环巢湖支流污染结构及治理方向

谭 茜

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽合肥 230088)



环巢湖支流污染结构及治理方向

谭 茜

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽合肥 230088)

[目的]明确环巢湖支流污染结构，探寻有效的治理方案。[方法]对环巢湖14个小流域污染源进行分类调查，估算其排放量和入河量，对巢湖流域污染负荷、污染结构、地区分布、污染源强进行分析。[结果]城镇生活废污水、农村生活和畜禽养殖废水、城镇建成区地表径流对巢湖流域污染贡献比例较大。 [结论]该研究可为巢湖流域进一步治理提供理论依据。

巢湖；污染源调查；污染结构；治理方向

巢湖流域位于安徽省腹地、长江流域下游左岸，是我国著名的五大淡水湖之一，具有防洪、灌溉、供水、航运、水产、旅游等多种功能，是合肥市、巢湖市等环湖城乡的重要水源地，治理巢湖流域污染是目前乃至未来一定时期内的重要任务。巢湖作为受人类干扰强烈的大型浅水湖泊[1]，其污染源分布广且水污染成因复杂，这导致巢湖富营养化和蓝藻爆发的因素较多[2]。前人提出的治理方法有截断外源污染(如污水处理达标排放、湖滨带修复、人工湿地、稳定塘或氧化塘等)以及控制内源污染(如底泥疏浚与封闭、营养盐固定、生态控制)等措施[3-7]。然而巢湖的治理需要将湖区及其上游流域作为一个整体进行系统考虑，因此，笔者立足于流域尺度研究巢湖问题，将环巢湖支流划分为14个小流域，逐个开展水质监测及污染源调查，通过分析污染物产生、迁移、入河(湖)等环节以明确巢湖流域污染结构，以期为巢湖不同流域的控源减排、调水引流、湿地修复、河道整治等提供治理思路和方向。

1　材料与方法

1.1小流域划分该研究将巢湖流域划分为白石天河、兆河、汤河、抱书河、双桥河、柘皋河、鸡裕河、烔炀河、丰乐河(马槽河)、派河、蒋口河、十五里河、二十埠河、店埠河共14个小流域(图1)，在此基础上进一步在1∶50 000地形图上，按照流域源—汇关系(一级、二级、三级支流)划分为187个子流域，按照流域相邻、污染源类型较一致以及便于水质目标考核的原则，最终合并为116个小流域治理单元(表1)。以各子流域为基础，逐个开展水质监测及污染源调查，以明确整个流域内主要污染物入河量。

图1　流域划分Fig.1　Partition of river basin

1.2污染物入河量估算方法污染源的类型分为点源、面源和内源。其中，点源污染由城镇生活污水、工业废水、污水处理厂排水组成；面源污染由农村生活污水、畜禽养殖废水、农业面源排水、城市地表径流、垃圾渗滤液等组成；内源污染主要由河道底泥组成(图2)。

1.2.1点源。

1.2.1.1城镇生活污水。城镇生活污染源主要有流域范围内的城镇居民生活污水和粪便污水。若片区内城镇生活污水排放口有监测成果的，可直接选用入河排污口监测成果；若区内无监测，则按照用水定额估算人均污水排放量，按照附近城镇监测生活污水污染物浓度估算人均污染物排放浓度，进而计算排放量和入河量。

1.2.1.2工业废水。工业废水包括生产废水和生产污水，是工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。若工业废水排放口有监测成果的，可直接选用入河排污口监测成果；若无监测，则按照该厂产品产量和工艺确定排放水量和污染物排放量，从而进一步确定入河量。

1.2.1.3污水处理厂排水。污水处理厂尾水已经成为城市河流污染源重要组成部分，虽然污水处理厂尾水已经达到国家相应排放标准，但是对于地表水来说，其水量大，仍然为很严重的污染源。污水处理厂排放、入河水量和入河污染物量均按照实际监测成果计算。

表1　各流域基本情况

1.2.2面源。

1.2.2.1农村生活污染。农村生活污染源主要有流域范围内的农村居民生活污水、粪便污水。流域内的农村厕所大部分为旱厕，旱厕内的黑水大部分回田利用，农村内的生活污染主要为居民生活的灰水。通过调查、统计农村人口计算污染物排放量与入河量。

1.2.2.2农业面源污染。根据流域土地利用现状成果，对所涉及的各个镇村施用农药、化肥的主要土地类型进行统计，分析、计算农业面源造成的污染物排放量和入河量。

冠心病患者临床中发病率高,比较多见,在老年群体中,冠状动脉出现狭窄和阻塞症状,导致了患者的心肌细胞缺血,引起了心绞痛症状。无症状性心肌缺血是患者的心肌缺血但是没有相关的症状出现。这类患者的临床症状缺乏典型性和特异性,因此患者的病情无法察觉,继续进行剧烈的活动,容易导致心悸,严重的还会猝死,这属于隐匿性的冠心病。临床中对无症状心肌缺血需要进行深入研究,找到可靠的早期确诊方式,让患者的临床治疗有据可行。

1.2.2.3城镇地表径流。城镇地表径流主要为流域内城镇地表初期雨水携带的少量污染源。通过统计城镇面积计算污染物入河量。

1.2.2.4畜禽养殖污染源。畜禽养殖主要通过统计规模化养殖以及部分散养畜禽种类和数量来计算污染物入河量。

1.2.2.5水产养殖。主要为流域内规模化投放饵料的水产养殖。通过养殖规模计算污染物入河量。

1.2.2.6矿山径流。矿山开采过程中对水体造成的污染主要是水土流失等，而废弃矿山存在的主要问题是水土流失和废弃矿坑水面源污染。通过调查和统计矿山生产规模、开采面积、开采深度等估算水土流失等产生的污染物入河量。

1.2.2.7垃圾渗滤液。垃圾渗滤液主要来自于垃圾集中堆放场，垃圾渗滤液浓度较高则污染负荷相对较大。通过统计各流域内的垃圾集中填埋点估算污染物入河量。

图2　污染源分类示意Fig.2　The classification of pollution source

1.3污染物入河系数选取污染物从产生源头至河道的输移过程由于蒸发、渗漏、沉降、降解等因素衰减，最终进入河流的污染物总量可通过一定的入河系数确定。据实地调查了解，城镇生活污水、污水处理厂污水、工业废水多通过管道或沟渠入河，根据《第一次全国污染源普查城镇生活源产排污系数手册》和《安徽省农村环境连片整治示范项目技术指南》，管道排口入河系数一般取0.90～1.00，沟渠排污口一般取0.85，同时根据管道长短、沟渠距离等在一定范围内调整后确定。非点源入河系数的选取与流域范围内的地形、降雨量、入河距离、植物的覆盖率以及最终入河或者入库前的水体的分布有关[4]。《全国水环境容量核定技术指南》建议入河系数取0.01～0.10；清华大学对淮河流域农业污染以及农村生活污染的研究表明，农业面源、农村生活污染物入河量不到其排放量的1/10；同时根据《第一次全国污染源普农业污染源手册》中地形、作物轮作方式、种植种类选取流失量，并通过当地施肥量修正，综合以上，建议入河系数在0.10左右选取。畜禽养殖场废水多通过现状天然沟渠入河[3]，中华人民共和国环境保护部南京环境科学研究所的研究结果表明，畜禽养殖污染物入河量除了尿流失量稍大以外，粪便等入河系数不到9%，同时根据《第一次全国污染源普查畜禽养殖业产排污系数与排污系数手册》，规模化畜禽养殖入河系数按照排放点与水体的距离和排放方式，在0.10～0.90范围内选取。水产养殖面源污染主要计算投放饵料的规模化水产养殖，根据《第一次全国污染源普查水产养殖业手册》，通过多余饵料和鱼类排泄流失入水体的污染物系数取值0.10。城镇建成区地表径流考虑下垫面为硬化地面，径流通过城镇雨水排水系统进入水体，系数取0.90。矿山径流是参考标准矿山的污染物源强系数，直排入河取系数0.90，离河距离≥1 km取系数0.10，非标准矿山需同时考虑各种因素，综合确定入河系数。各类型污染入河系数取值范围见表2。

2　结果与分析

2.1水质概况根据2014年各条河流水质监测结果分析，巢湖西北片支流店埠河、二十埠河、十五里河、派河、蒋口河水质多为劣Ⅴ类和Ⅴ类，污染严重；东北片支流双桥河、柘皋河、鸡裕河、烔炀河以及汇入裕溪河的抱书河、汤河水质为Ⅳ～劣Ⅴ类，其中巢湖市穿城河流(双桥河和抱书河)污染最为严重。西南片的丰乐河、马槽河、白石天河、兆河水质为Ⅲ～Ⅳ类，水质相对较好，但部分支流为Ⅴ类，干流水质压力不容乐观。

表2　污染物入河系数取值

2.2污染负荷与污染结构分析

2.2.1污染负荷。由表3、4可知，该流域主要污染指标年排放总量为：化学需氧量118 035.4 t、氨氮7 527.7 t、总氮19 199.1 t、总磷1 511.9 t，年入河总量为：化学需氧量38 383.6 t、氨氮2 776.4 t、总氮7 356.3 t、总磷467.2 t。

表3　小流域排放污染负荷汇总

2.2.2污染结构分析。由表4可以看出，各小流域入湖污染结构较为复杂。点源化学需氧量、氨氮、总氮、总磷分别占总量的39.8%、59.8%、53.1 %、38.6%；面源化学需氧量、氨氮、总氮、总磷分别占总量的58.6%、36.6%、38.3%、45.3%；内源污染中化学需氧量、氨氮占总量比例偏小，但总氮和总磷仍占一定比例，分别为1.6%、3.5%、8.6%、16.2%。化学需氧量主要由城镇地表径流、城镇生活、污水处理厂和规模化畜禽养殖贡献，氨氮和总氮主要由城镇生活污水和污水处理厂尾水贡献，总磷主要由城镇生活污水、污水处理厂尾水和底泥释放污染贡献。点源污染以城镇生活和污水处理厂入河污染为主；面源污染以规模化养殖、城镇地表径流、农村生活和农业面源入河污染为主。

2.2.3污染地区分布分析。由表5可以看出，所有流域中，入河量较大的有店埠河、派河、十五里河、丰乐河流域。其中点源污染物强度较大的流域有店埠河、十五里河、派河、丰乐河；面源污染物强度较大的流域有店埠河、派河、十五里河；内源污染强度较大的流域有派河、店埠河、鸡裕河。

2.2.4污染物入河源强分析。由于各流域汇水面积不同，仅分析污染物入河总量会使结论不够全面。在各流域入河总量基础上除以流域面积，得到各流域污染因子入河源强。由图3～6可知，化学需氧量、氨氮入河源强较大的有巢湖东北部的双桥河、抱书河流域和西北部的十五里河流域；总氮、总磷入河源强较大的有巢湖东北部的抱书河流域和西北部的十五里河流域。

表4 小流域入河污染负荷汇总

表5　各流域入湖污染负荷(入河量)汇总

3　存在问题与治理措施

环巢湖小流域存在的问题主要有以下几点：①流域内仍有相当比例城镇生活污水未经处理排放，污水收集率有待进一步提高[5]。②大部分城镇污水处理厂出水水质仍不能满足区域污染负荷削减需求，污水处理厂提标改造任重道远。③城市建成区不断扩大，城市地表径流带来的污染问题凸显，全面治理城市地表径流带来的污染成为当务之急。④区域畜禽养殖业较发达，污染严重，需规范管理，重点加强规模化畜禽养殖污染源治理。⑤区域人口密度大，农村人口众多，农村污水处置相对滞后。⑥区域耕地面积大，复种指数高，需全面加强农业面源污染治理。巢湖流域主要控制片区污染总体情况、主要污染原因及未来主要治理的方向见表6。

4　结论

(1)巢湖流域内经济的高速发展及城市人口规模的刚性增长导致用水总量及废污水排放量同步增大；在农村生活污水、畜禽养殖污水、农田灌溉尾水治理等方面还存在盲点[7]，在城镇污水收集、提标处理、尾水净化等方面还存在短板，在清水廊道保护、美好乡村建设、节水减排示范等方面还存在空白。

图3　化学需氧量源强分布Fig.3　The pollution strength of COD in different basins

图4　氨氮源强分布Fig.4　The pollution strength of dmmonia in different basins

图5　总氮源强分布Fig.5　The pollution strength of TN in different basins

(2)该研究主要针对污染源调查分析结果提出了巢湖流域治理的总体措施，具体工程措施的提出应在此基础上细化和论证建设内容、设计方案和投资估算，并与各级政府区进行对接和确认，从而形成认同一致、切实可行的项目建设内容。

(3)经过多年研究，巢湖流域基本形成了“治理西北、保护西南、防治东北、连通东南、修复环湖”的治理策略，未来将以小流域为治理单元，突出水污染防治，实现“水质改善、国控断面达标及蓝藻抑制”的总体目标，达到生态系统良性循环以及人水和谐发展。

[1] 单平，殷福才.巢湖水污染防治回顾评价及对策研究[J].安徽师范大学学报(自然科学版)，2003，26(3)：289-291.

[2] 李雷，戴万宏.巢湖水体富营养化污染现状及防治对策[J].中国水土保持，2009(7)：55-57.

[3] 苏保林，袁军营，李卉，等.赣江下游平原圩区农村生活污染入河系数研究[J].北京师范大学学报(自然科学版)，2013，49(3)：256-260.

[4] 程红光，郝芳华，任希岩，等.不同降雨条件下非点源污染氮负荷入河系数研究[J].环境科学学报，2006，26(3)：392-397.

[5] 吴蕾，朱慧娈.巢湖流域城市型重污染河流综合治理技术研究：以合肥市十五里河为例[J].安徽农业科学，2015，43(30)：206-209.

[6] 张广萍，周美正，张延，等.安徽派河流域水污染特征及原因分析[J].人民长江，2003，45(18)：20-24.

[7] 石健，石润圭.治理巢湖流域农业面源污染的基本思路[J].安徽农学通报，2006，12(12)：44-46.

Pollution Structure and Pollution Control Ideas of Chaohu Lake Tributaries

TAN Qian

(Anhui Survey and Design Institute of Water Conservancy and Hydropower, Hefei, Anhui 230088)

[Objective] The aim was to study pollution structure of Chaohu Lake tributaries and find an effective control scheme. [Method] Pollution sources of 14 small basin were investigated, the emissions and quantity into the river were estimated, the pollution load, structure, regional distribution, pollution sources of Chaohu Lake Basin were analyzed. [Result] Urban domestic wastewater, rural life and livestock and poultry breeding wastewater, urban built-up area surface runoff contributed greatly to Chaohu Lake pollution. [Conclusion] The study can provide theoretical basis for further management of Chaohu Lake Basin.

Chaohu Lake Basin; Pollution sources investigation; Pollution structure; Management direction

国家水体污染控制与治理科技重大专项资助项目(2009ZX07103-006)。

谭茜(1984- )，女，安徽马鞍山人，工程师，从事水资源保护研究。

2016-05-11

S 181.3；X 524

A

0517-6611(2016)17-077-06