松花江重金属污染时空演变状况及防治措施研究

金毅　池久威　孙兴滨

摘要 概述了松花江重金属污染的特点，着重从江水重金属污染的时空变化角度进行了阐述。同时也对于重金属污染来源进行了总体上的分析，并提出了相应的综合防治措施。

关键词 松花江；重金属；时空演变；防治措施

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）03-00847-02

Abstract The characteristics of heavy metal pollution in the Songhua River were elaborated，focusing on heavy metal pollution of the river from the perspective of spatial and temporal variations.The sources of heavy metal pollution were analyzed in general，and the corresponding integrated control measures were put forward.

Key words Songhua River；Heavy metals； Spatial and temporal variations； Control measures

松花江流域位于我国的东北部，是我国目前第三大江河，其流经吉林省与黑龙江省两地，于同江市汇入中俄界河——黑龙江。同时松花江所流经的松嫩平原和三江平原也是我国目前主要的商品粮基地。松花江从每年11月中旬开始结冰，大概有5个月左右的冰封期，冰封期内会导致江水流速缓慢，微生物数量减少，含氧量降低等。由于松花江受大气降水与融雪等影响较为明显，导致年内的径流量变化较大。

1 松花江重金属环境污染的特点

在松花江的历史上曾发生过严重的重金属污染。20世纪70年代时，松花江发生过严重的汞污染毒性效应[1]。

由于松花江流域存在著较长的冰封期，同时江水温度也很低。进而使得松花江内的一些重金属元素在微生物作用下可转化为具有更大毒性的金属有机化合物。但是也由于松花江江水温度较低，其中的微生物含量非常低，所以其重金属甲基化的速度也很缓慢。

由于松花江流经东北黑土地，大量的腐殖质随之进入江水中，使腐殖质含量升高。同时也使得腐殖质在松花江水中长距离迁移。松花江江水内的重金属与水中腐殖质相结合，导致重金属迁移距离增加，甚至使得部分重金属可以因此迁移几千公里。

松花江江水内的生物体也对重金属具有明显的富集作用。由于江水中的重金属可经由多种渠道进入人体，但同时这一过程也较为缓慢。因此，松花江重金属对人体的积累性危害影响一般是慢性的[2]。

松花江流域是我国最重要的商品粮生产基地之一，因此存在着大量的农业面源污染[3]。由于现代农业生产中不断加大化肥使用量，同时在乡镇和农村中，生活垃圾污染和乡镇企业的污染排放也不断地增加，这就在一定程度上加大了流域的重金属污染量。

2 松花江重金属污染时空变化状况

2.1 松花江重金属污染时间变化状况

松花江目前是我国东北部的重要水系之一，同时由于历史原因水体曾一度被严重污染[4]。特别是由于松花江流经吉林市、长春市、哈尔滨市和佳木斯市等重要城市，而这些城市大多是国家重要的石油、化工、冶金、机器制造等行业的工业城市。随之往后的大庆和松源等石油化工城市也在流域内相继建立。虽然松花江流域的工业企业对国家的经济发展做出了重大贡献，但同时也造成了对松花江水体环境的破坏，特别是包括重金属在内的水体环境污染。

目前松花江水体中的重金属污染主要来源于两大类，一是自然作用形成的重金属贡献；二是人为活动造成，包括点源与面源形成的重金属污染。

松花江重金属从重度污染演变为微污染分为4个阶段，分别是重金属的重度污染阶段、重金属的污染治理阶段、重金属的污染减轻阶段和重金属的微污染阶段。松花江是我国河流中重金属从重度污染转为微污染的典型。

首先，20世纪60年代和70年代，属于重金属污染重度阶段。松花江流域城市污水处理厂在这一阶段并没有建立，企业废水包括含重金属的废水大多是直接排放。这就造成松花江重金属重度污染。其中第二松花江产生的汞污染造成的沿江部分渔民的水俣病污染危害曾给中国环境污染历史写下了沉痛的一页。

其次，20世纪80年代初，为重金属污染治理阶段。随着我国环境保护意识的不断增强，松花江的污染治理已提升到了国家层次上，水质中有毒有机污染物和重金属对松花江的污染到了严重地步，并得到我国政府的重视。1982年起，我国政府首先从松花江最严重的汞污染着手开始进行综合治理。政府投入大量的资金和技术对吉林化学工业公司的电石厂排汞工艺等相关工艺进行了彻底改造和升级，从而从源头上将松花江上汞的最主要的工业污染源根治。与汞污染治理同时，松花江流域也开展了重金属铅、镉、铬和砷的治理。之后相继开展了松花江有毒有机污染物的治理。在松花江重金属污染治理阶段，重金属的污染防治也同时取得了明显的成效。

再次，20世纪90年代，重金属污染逐渐演变为轻度污染阶段。松花江已全面开展了流域水质污染治理。松花江流域重点城市吉林市、长春市、哈尔滨市、齐齐哈尔市、大庆市和佳木斯市已先后建成了城市污水处理厂。松花江流域排重金属污染物的企业加大了废水中重金属的减排力度。排入松花江的重金属得到了控制，排入江水中的重金属量大幅度下降。20世纪90年代松花江重金属污染逐渐演变为轻度污染。

最后，进入21世纪，重金属演变为微污染阶段。“十五” 和“十一五”期间国家加大了松花江的污染防治。在党中央的关怀下，在各级政府的努力下，通过节能减排和清洁生产，松花江水质污染状况已有很大好转。松花江重金属经过多年治理，已由重污染、轻度污染演变为“十一五”的微污染。与国家水质标准比较，松花江重点监测断面水质中汞、铅、镉、铬和砷这5项典型重金属的污染状况多数是处于Ⅰ类水质。

2.2 松花江重金属污染季节变化状况

松花江流域每年有将近5个月的冰封期，冰层的覆盖决定了冰封期松花江在流量、污染物降解规律、有机物的污染方面具有明显的特征。冰封期对水体中污染物稀释能力小，尤其使有机污染物浓度相对增高很多。同时松花江是典型的北方寒冷地区河流，冰封期和枯水期大致同步，这也更降低了对污染物的稀释能力。水中溶解氧量对有机物的生化分解作用有很大影响。冰封期松花江水温低，不易于有机污染物的微生物降解。在冬季，一般的污水处理厂处理效率较低，这是由于温度对工业生产后进入污水处理厂的废水的处理效果，特别是应用生物氧化法处理废水具有一定的影响。

重金属污染在冰封期以点源为主，由于冰封期主要是处于冬季农闲时间，而松花江流域的面源污染也主要是由于农用化肥大量使用的地表流失通过地表径流进入各支流，均造成了重金属污染。所以，冰封期水环境重金属的污染以点源为主，明水期是点源与面源同时存在。

2.3 松花江重金属污染空間变化状况

松花江水体重金属污染程度的空间演变历程主要是松花江上游江段、中游江段和下游江段各重点研究江段重金属的污染程度的变化情况。沉积物是水环境的基本组成部分，它既能为河流中的各种生物提供营养物质，同时又是有毒有害物质的储蓄库[5]。松花江上游主要是指吉林省境内的第二松花江江段，松花江中游具有代表性的江段是哈尔滨江段，佳木斯市江段至三江口江段是松花江的整个下游地区。

张凤英等对松花江沉积物中Pb、As、Cr分布（采样时间为2005 年4 月）的研究表明[6]，As总体来看，沉积物中含量的变化幅度不大。Cr在松花江上游江段沉积物中含量明显偏多，松花江中下游江段沉积物中含量较低。Pb在上游苇沙河江段含量较高，同时板庙河到哈达湾一段，流经吉林市，沉积物中含量也明显变高，其他江段含量较低同时比较稳定。总体来看，重金属水环境质量较好，但是，仍然存在个别点位的个别重金属略有超标现象。

3 松花江流域重金属污染来源分析

3.1 不合理的工业布局及粗放型的经济增长模式

东北地区的老工业基地长期以来形成了不合理的工业布局，结构性污染突出。化工、石化、造纸等重污染企业大都集中在松花江上游，已形成潜在的污染事故风险源。松花江流域是以重化工为主的工业结构，煤炭、石油等资源开发强度大，利用效率较低，污染排放强度高，多年来一直是粗放型的经济增长模式，缺乏流域重点污染行业有效的污染预防机制。松花江流域重金属污染就是化工、石化等重化工企业污染排放的产物。

3.2 老工业基地工业污染源治理水平低

目前松花江流域内所产生的工业废水排放量，大概为全流域内废水总量的40%，并且呈日益增加的发展趋势。石油化工、化工、制药、制造、造纸等行业是区域内的主导产业，也是污染严重的行业，这些行业里多是有几十年历史的国有大中型企业，设备陈旧，工艺落后，原材料及水资源利用率低，并且排放的污染物中有部分重金属污染物。松花江流域的重金属污染治理设施欠帐多，历史包袱沉重，“九五”以前大部分企业难以实现稳定的达标排放。而且包括重金属在内的污染应急设施缺乏，容易发生水污染事故。

3.3 松花江流域城市污水处理率曾经很低

“九五”以前，松花江流域内污水处理设施建设严重滞后[7]。“九五”以前全流域建成的城市污水处理厂不足，实际日处理量仅几十万吨，全流域城市污水处理率不到10%，城市污水中的重金属得不到有效去除。哈尔滨、长春、大庆、牡丹江等大部分人口50万以上的大城市污水处理率不到20%。大量未经处理的城市污水直接排入河流，曾经成为松花江流域水污染的重要来源。同时也加重了松花江重金属的污染负荷。

3.4 流域生态环境破坏、面源污染严重

松花江流域在为国家做出重大贡献的同时也使流域内的生态环境遭到破坏[8]。吉林和黑龙江两省的湿地面积曾大幅度减少；大小兴安岭森林资源枯竭十分严重；松花江流域黑土地水土流失严重；草原“三化”现象日趋突出。这些生态环境的破坏，已给松花江水质带来面源污染影响。同时，松花江流域中下游是国家商品粮基地，化肥年施用量高于全国平均水平和世界平均水平。松花江流域内农药的使用量也较多。化肥和农药中含有一定量重金属，地表径流使化肥中的重金属汇入支流并进入松花江，增加了流域水中重金属的污染。

3.5 流域环境监测和环保执法监管能力不足

松花江环境监测、环境污染预警能力一直比较薄弱。水质重金属监测仪器相对较落后，仍停留在20世纪90年代水平。松花江污染应急处置和环境执法能力有些地区仍存在不足。环境保护执法监管能力不足，松花江流域的环境监管能力需要加强。

4 松花江重金属污染的防治措施与建议

4.1 加快产业格局调整，全面推进绿色工业发展

根据我国制定的产业格局调整的相关战略部署，加快调整松花江流域的产业格局，淘汰落后产业，对部分产业进行技术革新和升级改造，特别是对于化工、矿山等会产生重金属污染的企业推进清洁生产，对流域内现有的涉重企业要加大监管力度，督促和协助企业进行清洁生产技术革新和设备改造。同时，提高相关行业的准入原则，对于新建或改造企业，要严把技术关。

4.2 建立完善的监测体系，同时深入科学地调查了解重金属污染情况

加强对松花江流域内重金属的监测力度，设立多层次的监测网络，对流域内的重点干流和支流增加监测密度与监测力度，特别是有重金属污染源的企业和城市。建立信息化监测网络，实行全流域实时化管理，逐步建立在线监测模式，将相关资讯反馈给有关部门进行数据分析。在对松花江水体进行监测的同时也需要对其他地表水、地下水和土壤等易被重金属污染的区域进行定点监测，采取适当措施减少其对松花江水体重金属的贡献量。

4.3 保护流域内生态环境，减少面源污染

保护和恢复松花江流域内的生态环境，减少水土流失，尽可能地减少对江水水土的污染和江水中腐殖质的含量。恢复生态机能，增强森林和土壤的净化与吸收能力。推广绿色有机农业，减少在农业生产中的化肥与农药的使用，进而减少松花江流域内重金属的面源污染问题。

4.4 加大对松花江流域重金属的研究与治理力度

针对松花江流域现有的重金属污染情况与其污染特性，提供整套的预防办法及其具有针对性的治理措施，特别是对于冬季江水冰封期内的污染状况建立特殊的环境治理模式。改进城市污水和工业废水的相关处理设备，增强冬季对其内重金属污染的处理能力。

4.5 建立健全环境保护法规，加大对重金属污染企业的管理

通过建立和完善有关松花江重金属污染的相关法律法规，规范流域内排污企业的责任，做到谁污染谁治理。加强执法部门的管理，有法必依，有责必究。同时也培养涉重企业的责任意识，有效地控制重金属污染事件的发生。

参考文献

[1] 翟平阳.中国松花江甲基汞的生态污染防治二十年[J].北方环境，2004，29（2）：33-35.

[2] 李然，李嘉.水环境中重金属污染研究概述[J].四川环境，1997，16（1）：18-22.

[3] 岳勇，程红光，杨胜天，等.松花江流域非点源污染负荷估算与评价[J].地理科学，2007，27（2）：231-236.

[4] 刘永懋，王稔华，翟平阳.中国松花江甲基汞污染防治与标准研究[M].北京：科学出版社，1998.

[5] SINGH K P，MOHAN D，SINGH V K，et al.Studies on distribution and fractionation of heavy metals in Gomti river sediments—a tributary of the Ganges，India[J].Journal of Hydrology，2005，312（1）：14-27.

[6] 张凤英，阎百兴，路永正，等.松花江沉积物中PbAsC r的分布及生态风险评价[J].农业环境科学学报，2008，27（2）：726-730.

[7] 黄俊，李琼，郝天文，等.流域城市污水处理工程规划方法研究——以松花江流域为例[C]//規划 50 年——2006 中国城市规划年会论文集 （下册）.北京：中国建筑工业出版社，2006.

[8] 李刚，刘丹丹.黑龙江省松花江流域生态环境保护规划研究[J].环境科学与管理，2006，31（2）：89-90.