锦绣川水源地面源污染成因及防治措施

李 伟，李 双

（济南市锦绣川水库管理处，山东 济南 250112）

锦绣川为济南市南部山区三川之一。锦绣川水库位于济南市南部山区，玉符河上游，水库的控制流域面积为166 km2，流经锦绣川、仲宫，汇入卧虎山水库。水库自1987年开始向城市供水，多年平均供水量2 000万m3，2011年被水利部确定为国家级重要饮用水源地，是济南市重要饮用水水源地之一，其水质的优劣与广大人民群众的生命安全和社会生产有着密切的联系。目前锦绣川水库存在水质不稳定性及污染风险，受水区饮用水安全存在较大压力，对其进行治理与保护是一项长期而系统的工作。

1 存在问题

1.1 我国水源地面源污染形势

水源地水质污染分为主要点源污染和面源污染。面源污染和点源污染有着较大区别，存在着机理过程复杂、监测模拟控制过程困难、排放途径排放量不确定性、发生时间随机性、发生方式间歇性，并且还具有一定的区域化特征，因此面源污染是目前世界公认的水体污染治理的最大难题之一。我国面源污染程度之深、范围之广和潜在压力之大，远超其他国家。在农业生产活动中，氮素和磷素等营养物质、农药及其他有机物和污染物质通过农田地表径流和农田渗漏而形成的水环境污染。污染物从土壤圈向其他圈层，特别是水圈扩散的过程。据《第一次全国污染源普查公报》，农业污染源COD、TP、TN排放量分别占全国排放总量的44%，67%和57%。农业面源污染已经成为我国流域性水体污染重要来源。水体富营养化和农业面源污染密切相关。湖泊富营养化日益严峻，1970年城市湖泊及水库富营养化面积为135 km2，2007年湖泊及水库富营养化面积达到8 700 km2。

1.2 锦绣川水源地面源污染分析

当前锦绣川水源地面源污染主要来源有农田种植，畜禽养殖和农村生活。当前水库流域内氮肥利用率经调查不足40%，磷肥不足20%；钾肥在40%左右，各种肥料使用量大。农田中农药品种繁多，农药施用品种多、乱、杂，部分被禁农药仍在使用。流域内养殖业集约化程度越来越高，但畜禽粪便等废弃物资源化利用率较低；库区周边群众环保意识薄弱，废弃塑料袋、地膜等不可降解的垃圾随处丢弃；农村环境建设与经济发展不同步，水环境污染严重。农村的“脏乱差”现象对人群健康的存在较大威胁。

同时，锦绣川流域主要存在水土流失、水质恶化、生物多样性减少等生态环境问题。流域内较强水土流失面积占总面积的26.77%，进入汛期后，水土流失加剧，造成水库淤积、库容减少、水体富营养化日趋严重。上游农田施用化肥，随河水进入水库，加上流域内居民生活污水、养殖废水排放，导致水库氮磷等污染物质数值偏高，水库水质下降，且污染有逐渐加剧的趋势。经调查，锦绣川水库内污染物从20世纪90年代初期粪便污染为主到目前逐渐发展为氮磷营养物污染为主，并有向持久性有机物和重金属污染物方向逐渐加剧的态势。由于持久性有机污染物具有持久性、生物累积性、远距离环境迁移性和毒性等特征，污染呈加剧趋势，直接危害到环境安全、生态稳定和人体健康。

针对流域内面源污染问题，驻地政府和相关部门进行了一定程度的治理，但尚存在只注重局部治理，缺乏从整个流域进行全面规划治理；注重园林和景观效果过多，对河流生态恢复较少；流域周边仿古和旅游景观较多，对于恢复河流自然生态功能较少；因所管权限不同和资金来源不同，各项防治措施在工程规模、污染物处理方式、处理标准、功能侧重等无法实现有效统一。

因此，针对锦绣川流域农村面源污染家底不清、思路不明、技术研发与工程实施指向不清晰等问题，进行锦绣川水源地污染成因并提出相应的防治措施就显得尤为重要，有较强的现实意义。

2 防治措施

由于水源地面源污染的随机性、不确定性、区域化特征、特殊的经营方式等使其治理非常困难。对水源地面源污染防治可采取源头减量、过程阻断、养分再利用、生物——生态修复等几种主要途径来解决，实现水安全、水环境、水景观、水文化、水经济的五位一体，对水资源进行多渠道开发并综合利用。

2.1 源头减量

通过改进基于增效原理的优化施肥技术、平衡施肥技术、新型缓控释肥技术、有机肥替代减量技术、基于种植制度/轮作制度调整的源头减量技术、节水灌溉及水肥一体化技术和其他技术（包括免耕技术、覆盖技术、横垄耕作技术等），从种植源头将污染物排放量减少。

2.2 过程阻断

主要包括生态拦截沟渠技术、人工湿地技术、、稻田消纳技术、近河道端的生态丁型潜坝拦截技术、前置库技术、其他拦截技术（包括缓冲带等）。其中，人工湿地技术作为农田和水体之间的一个过渡带，能够有效截留来自农田地表和地下径流的固体颗粒物和氮、磷等化学污染物，通过土壤吸附，植物吸收，生物降解等一系列作用，降低进入地表水中的氨氮化合物的含量。具有投资少，运行费用低，易于维护管理，运行比较稳定，处理效果好的特点，由于污染物粘结在湿地中的沉积物上，随同沉积物一同沉淀，通过生物化学转化逐渐形成了土壤中的营养物质，提高了土壤的潜在费力。同时人工湿地在抵御洪水、控制污染、调节气候、美化环境等方面也可发挥较大作用，非常适合在锦绣川水库水源地进行运用。

2.3 养分再利用

主要包括畜禽粪便氮磷养分农田回用技术，农作物秸秆中氮磷养分的农田回用技术，农村生活污水、农田排水及富营养化河水中氮磷养分的稻田处理技术等。

2.4 生物——生态修复

利用培育的植物或培养的微生物所进行的生命活动，对水中的污染物通过化学、生理等功能进行转化、降解和转移等功能，改变水体原有介质，使水体得到净化，特别是对总磷氨氮和COD等降解作用效果较好。主要技术有绿化阻断、生态浮床、PGPG原位生态修复等技术。其中生态浮床技术以纳米吸附与传感双功能复合材料等新技术为支持，营造纳米反应器生态浮岛和碳素纤维草生态浮岛，前者把纳米反应器和碳素纤维球混合放置在半透膜中连接成网兜整体悬挂在浮床之下进行水体净化，可以保证生态浮岛的冬季净化效果，纳米传感器可以充分的与污染物作用，猝灭后发生沉降，碳素纤维球可以为纳米反应器提供载体，扩展其与水体的接触面积，有利于净水效率提升，同时方便循环更新；后者在选择种植植物的同时，利用碳素纤维草通过吸附作用达到除臭、脱色、降低COD等深度净化，同时也是为微生物提供寄生环境，将碳素纤维草在浮床下放置，方便产品更新，冬季也可进行净水，并通过吸附作用实现水质净化。

3 工程效果

通过上述防治措施，改善了水生态环境，建立了水景观体系，体现了人与自然和谐相处的治水理念，在满足防洪和治污基础上，突出了亲水、休闲、生态功能，实现了经济、社会、生态的和谐健康发展。