洋河水库上游流域污染源调查与分析

李凤彬，王佰梅

（秦皇岛市引青管理局，河北秦皇岛 066001）

洋河水库是秦皇岛市的重要饮用水水源地，1961年8月建成使用，总库容3.6 亿m3，多年平均入库水量1.7亿m3，水库面积14 km2，可蓄水量1.47亿m3，多年平均蓄水量0.8 亿m3，平均水深5.7 m，水库上游流域755 km2，主要有东洋河、迷雾河、麻河、干涧河和西洋河等支流，目前每年向城市供水0.6 亿m3，同时向农业供水0.7 亿m3。该水库有明显的富营养化现象，其历史主要污染源为秋季粉浆污水的流入，近年来随着水库上游农业产业结构的调整，造成水库富营养化的污染源有所变化。通过对水库上游污染源的调查，分析洋河水库污染源的构成情况，以期为洋河水库污染源的控制、水库环境规划和管理、水资源的调度和管理提供科学依据，并为我国北方水库的环境管理和治理提供参考。

1 调查概况

2013年9月，秦皇岛市水务局抽调引青管理局及其所属的洋河水库技术人员共30人，成立5个调查小组，另设1 个水质检验组。调查小组在当地政府人员的配合和支持下，对洋河水库上游流域的污染源实施了全覆盖调查，调查方式为逐干流、逐支流、逐村现场踏勘，对社会环境状况、生活污染源、工业污染源、养殖污染源等各类污染源进行了系统调查，其中养殖污染源是调查的重点，采集河道控制断面水质样品交水质检验组进行分析。

2 结果和分析

2.1 社会生活污染源

根据洋河水库上游水系的发源及分布情况，对洋河水库有影响的村庄确定为卢龙县、抚宁县和青龙县共计246个村庄，影响区内总人口为17.8万人，耕地面积1.78万hm2，西洋河流域人均耕地0.13 hm2，而东洋河流域人均耕地只有0.07 hm2，具体分布情况见表1。

表1 洋河水库上游农村生活与农业生产污染源

（1）生活废水。以废水产生量0.06 m3/（d·人）计，水库上游每天废水产生量10 685 m3。因上游为农村地区，各村庄废水无收集设施，废水往往泼洒在农院内，不会外流入库；可能进入地表水环境的社会生活污染源主要为上游使用水冲厕的政府集中办公地、镇医院和具备一定规模的镇中学。乡卫生院或卫生所一般采用旱厕，不产生废水。各污染源单位均对化粪池中的废水采取了委托处置的方式，没有进入河道。

（2）生活垃圾。以垃圾产生量0.5 kg/（d·人）计，水库上游每天垃圾产生量90 t。居民集中处的垃圾弃于河道现象相当普遍，其中的诸如塑料包装袋、以核桃皮为代表的农产品加工废物、树木的残枝破叶、散养畜禽产生的部分粪便等轻薄垃圾会随雨季径流入库，每年汛期首次入库水流会在库区北部形成垃圾带。

2.2 农业种植污染源

洋河水库上游流域有耕地1.78 万hm2，东洋河上游流域的农作物以玉米和花生为主，而西洋河流域则以玉米、白薯、花生为主，东西洋河流域均有少量水稻种植。农业种植污染源主要为农药和化肥。

（1）农药。洋河水库上游流域年农药施用量为497 981 kg。其中，卢龙县境内耕地农药施用量5.10 kg/hm2，与世界发达国家相差不大；抚宁县境内则是世界发达国家的近4 倍，这与其境内经济林多有关。农药被植物的截取率在20%左右，40%～60%落到地面，5%～30%进入大气环境后随降雨回到地面，调查区域约30%的农药使用量进入洋河水库，估计农药年入库总量约150 t。

（2）化肥。洋河水库上游流域年化肥施用量为17 597 601 kg，平均施用量989.85 kg/hm2，远超过国际公认的上限225 kg/hm2。多余部分未被有效利用的化肥就会流失而造成环境污染。据统计，2004年各河流径流入库总氮为446 t，而目前化肥使用量上升使入库总氮量更高。

2.3 养殖污染源

入库粪便来自上游规模养殖场，绝大多数养殖场行政审批手续不全。

（1）养殖场分布特点。经调查，共发现68 家规模养殖场，养殖种类有猪、牛、鸡和羊等，猪、牛和鸡养殖方式为圈养，羊的养殖方式为散养，具体情况见表2。整体上看，自西向东有明显的养鸡比重上升、养猪比重下降的特征。抚宁县台营镇为洋河水库上游流域最重要的养殖区，养殖场有33 个，养殖规模也较大。

表2 各类养殖物粪便营养物质进入河道量

（2）清粪工艺、粪便产生量的分布特点。养殖场采取干清粪方式，包括人工清粪、刮粪机机械清粪和水冲粪3种，前2种方式的废水主要是地面冲洗消毒水，主要应用在养鸡场、养牛场；而水冲粪工艺则产生大量废水，主要应用在西洋河和台营镇上游流域的养猪场。

按照养殖规模，粪便产生量在不同区域差异较大。台营镇和陈官屯乡的产生量较大，青龙县境内没有发现养殖场。

按粪便产生定额9.1 t/（a·牛）、0.04 t/（a·鸡）、1.1 t/（a·猪）、0.3 t/（a·羊）计，洋河水库上游流域粪便产生总量为377 567.6 t/a。

（3）养殖粪便的临时储存。大多数养殖场往往在养殖场附近的坑内随意堆放，有的把河道旁的平地作为晒粪场，甚至离河道较近的养殖场把粪便临时堆存到河道内，其污染情况触目惊心。

（4）养殖粪便雨季进入河道量。根据上游养殖畜禽废水的产生与排放特点、当地雨季集中在6—8月的气候特点及粪便的储存方式等，估计猪粪入河率为80%，入河总量为143 305 t/a；鸡粪入河率为20%，入河总量为10 895 t/a；牛粪和羊粪入河率为10%，牛粪和羊粪入河总量分别为13 179、1 218 t/a，粪便总入河量168 597 t/a。具体情况，见表3。

表3 洋河水库上游规模养殖污染源情况汇总

2.4 工业污染源

调查结果表明，洋河水库上游流域内的主要工业污染源为铁选、采场等，共有18个，主要分布在抚宁县境内。东洋河上游流域青龙县境内则没有发现工业污染源。

2.5 旅游污染源

旅游污染源主要分布在东洋河流域，有花果山、冰糖沟、背牛顶等旅游点，由于接待规模较小，游人较少，目前污染影响不明显。

3 讨论

从上面分析可知，养殖污染源是近年来发展起来的一种污染源，也是对河道和水库水质影响较大的污染源。

3.1 养殖污染源进入河道量

根据各类养殖物粪便营养物质含量，推得养殖粪便进入河道的氮、磷、钾量分别为512 111、164 480、385 132 kg/a，见表3。

3.2 养殖污染源对河道水质的影响

对入库水质的检测结果表明，各河流总氮、总磷浓度值均较高，其中总氮全部超标，与养殖粪便的进入有极大关系，具体见表4。调查期间，尚无秋季粉浆污水的流入，通过对入库河流水质的分析，结合污染源的分布及废水入河情况，可知畜禽养殖粪便入库是洋河水库调查期间主要入库污染源。

表4 入库河流水质监测结果

3.3 养殖污染源对水库水质的影响

从表2 可知，以库容0.7 亿m3计，养殖粪便可使水库中总氮、总磷浓度分别增加7.3、2.3 mg/L，其增加值使水库水质远远超过《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中相应参数的Ⅴ类标准，更是超出水源地的Ⅲ类水质要求，对水库富营养化影响严重。

洋河水库近年来的监测数据统计情况表明，高锰酸盐指数、总磷和氨氮各次监测值和统计的年均值变化趋势不明显，而总氮具有明显的上升趋势，具体见表5，因此洋河水库水质有恶化趋势。总磷入库量较大却上升不明显是由于其在水质偏碱性条件下沉降性远高于氮。

表5 洋河水库水质监测数据统计、达标情况及趋势分析

4 措施与建议

鉴于养殖污染是调查发现的对河道和水库水质影响最大的污染源，较农业种植污染源也容易控制，因此现阶段应主要针对养殖污染源采取以下有效措施。

4.1 制定规划，划定养殖区，因地制宜采取污染物治理措施

洋河水库上游地区的乡镇政府制定农业和畜牧业发展规划，明确禁养区、限养区和适养区，划定畜牧养殖区域或生态养殖区，全面推广清洁养殖，根据地形、周围水体、污水种类、污染情况等确定污水设施，通过采用活性污泥法、慢速土地处理系统等多种污水处理手段与技术，因地制宜开展集中式或分散式养殖污水处理，实现处理过程营养物质的转移与资源化回收，建立具有良好的实用性、可操作性和推广性的废水无害化资源化利用技术措施与应用模式，还可考虑粪便的集中处理措施，如收集后用于制造有机肥的工厂，促进畜禽养殖环境和经济的可持续协调发展。

4.2 提升沼气池实用性，提高资源循环利用率

结合文明生态村等新农村建设，全面推广清洁养殖，建立具有防渗功能的粪便储存池和沼气池，使养殖粪便作为资源循环利用。针对沼气池在本区域冬季运行不好的特点，可采取冬季暖棚覆盖等方式，提高温度至25 ℃，并保持日温度变化在15 ℃内，以提高产气量和实用性，并使全年产生的粪便全部得以消耗，从而减少进入河道粪便量。

4.3 开展农村环境治理

结合新农村建设和农村环境治理规划，把上游所有村庄纳入农村环境治理计划，设置垃圾集中收集和处置设施，改善农村居住条件的同时减少垃圾进入河道量。

4.4 推广先进农业生产技术，从源头减少污染物的产生

推广生态保肥、生态防治病虫害等先进农业生产技术，在减少化肥、农药用量、提高农产品品质的同时降低化肥、农药的入库量。