长江南京段污染源对饮用水源地的影响及对策

沈　乐,杜　勇

(江苏省水文水资源勘测局南京分局,江苏 南京　210008)



长江南京段污染源对饮用水源地的影响及对策

沈乐,杜勇

(江苏省水文水资源勘测局南京分局,江苏 南京210008)

摘要：调查长江南京段入江排污口分布及污染物排放量,评价饮用水源地水环境质量,利用二维稳态模型分析各排污口对饮用水源地、沿江各水厂取水水质及其保护区水质的影响。结果表明:6个饮用水水源地水功能区水质类别以Ⅲ～Ⅳ类为主;现状排污口排污造成4个饮用水源地上游、下游交界断面COD和氨氮指标超标,且以氨氮超标为主;长江南京段10个水厂取水口水质受排污口排污影响。提出优化整合排污口、完善入河排污口审批制度、建立入河排污口登记制度、贯彻最严格的水资源管理制度等措施,确保长江南京段饮用水源地水安全。

关键词：水污染;水安全;二维稳态模型;长江南京段

近年来,随着南京市城市建设规模的扩大、经济的高速发展及人口的快速增长,工业废水和生活污水排放量大幅度增加,而水环境保护措施落实不到位,特别是污水处理设施滞后于污水排放量的增长,许多未经处理的污水直接或间接排入长江,造成水污染日趋严重,环境质量下降,制约了经济社会的持续、协调、稳定发展。确保长江南京段水环境质量,做好水源地范围内入河排污口的整合,对全市人民的饮用水安全具有重要意义。工业及生活污、废水不达标排放,水资源开发利用布局不尽合理,开发利用及保护不协调,水域保护目标未严格执行,入河排污口管理不规范(位置、排污量及日常监督)等都给饮用水安全带来隐患。

长江南京段沿江分布着南京市主要水厂的取水口和各类企业取排水口,分布位置犬牙交错[1],且存在威胁水源地水质安全的污染源[2-4]。有必要掌握沿江取、排水口的取排现状和分析排污口排污所产生的影响,以便开展长江南京段现有取、排水口整合工作。

根据长江南京段沿江排污口分布及污染物排放量调查结果,结合长江南京段水功能区现状,利用二维稳态模型分析排污口对饮用水源地、沿江各水厂取水水质及其保护区水质的影响,剖析长江南京段入江排污口现存问题,并提出控污措施。

1长江南京段水系及饮用水源地概况

长江南京段自安徽省东部入南京境内,横贯南京市的河段长约97 km,下接镇扬河段。北岸上起浦口区驷马山河口,经浦口、六合,迄六合大河口,长约93 km;南岸上起江宁区和尚港,经江宁、雨花台、建邺、鼓楼、下关、栖霞6个区,迄栖霞大道河口,长约98 km。北岸有驷马山河、石碛河、高旺河、城南河、七里桥河、朱家山河、马汊河、滁河等;南岸有铜井河、牧龙河、江宁河、板桥河、秦淮新河、秦淮河、金川河、西十里长沟、东十里长沟、九乡河、七乡河等。

长江南京段是南京市的主要取水水源,分布着该市六大主要饮用水水源地、11个水厂取水口。6个饮用水水源地,包括长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸),长江南京大厂扬子饮用水水源区(左岸),长江南京夹江饮用水水源、渔业用水区(右岸),长江南京上元门—燕子矶饮用水水源、渔业用水区(右岸),长江南京龙潭饮用水水源、工业用水区(右岸)，八卦洲(左汊)上坝饮用水水源地。其中长江南京上元门—燕子矶饮用水水源、渔业用水区分布有大桥水厂、上元门水厂、城北水厂取水口;长江南京龙潭饮用水水源、工业用水区暂无水厂取水口,但规划为龙潭水厂取水口;长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)分布有江浦水厂、浦口水厂取水口;长江南京大厂扬子饮用水水源区(左岸)分布有扬子水厂取水口;八卦洲左汊上坝水源地分布有远古水业取水口。城南水厂、北河口水厂、远古水业、上元门水厂、浦口水厂、城北水厂取水口,承担着该市及郊区集中式供水总量的80%[5-6],是该市非常重要的饮用水源，见图1。

图1　长江南京段水厂取水口分布示意图

水功能区名称水功能区水质类别所占比例/%Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类>Ⅴ类长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)2.814.248.129.22.80.0长江南京大厂扬子饮用水水源区(左岸)0.02.59.836.629.322.0长江南京夹江饮用水水源、渔业用水区(右岸)0.017.057.518.96.60长江南京上元门—燕子矶饮用水水源、渔业用水区(右岸)0.05.748.134.911.30长江南京龙潭饮用水水源、工业用水区(右岸)0.023.356.718.31.70八卦洲(左汊)上坝饮用水源地0.917.048.131.12.80

2饮用水水源地水环境质量

根据国家质量监督总局与国家环境保护总局联合发布的GB 3838—2002《地表水环境质量标准》[7]和《江苏省地表水(环境)功能区划》[8](长江南京段水功能区2010年水质目标为Ⅱ类),对长江南京段饮用水水源地2005年1月至2009年12月的水功能区逐年水质数据进行评价,分析得出长江主要饮用水水源地逐年水质类别情况,见表1。由表1可知:6个饮用水水源地水功能区水质以Ⅲ～Ⅳ类为主,达到Ⅱ类水质目标测次在2.5%～23.3%之间;长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)、长江南京夹江饮用水水源、渔业用水区(右岸)、长江南京上元门—燕子矶饮用水水源、渔业用水区(右岸)、长江南京龙潭饮用水水源、工业用水区(右岸)、八卦洲(左汊)上坝饮用水源地2005年1月至2009年12月总体水质评价类别以Ⅲ类、Ⅳ类为主,长江南京大厂扬子饮用水水源区(左岸)以Ⅳ类、Ⅴ类、劣于Ⅴ类为主。

3排污口对饮用水水源供水影响分析

沿线污染物的大量排放造成了长江南京段水功能区水环境质量的恶化[9]。长江南京段沿江分布着南京市各类工业企业、雨污泵站排污口和沿江污水处理厂排水口,它们是长江南京段水体的重要污染源。受污染的通江河道入江后也会增加长江南京段的污染负荷[2]。根据资料统计,南京市共有1600多家排污企业和单位,其中很多排污企业和单位不直接向长江排污,而是先通过城市内河再进入长江[4]。

根据调查结果,长江南京段饮用水水源地排污口共115个,主要由4类组成:①工业源;②经沿江雨污泵站收集的雨水、农村生活污染源及农业污染源;③经城镇管网进入污水处理厂的生活污染源或生活污染源与工业污染源的混合污染源;④沿江一级支流。

根据长江南京段各排污口位置分布及污染物排放量调查结果,采用长江二维稳态模型公式,预测各污染源(泵站、污水处理厂排口、工业企业排污口、长江一级支流)排污对饮用水水源区及重点保护目标(功能区内的水厂取水口)的影响。

长江二维稳态模型:

式中:K为污染物降解系数，1/d；x为纵向距离，m；y为横向距离；u为流速，m/s；c0为背景浓度，mg/L；cp为污染物排放浓度，mg/L；Qp为污染物的排放量，m3/s；H为水深，m；Ey为横向扩散系数，m2/s；B为河宽，m；C(x，y)为污染源纵向距离x、横向距离y处水体污染物浓度。

根据大通站多年实测最小月平均流量系列,经频率分析计算得90%保证率最小月平均流量为7 580 m3/s,应用一维水量模型进行设计水文条件的计算,一维模型的上边界为大通站,下边界为青龙港和浏河,一维模型的计算结果作为二维模型的设计水文条件。

利用长江大通站2009年1月2—5日(大潮)和2月4—7日(小潮) 每天2:00、8:00、14:00和20:00四次的实测高低潮位资料进行模型率定。各江段的糙率如下:马鞍山—南京为0.025 4,南京—镇江为0.020 4。

为了考察二维水质耦合模型的可靠性、单元概化处理的合适性、模型参数选择的适当性，并考虑满足水质的要求,应用枯水期水文资料、流速监测资料及卫星图片对二维水流水质耦合模型进行了率定验证。由水利部南京水文水资源研究所应用分辨率为10 m的法国SPOT卫星1998年1月11日南京江段图像资料,对江面水质进行多波段最大似然法分类确定的污染带分析。卫星图片分析结果与二维数模模拟成果比较接近。采用实测资料率定得长江南京段高锰酸盐指数和氨氮综合降解系数见表2。

表2　长江二维水质模型参数值

表3　污染源对各饮用水源区的影响

3.1对饮用水水源区的影响

根据长江南京段排污口调查结果,饮用水水源区受排污口排污影响,势必影响饮用水水源区的供水安全。区域概化排污口的污染物排放后会在水体中形成污染带,同时污染物质在输运过程中会发生降解与衰减。根据长江二维稳态模型公式，分析计算江段各概化排污口超标排放的污染物扩散到相邻功能区交界断面时的COD和氨氮水质浓度值以及相应超标率。表3给出了现状情况下以各个功能区为单位,分析计算江段各概化排污口超标排放的污染物扩散到相邻功能区交界断面时的COD和氨氮水质浓度值以及相应超标率。

由表3可知,长江南京上元门—燕子矶饮用水水源、渔业用水区和八卦洲左汊上坝水源地水质未超标。现状排污口排污造成长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)等4个饮用水水源地无法达到Ⅱ类水质目标,饮用水水源地供水安全受到威胁。

分析发现,长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)等4个饮用水水源地上游、下游交界断面COD和氨氮指标超标,且以氨氮超标为主;其中长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)上下游交界断面COD和氨氮指标均超标,长江南京大厂扬子饮用水水源区(左岸)和长江南京龙潭饮用水水源、工业用水区下游交界断面氨氮指标超标,长江南京夹江饮用水水源、渔业用水区(右岸)上下游交界断面氨氮指标均超标。

3.2对水厂取水口及其保护区的影响

长江南京段共分布11个水厂取水口。经调查,在取水口上下游分布着不同排放强度的排污口。根据《江苏省水环境功能区划》,水厂取水口所在饮用水源地2010年和2020年水质目标均为Ⅱ类,结合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,计算各概化排污口到达取水口的污染物超标率。通过排污口污染物浓度、排放量和距离，计算分析现状情况下对各水厂取水口产生影响的排污口在水厂取水口断面的污染物浓度影响程度以及污染负荷,见表4。

由表4可以看出,现状情况下排汛口污染物对远古水厂取水口不产生影响;对江浦水厂取水口产生影响的排污口有6个,其COD的贡献为24.35 t/a,氨氮的贡献为12.88 t/a;对浦口水厂取水口产生影响的排污口有1个,其COD的贡献为21.07 t/a,氨氮的贡献为4.29 t/a;对扬子水厂取水口产生影响的排污口有5个,其COD的贡献为0,氨氮的贡献为17.16 t/a;对江宁水厂取水口产生影响的排污口有3个,其COD的贡献为35.56 t/a,氨氮的贡献为3.24 t/a;对城南水厂取水口产生影响的排污口有3个,其COD的贡献为14.33 t/a,氨氮的贡献为0.55 t/a;对北河口水厂取水口产生影响的排污口有4个,其COD的贡献为10.02 t/a,氨氮的贡献为26.55 t/a;对大桥水厂取水口产生影响的排污口有1个,其COD的贡献为243.22 t/a,氨氮的贡献为67.94 t/a;对上元门水厂取水口产生影响的排污口有1个,其COD的贡献为101.18 t/a,氨氮的贡献为38.72 t/a;对城北水厂取水口产生影响的排污口有1个,其COD的贡献为0,氨氮的贡献为0.61 t/a;对龙潭水厂取水口产生影响的排污口有3个,其COD的贡献为101.37 t/a,氨氮的贡献为16.12 t/a。综上所述,各排污口的排污使水厂取水口水质受到污染,取水安全受到威胁,提高了水处理成本。

表4　现状情况下污染物对各水厂取水口水质影响计算结果

4控污对策及建议

a. 合理规划,优化整合排污口。长江南京段入河排污口的规划应按照水功能区确定的水质保护目标,对入河排污口进行合理整合。将头关泵站、寿代泵站合并成一个泵站,迁移到秦淮新河河口;拆除解放闸泵站,该地区排水纳入黑桥泵站;红旗泵站、黑桥泵站、中保泵站污水截流后入管网,进入江心洲污水处理厂处理达标后集中排放;城南污水处理厂建议提高污水处理效率,进一步提高出水水质;金川河实施截污、雨污分流、生态引水工程,降低污染物排放;联合泵站排水转向排放,排水延伸至下游区域2.0 km后进行排放;提高中石化金陵分公司炼油厂、化肥厂、发电厂生产工艺水平,减少污水排放,排放后的污水进入污水管网至污水处理厂处理后达标排放;加强对九乡河的综合整治规划,开展雨污分流,提高九乡河排水水质;提高努而成化工厂生产工艺,降低污染物排放量,污废水集中进入浦口地区污水管网处理;对新民排涝站、圩管排涝站、外滩排涝站以及坝子窑泵站实施雨污分流,村镇生活污水进入管网,雨水通过泵站排放;实施七里河排污企业综合整治,限制河道排污总量,关停并转各类重污染企业,降低河道污染物浓度。

b. 建立入河排污口登记制度,实施信息化管理。加强入河排污口监督管理，从普查登记入手,以水功能区为单元开展普查登记,建立入河排污口管理档案。入河排污口管理应通过调查、登记建档,对不符合要求的,结合实际情况分期分批进行规范整改,使之符合长江南京段水资源保护管理规范。水行政主管部门利用现代化管理手段对排污口实施监督管理,建立入河排污口信息管理系统,全面掌握入河排污口分布及排污现状,为准确核定水域纳污能力,提出限制排污总量意见,为水资源管理打下良好基础。

c. 完善入河排污口审批制度。新建、改建、扩建入河排污口的审批,是《中华人民共和国水法》设立的行政许可事项。入河排污口的设置与变更必须符合综合规划及水资源保护规划、水功能区划,使污废水排放符合国家标准或地方标准;符合水功能区水质管理目标及污染物总量控制管理目标。对重要水功能区水质或水生态安全产生重大影响的入河排污口申请单位,需编制入河排污口设置论证报告并专题审查,严格排污权管理。

d. 贯彻最严格的水资源管理制度。由于南京市各大主要水厂都以长江作为取水水源,为了确保城市供水,水行政主管部门应结合最严格的水资源管理制度,明确水资源开发利用红线,严格实行用水总量控制;明确水功能区限制纳污红线,严格控制入河排污总量;明确用水效率控制红线,坚决遏制用水浪费。在保障相关企业正常取水量的同时,还要做好入江排污总量控制和用水效率控制,确保长江南京段水源质量安全,向社会提供优质化的水源。

参考文献：

[1] 丁仲平,景卫华,陈辉.长江南京段水功能区管理的若干思考[J].水电能源科学,2009,27(2):136-139.

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[9] 燕文明,刘凌. 长江流域生态环境问题及其成因[J].河海大学学报(自然科学版),2006,34(6):610-613.

Influences of pollution sources in Nanjing reach of Yangtze River on drinking water sources and countermeasures/

SHEN Le, DU Yong

(Nanjing Branch of Hydrology and Water Resources Investigation Bureau of Jiangsu Province, Nanjing 210008, China)

Abstract:The drainage outlets and pollutant emissions in Nanjing reach of Yangtze River are investigated, and the water quality of drinking water sources is evaluated. The influences of the drainage outlets on drinking water sources, water quality of intakes along the river and water quality in the protected areas are analyzed by means of the two-dimensional steady state model. The results show that the water quality of six drinking water sources in the functional areas is between Ⅲ to Ⅳ. The COD and NH3-N of upstream-downstream junction section of four drinking water sources both exceed the standard, especially the latter. The water quality of ten water intakes is affected. The optimization and integration of drainage outlets, improvement of the approval system for the drainage outlets, establishment of the registration system of the drainage outlets and implementation of the most stringent water resources management system are proposed to ensure the water safety of drinking water sources in Nanjing reach of Yangtze River.

Key words:water pollution; water security; two-dimensional steady state model; Nanjing reach of Yangtze River

(收稿日期：2015-06-23编辑：方宇彤)

中图分类号：X52;X26

文献标识码：A

文章编号：1003-9511(2016)02-0056-04

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.02.013

作者简介：沈乐(1983—),女,江苏宿迁人,工程师,硕士,主要从事水环境与水资源研究。E-mail:shsh_628@163.com