流和村落的污水、垃圾。

4.3 加强中上游铁矿加工业管理 加强对于桥水库汇水区内铁矿开采和选矿加工场点的监管和治理力度，取缔非法建设的小型选矿厂，严格控制铁矿石的开采点数量，对乱采乱挖及随意倾倒等现象给予严厉处罚；限定河道两侧200m范围内不得堆放尾矿矿渣，露天堆放场应使用覆盖材料遮盖，避免扬尘以及降雨冲刷。对于选矿厂尾水中重金属浓度较高等问题，通过提高尾水处理工艺，严格执行排放标准，降低尾水排放对入库河流造成的污染。尽快寻找矿渣再利用途径，消除潜在污染。

参考文献

[1]高洁.我国3亿人饮水不安全1.9亿人喝有害物质超标的水给水排水[J].中华养生保健，2005（2）.

[2]陈福贵，赵翠霞，王立林等.于桥水库富营养化成因分析[J].水科学与工程技术，2008（5）： 56-58.

[3]黄燕菊.天津蓟县于桥水库水环境治理研究与对策[J].海河水利，2010.

[4]唐广鸣.于桥水库控制流域水资源状况分析[J].水利发展研究，2009（9）： 34-39.

[5]宋秀杰，阎育梅，张鑫，等.密云水库流域畜禽养殖面源污染控制对策研究[J].农业环境与发展，2008，25（8）： 78-81.

[6]张淑荣.于桥水库流域农业非点源污染评价[D].中国科学院生态环境研究中心，2002.

[7]Ruan H D，Gilkes R J.Phosphorus accumulation in farm ponds and dams in southwest Australia[J].Journal of Environmental Quality，2000，29（6）：1875-1881.

[8]Novotny V，Wang Xiaoyan，Englande A J，et al.Comparative assessment of Pollution by the Use of industrial agricultural fertilizers in four rapidly developing Asian Countries[J].Environment，Developments，and Sustainability，2009，12（4）：491-509.

[9]Wang S H，Huggins D G，Frees L，et al.An integrated modeling approach to total watershed management： water quality and watershed assessment of Cheney Reservoir，Kansas，USA[J].Water，Air & Soil Polution，2005，164（1-4）：1-19.

[10]张宇龙，王启山，贺兰畹，等.于桥水库周围农村环境污染综合治理模式探讨[J].海河水利，2005（2）： 28-32.

[11]白明刚，马长海.河北省畜禽粪尿污染现状分析及对策[J].广东农业科学，2010 （2）： 161-164.

[12]王小燕.非点源污染过程机理与控制管理——以北京密云水库流域为例[M].北京：科学出版社，2011.

[13]胡晓芳.于桥水库水源地重金属污染研究[C].中国环境科学学会学术年会论文集，2012： 2685-2688.

[14]李玉英.于桥水库污染源分析及控制对策[J].现代水务，2011（4）： 4-7.

[15]王立林，王鸿雁，杜玉凤.于桥水库水环境质量现状评价及趋势分析[J].海河水利，2007（3）： 18-20. （责编：张宏民）endprint

3 外源主要污染物重金属污染源分析

于桥水库汇流面积近80%在河北省遵化市境内，该区域有丰富的矿产资源，包括铁、金、锰、铬、铝、锌等金属矿物和白云岩建筑材料等[13]。近年来，黎河、沙河、淋河中上游铁矿开采业急速发展，沿河开采加工铁矿石的场点星罗棋布。据不完全调查统计，仅黎河上游主河道两侧200m范围内就有铁矿石开采及铁选加工厂多达70余家，其中黎河主河道隧洞出口至河北省遵化市黎河桥20km的区域内就有35家铁选加工厂。沙河从北岭河的堡子店至塔头村的一条支流上就有15家铁选矿厂；淋河主河道兴隆县境内从头拨子村到七拨子村有11家大型铁选矿厂；蓟县境内共有13家选矿厂[14]。铁矿石的大量开采不仅威胁河堤安全，由于部分铁选矿厂生产方式粗放，生产工艺简单，大量选矿废水未经处理即排放入河，使河道中铁锰含量大量增加，对于桥水库水源造成污染。同时，选矿厂的尾矿大量堆积在河道两岸，在雨季随着径流的增加，大量重金属污染物将会随径流一同进入于桥水库，污染水库水体。2004年调查统计结果显示，遵化市排污企业有207家，主要排污单位有遵化化肥厂、建明化肥厂、平安城造纸厂等，工业污水年排放量1 857万t，生活污水年排放量1 308万t[15]。

4 污染控制与环境保护对策

4.1 加强农村生活污染治理 加大对该区域内村镇，尤其是邻近河道的村庄的环境治理力度。建立农村生产、生活垃圾处理设施和场所。在人口集中的村镇建立小型污水处理站，力求将农村生活污水和生产废水处理达标后排放。对农村人畜粪便和生活垃圾尽量做无害化处理，将生活垃圾采用分散收集、统一处置的方法，清运至垃圾处置场，避免垃圾围村造成的污染。

对于畜禽养殖中产生的畜禽粪便，雨季应避免露天堆放，尽量集中处置。通过有机肥还田的方式降低因堆置产生的污染，同时改善土壤结构，增加土壤肥力。推广新型的畜禽粪便堆肥技术，将畜禽粪便制成有机肥料，变废物为资源，提高粪便中养分的利用效率，即避免了环境污染，又可以增加经济收入。

4.2 控制农业面源污染 大力发展生态农业，对农业生产进行无公害化扶持和补贴。推广测土配方施肥，引导农民采用合理的施肥和灌溉方式，根据实际需要选择肥料和施用量，减少农药、化肥的施用量和流失量，最大限度的减少因过量施肥导致的农业面源污染，同时还能有效的避免资源浪费。采取工程措施，增加河岸绿化林带，形成防护隔离带，既防止沟岸侵蚀，减轻于桥水库上游河道两岸的水土流失，又能拦截阻挡沿岸农田径流和村落的污水、垃圾。

4.3 加强中上游铁矿加工业管理 加强对于桥水库汇水区内铁矿开采和选矿加工场点的监管和治理力度，取缔非法建设的小型选矿厂，严格控制铁矿石的开采点数量，对乱采乱挖及随意倾倒等现象给予严厉处罚；限定河道两侧200m范围内不得堆放尾矿矿渣，露天堆放场应使用覆盖材料遮盖，避免扬尘以及降雨冲刷。对于选矿厂尾水中重金属浓度较高等问题，通过提高尾水处理工艺，严格执行排放标准，降低尾水排放对入库河流造成的污染。尽快寻找矿渣再利用途径，消除潜在污染。

参考文献

[1]高洁.我国3亿人饮水不安全1.9亿人喝有害物质超标的水给水排水[J].中华养生保健，2005（2）.

[2]陈福贵，赵翠霞，王立林等.于桥水库富营养化成因分析[J].水科学与工程技术，2008（5）： 56-58.

[3]黄燕菊.天津蓟县于桥水库水环境治理研究与对策[J].海河水利，2010.

[4]唐广鸣.于桥水库控制流域水资源状况分析[J].水利发展研究，2009（9）： 34-39.

[5]宋秀杰，阎育梅，张鑫，等.密云水库流域畜禽养殖面源污染控制对策研究[J].农业环境与发展，2008，25（8）： 78-81.

[6]张淑荣.于桥水库流域农业非点源污染评价[D].中国科学院生态环境研究中心，2002.

[7]Ruan H D，Gilkes R J.Phosphorus accumulation in farm ponds and dams in southwest Australia[J].Journal of Environmental Quality，2000，29（6）：1875-1881.

[8]Novotny V，Wang Xiaoyan，Englande A J，et al.Comparative assessment of Pollution by the Use of industrial agricultural fertilizers in four rapidly developing Asian Countries[J].Environment，Developments，and Sustainability，2009，12（4）：491-509.

[9]Wang S H，Huggins D G，Frees L，et al.An integrated modeling approach to total watershed management： water quality and watershed assessment of Cheney Reservoir，Kansas，USA[J].Water，Air & Soil Polution，2005，164（1-4）：1-19.

[10]张宇龙，王启山，贺兰畹，等.于桥水库周围农村环境污染综合治理模式探讨[J].海河水利，2005（2）： 28-32.

[11]白明刚，马长海.河北省畜禽粪尿污染现状分析及对策[J].广东农业科学，2010 （2）： 161-164.

[12]王小燕.非点源污染过程机理与控制管理——以北京密云水库流域为例[M].北京：科学出版社，2011.

[13]胡晓芳.于桥水库水源地重金属污染研究[C].中国环境科学学会学术年会论文集，2012： 2685-2688.

[14]李玉英.于桥水库污染源分析及控制对策[J].现代水务，2011（4）： 4-7.

[15]王立林，王鸿雁，杜玉凤.于桥水库水环境质量现状评价及趋势分析[J].海河水利，2007（3）： 18-20. （责编：张宏民）endprint