煤炭资源型城市集中式饮用水源地水质变化与污染防治——以贵州盘县白河沟水库流域为例

卢 波，王 斌，彭 熙

(1.盘县环境保护局，贵州 盘县 553537；2.贵州省山地资源研究所，贵州 贵阳 550001)

饮用水安全是关系国计民生的重大问题，水源地水质状况直接关系到供水区人民群众的生命健康[1]。世界卫生组织调查显示，80%的人类疾病与水质污染有关[2]，获得安全的饮用水是城市发展的基本需求和根本保障[3]。近年来，随着经济社会的快速发展，我国饮用水资源供需矛盾凸显，有近1/5的水源地存在污染物超标现象[4]，尤其是在煤炭资源型城市，水污染严重与工程性缺水、地下水位下降、泉水流量锐减[5]等问题并存，因此调查和分析城镇集中式饮用水源地水环境现状，对保障饮用水安全具有重要的社会和经济意义[6]。本研究以贵州省盘县白河沟水库流域为例，利用多年监测数据进行水质状况分析，提出了有针对性的水源地保护措施，以期为饮用水源地管理和保护提供参考。

1 流域概况

白河沟水库位于贵州省盘县西部煤炭资源丰富的平关镇境内，地处云贵两省交界地带，位于E104°18′—104°23′、N25°36′—25°44′，属珠江流域南盘江水系。白河沟水库是盘县县城的补充水源，是一座集城市供水、农田灌溉、人畜饮水等功能为一体的综合性水利工程，属中央“滋黔”水利工程项目。水库总库容1 670万m3，兴利库容1 083万m3，坝址以上集雨面积88.5 km2，主河道长19.4 km，年径流量5 460万m3。集雨区人口2.53万人(2010年)，耕地面积3 345 hm2，流域内森林覆盖率34.45%，多年平均降水量1 408.5 mm，5—10月降水量占年降水量的88%左右。

2 流域水环境状况分析

2.1 水环境质量监测

水质监测的目的是摸清污染物产生的原因及其污染途径，以分析小流域面源污染和水土流失情况[7]。为了解白河沟水库流域水质现状，分别于2005年3月、2008年9月、2011年3月、2013年5月对流域水环境质量进行了监测，监测点设在库尾控制断面(平关桥)，监测结果见表1。对照《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中的Ⅲ类标准，根据多年监测结果对污染成因及治理措施进行初步分析。

白河沟水库流域内土壤施肥造成的化肥、农药流失及焦化厂、煤矿等企业的污染物外排对水质造成了污染，污染物超标项目多、倍数高，面源、点源、流动源污染共存，污染状况严重。由表1知，主要超标因子有总氮、挥发酚、石油类、铁、锰及苯并芘等，超标数量最多的是总氮，多年平均值达到2.842 mg/L；超标倍数最多的是苯并芘，达到700多倍，其次是挥发酚，为3.6倍，石油类、铁、锰少量超标。从单次监测结果看，2005年3月库尾控制断面超标项目最多，包括总氮、挥发酚、石油类、铁、锰和苯并芘等6项。随着流域内污染企业的取缔与关闭，超标指标逐渐减少，超标程度逐渐减轻。2013年5月水库蓄水后，除苯并芘外，库尾控制断面其余各项指标均达到了《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅲ类水要求。

2.2 主要超标因子变化规律

(1)总氮。对我国部分富营养化水库进行的水污染来源调查发现，总氮来源主要是化肥污染,约占40%,其次是禽畜粪便污染，约占35%[8]。白河沟水库流域农业面源污染比较严重，导致所有指标中总氮超标数量最多。

表1 白河沟水库流域库尾控制断面监测结果

(2)苯并芘。流域内苯并芘一直处于超标状态，主要来源于煤、石油等矿物性燃料燃烧，尤其是焦炭生产产生的苯并芘直接或间接注入水体，导致所有指标中苯并芘超标倍数最多。虽然2005年后相继取缔和关闭了流域内所有的焦化企业，流域水环境质量逐渐好转，但焦化企业遗留的污染隐患仍旧存在。

(3)铁、锰。铁、锰含量是饮用水质量重要的检测指标，过量的铁会危害人体肝脏，过量的锰长期低剂量吸入会引起慢性中毒，同时铁、锰的异味大，还会污染生活用具。2005年3月，白河沟水库流域铁、锰检测结果分别为1.213和0.409 mg/L，污染较为严重，经过近几年的治理有所好转，2013年5月蓄水后分别为0.110和0.010 mg/L，远低于Ⅲ类水质量标准。

2.3 水环境质量影响因素分析

(1)工业布局不合理，取缔关闭难。白河沟水库2013年正式下闸蓄水前，流域集雨区范围内有5家煤矿、1家洗煤厂、20家砂石厂，大部分矿井水未经处理或部分处理后外排，对下游水环境造成严重污染。为改善和保护流域水质，目前部分厂矿已关停或拆除，但黄金开采提炼、土法炼焦、焦化企业生产留下的环境污染隐患在短时间内还难以根除，河道两侧煤矸石、生活垃圾的无序堆放以及砂石厂产生的粉尘等也是造成流域水污染的重要原因。尤其是有4家煤矿在水库建设之前刚建成投产，要取缔关闭需要大量的资金赔偿，会给当地政府带来巨大的压力。

(2)生活污染源点多面广，收集处理难。流域内现有常住人口2.5万人，有小规模的餐饮20家、卫生院及个体诊所8家、修理厂1家、民宿1家。现状评价水平年(2005年)农村生活污水产生量为73.81万m3/a，入河水量为22.14万m3/a。2010年，库区流域内有猪16 006头、牛3 929头、羊7 507只，每年排放SS63.7 t、CODcr114.66 t、NH3-N15.29 t、总氮7.64 t、总磷0.38 t。居民生活、餐饮洗涤、畜禽养殖等废水废物的排放都是水体污染物的重要来源[9]。

(3)坡耕地面积大，面源污染治理难。流域范围内坡耕地面积较大、产量低，加之水土流失导致土壤肥力降低，农民只能用不断增施化肥来弥补，这就形成了恶性循环[10]。据统计，2010年集雨区范围内有坡耕地3 345 hm2，施氮肥、磷肥、复合肥分别为1 899、482、99 t，折纯氮697.92 t/a、P5O289.43 t/a，常用农药如乐果、稻瘟净、甲敌粉、六六粉等施用量3.75 kg/hm2，全年约6 t，过量施肥形成了较大污染。

(4)投入不足，污染治理项目实施难。治理项目的实施需要大量的资金投入，但是目前当地政府尚未安排饮用水源地保护专项资金，没有将饮用水源地污染防治资金纳入同级财政预算，一些迫在眉睫的污染治理项目(隔离网、界牌、界碑、农村生活污水处理等)还没有启动实施，其他环境综合整治项目就更难落实。

(5)多头管理，环境违法行为查处难。一是职责不清。根据当地政府2011年“三定”方案，环保、水利、国土、卫生等部门都负有饮用水源地监管的职能职责，但在实际工作中却出现了多头管理又谁都难以管理的尴尬局面。二是监管不到位。污染源及流域地表水监测频次不足，对污染源的监管不到位，环境违法时有发生，同时未建立预警机制及应急机制，难以适应饮用水源地环境管理的需求。三是环保执法力度不够，相关部门依法行政能力、科学管理能力亟待加强。

(6)污染物超标因子多，环境根治难。根据流域环境现状，主要超标污染因子有总氮、挥发酚、铁、石油类等，超标项目多，超标倍数高，涉及有机污染、毒物污染、微生物污染等，要彻底根治污染物超标的问题，任务重、时间长、耗资大。

3 关键防治工程

工程治理是饮用水源地污染防治的关键，要在流域源头控制区、径流控制区、河道控制区、水库滨岸控制区、水库控制区等5个区域同步实施，强力推进以下七方面的工程建设。

(1)点源治理工程。积极推进流域内煤矿的取缔关闭，对暂不能取缔的必须进行资源整合重组，减少煤炭企业数量，督促其建设与产能相匹配的污水处理设施，确保矿井水达标排放或回用；及早外运原瀚宇焦化厂、原土法炼焦场、原黄金开采点遗留的弃土废渣，消除污染隐患；加快移民新区建设，尽快将一级保护区内的住户全部搬迁；尽快建设平关小城镇生活污水处理设施，最大限度地减少生活污水对流域水质的影响。

(2)村落污染治理工程。启动实施生活污水处理项目。流域内共有59个自然村落(含4个移民搬迁点),根据村落规模和排水条件统筹污水收集系统布局，除石脑村委会所在的自然村较为集中可单独修建污水收集处理系统外，其余村寨可通过管网或沟渠将污水收集后集中处理，同时根据污水排放量和村落自然条件选择合适的处理工艺，推荐选用表流湿地工艺或氧化塘湿地工艺。抓好村落垃圾收集处理，按照“户保洁、村收集、镇转运、县处理”的原则，结合自然村的规模大小，在各村设置垃圾收集点，在人口相对集中、交通便利的地方设置垃圾收集房，通过专用垃圾运输车运到垃圾中转站，最后送至县城垃圾填埋场进行卫生填埋或处理。增加人畜粪便处置设施，在推进沼气池建设的基础上，加快“一池三改”步伐，对户厕、畜厩进行改造，逐步解决人畜粪便污染问题。抓好清洁能源推广利用，鼓励扶持当地煤矿企业投资兴建瓦斯民用设施，为附近村民提供清洁能源。对村民建设沼气池、购买太阳能等利用清洁能源的，给予适当的资金补助，减少对煤炭、木材等资源的消耗。

(3)农业面源污染治理工程。经测算，农业面源污染源入库污染物中总氮和总磷分别达到66.66和1.72 t/a，是导致流域污染的重要原因之一。为此，一是要调整种植结构，大力发展经济林业、无公害食品、绿色食品，控制高施肥量农作物发展，推广不施用或少施用化肥的农作物(如荞麦、马铃薯、油菜、魔芋、生姜)和经济林果；二是要调整施肥系统，推广测土配方施肥和专用控释配方肥示范，加大绿肥的种植面积，推广有机肥、秸秆还田覆盖等技术，逐步减少化肥的施用量，从而减少化肥流失对水体的污染；三是要减少农药的施用量，积极推广生物防治技术，发掘和使用植物性农药和土农药，减轻流域环境污染。

(4)水土流失治理工程。重点加强对5 142.15 hm2中度侵蚀及以上强度水土流失面积的治理，减少泥沙入库量，削减入库污染物量，保证入库河流水质；对流域内20家砂石厂、石料场采用淤泥进行矿山迹地底层土质改善，实施矿山迹地修复；做好煤矸石堆场的覆土绿化，预防煤矸石流失；通过修建拦沙坝、谷坊等治理侵蚀冲沟，减少水土流失；加强植树造林，增加植被覆盖率。

(5)水源涵养林建设工程。采取工程造林、封山育林、退耕还林和低效林改造等方式，因地制宜，分梯次，分土质，选择合适树种大力发展人工林，比如在环库公路及沿岸选择常绿树种及阔叶树种如青冈、香椿和杜鹃等建成景观林，在库区以上近山宜林荒地选择适宜当地气候和土壤条件的华山松、柳杉等建成水源涵养林，不断提高流域森林覆盖率。

(6)河道综合整治工程。及时清理江浪河及其支流河道内淤积的泥沙、垃圾；修建沉沙池和拦污栅等；对坍塌段河埂进行加固并绿化；在清理土法炼焦迹地的基础上，清除所有污染土壤，实施复耕和植被恢复。

(7)库区末端再削减工程。在一级保护区边界修建物理和生物隔离设施，形成乔、灌、草合理配植的复合型生态屏障，防止人类活动对水源地的破坏，拦截污染物进入水体；采取建设绿篱隔离带、乔草防护带、灌草湿生带、挺水植物带和浮叶、沉水植物带等水库滨岸带全系列生态修复工艺，实施水库滨岸修复，把好入库水质的最后一道关口；在水库周边条件允许的区域，修建截污沟，控制水库周边面源污染，降低氮磷等营养物质对水库的污染。

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