太谷县水体污染调查及水生态状况评价

宋鑫玥

（山西省晋中市水文水资源勘测站，山西 太谷 030800）

1 调查范围

太谷县位于山西省中部，全县面积1 053 km2，境内一般海拔在767～1 914 m 之间。

入河排污口调查范围，涉及全县各大河流及其支流，共计入河排污口45 门。从排放类型的分布情况看，排放规律多为，生活污水以常年排放为主，工业污水以间断排放为主；排放方式为自流入河。污水性质为，生活污水排污口30 处，占总数的66.67%；工业废水排污口13 处，占总数的28.89%；混合排污口2 处，占总数的4.44%。

全县45 处入河排污口，经测算，全县废污水年入河总量为925.74 万t，其中年生活污水排放量36.06 万t，占全县废污水入河量的3.90%；年工业废污水量为50.68 万t，占全县废污水入河量的5.47%；年混合污水量为839 万t，占全县废污水入河量的90.63%。

2 内源污染调查

2.1 内源污染调查

太谷县内源污染主要包括底泥污染和水产养殖污染。本次调查主要针对具有重要供水意义的郭堡水库、庞庄水库、石亩水库、石河水库。

2.2 内源污染估算

内源负荷是将底泥释放产生的浓度，通过内湖有关参数再合算为水库底泥的年释放量。则底泥释放量计算公式为：

污染物释放量=水库库容×污染物浓度。

经估算，郭堡水库主要污染物年排放量约为：COD 512.38 t、氨氮6.53 t、TP 0.93 t、TN 37.33 t；庞庄水库主要污染物年排放量约为：COD 373.90 t、氨氮10.73 t、TP 1.26 t、TN 17.29 t。太谷县4 座水库内污染调查计算详见表1。

3 面源污染调查与估算

3.1 面源污染调查

面源污染调查对象包括：农村生活污水与固体废弃物、农药化肥、禽畜养殖、城镇地表径流四项。

3.1.1 农村生活污染与固体废弃物

生活污染主要表现为日常生活中产生的垃圾等固体污染物、生活污水等液态污染物以及二氧化碳等气态污染物。从短期来分析，农村生活污染的来源具有分散性、随意性、复杂性等特点，这是由农村地理环境的局限性、人们的生活习惯等因素决定的。但从长期来看，其特点仍呈稳定性和持续性，即随季节、时间的转换，污染的发生基本无变化，污染物的种类基本确定。

在农村生活污染中，生活污水是重要的组成部分。农村生活污水一般来源于厨房污水、生活洗涤污水和厕所污水。

3.1.2 农药、化肥

在农业生产中化肥的施用是保证农业稳产高产的必要措施，但是化肥、杀虫剂、生长素等的不合理施用，将导致营养物质浪费、农药残留和有机或无机污染，并通过农田地表径流和地下渗漏进入水体，造成水环境污染，导致生态系统多方面失调，成为面源污染的主要来源之一。

3.2 面源污染估算

3.2.1 农村生活污染

农村生活污染源包括生活污水、固体废弃物两部分。

（1）生活污水

污染物排放量=农村人口×污染物排放系数×污染物入河系数×365×10-6

式中的农村人口，根据《山西省统计年鉴》（2017），太谷县农村人口为159 971 人；

污染物排放系数取值：COD 50 g/（cap·d），氨氮3.2 g/（cap·d），TP 1.3 g/（cap·d），TN 6.4g/（cap·d）。

污染物入河系数：分析污染物情况，入河系数取3%。

（2）固体废弃物

污染物排放量=农村人口×人均生活垃圾日产量系数×污染物排放系数×入河系数×365×10-3

污染物排放系数，人均生活垃圾日产量系数按1.2 kg/（cap·d）计算，氨氮、TP、TN 所占百分比分别为0.021%、0.22%、0.21%；

入河系数：根据河北省水环境监测中心《河北省面源污染分析》，结合太谷县实际情况，入河系数取7%。

经计算，太谷县每年农村生活污染产生COD87.58 t，氨氮6.635 t，TP 13.068 t，TN 21.51 t。详见表2。

表2 农村生活污染排放量 单位：t/年

3.2.2 农药、化肥污染

COD=源强系数（COD）×耕地面积×COD 流失系数；氨氮=TN×10%；

TP=（磷肥+复合肥×0.3）×磷肥流失系数，计算方法参考河北省水环境监测中心《河北省面源污染分析》；

TN=（氮肥+复合肥×0.3+磷肥×0.185）×氮肥流失系数，计算方法参考河北省水环境监测中心《河北省面源污染分析》。

式中的源强系数（COD）计算方法参考《全国地表水环境容量核定和总量分配工作方案》中的源强系数说明；

耕地面积：根据《晋中市用水统计年报》（2017），太谷县灌溉总面积为1.315 万hm2；

COD 流失系数：根据《全国水资源综合规划地表水水质评价及污染物补充技术细则（2003 年）》，流失系数取40%；

根据《太谷县统计年鉴》（2017），氮肥、磷肥、复合肥施用量分别为122 581 t、75 836 t、139 841 t；

根据《全国水资源综合规划地表水水质评价及污染物补充技术细则（2003 年）》，氮肥、磷肥流失系数分别为20%、15%；

经计算，太谷县每年农药、化肥污染产生COD 4 116.79 t，氨氮357.67 t，TP 17 668.2 t，TN 35 766.6 t。

3.2.3 分散禽畜养殖污染

污染物排放量=养殖规模×粪便排放量×粪便污染物含量×入河系数×365×10-3

式中的养殖规模，根据《太谷县统计年鉴》（2017），太谷县养殖规模为：猪300 895 头、牛7 948 头、羊137 479 只、家禽4 446 660 只、大牲畜469 头；

粪便排放量，根据《全国水资源综合规划地表水水质评价及污染物补充技术细则（2003 年）》，详见表3。

表3 畜禽粪排放量 单位：kg/只·d

粪便污染物含量：根据《全国水资源综合规划地表水水质评价及污染物补充技术细则（2003 年）》，详见表4。

表4 畜禽粪便污染物含量 单位：%

入河系数：COD、TP、TN 取5%，氨氮取3%。取值参考河北省水环境监测中心《河北省面源污染分析》。

经计算，太谷县每年禽畜养殖污染产生COD 1 350.84 t，氨氮4.85 t，TP 395.75 t，TN311.68 t。详见表5。

表5 太谷县畜禽粪便污染物 单位：t/年

3.2.4 城镇地表径流负荷

（1）年污染负荷计算表达式如下：

式中：L——年负荷量，kg；

R——年径流量，mm；

C——径流污染物平均浓度（详见表6），mg/L；

表6 不同土地利用类型的径流污染物平均浓度单位：mg/L

A——集水区面积，m2。

（2）年径流量R 由下式确定：

式中：P——年降雨量，根据《太谷县水资源开发利用配置研究》取1956—2000 年均值466.3 mm；

Rv——径流系数。

由于太谷县居民区、商业区、工业区、公路面积难以分别统计，且现在工业区分布较少，以居民区和商业区为主，则2017 年太谷县建成区面积59 km2进行估算，太谷县每年城镇地表径流产生TN 60.53 t，TP 8.25 t，CODcr 2 200.9 t。

4 生态需水与水生态评价

由于现在许多小河断流，本次根据山西省水文计算手册，仅对乌马河、象峪河7 条汾河一级支流进行生态需水满足程度评价。

根据山西省水文计算手册资料，分别采用Tennant法及95%保证率法计算河流生态基流，经综合分析比较后采用Tennant 法计算成果，乌马河、象峪河非汛期生态基流量按照多年平均天然径流量的20%计算，汛期按10%计算，具体计算成果详见表7。

表7 生态基流计算成果表

结合太谷县水生态环境情况，评价年份太谷县重要江河湖泊水功能区水质达标率考核目标为45%，实际达标率为75%，完成了考核目标。