江祖嘉
摘要: 贵港市平龙水库作为贵港市覃塘区饮用水水源地,平龙水库周边居住大量居民和分布有木板厂等企业,生活污染、农业面源污染、工业污染等情况十分突出,通过开展贵港市平龙水库水源地周边污染现状调查,对平龙水库水源地现状水质监测结果和污染情况进行分析,提出平龙水库水质保护和污染治理的对策建议措施,制定有效的政策法规制度,保障居民生活饮用水的安全。
关键词: 饮用水水源地 平龙水库 污染调查 治理对策
中图分类号: X524 文献标识码: A 文章编号: 1672-3791(2023)24-0170-05
平龙水库位于贵港市覃塘区蒙公镇境内(地理坐标为23.21°N,109.41°E),距离覃塘镇约10 km,水源充足,水量丰富,位于西江水系郁江支流鲤鱼江上游定布河上,集雨面积256 km2,多年平均来水量1.5 亿m3。水库总库容1.219 65 亿m3,有效库容0.724 2 亿m3,属多年调节的大(Ⅱ)型水库。平龙水库水源地现有一个自来水厂即覃塘区平龙水厂,取水口位于平龙水库坝首处,设计日供水能力为2.5 万m3,供水人口10 万人左右。供水范围包括覃塘城区与供水沿线村庄以及城区附近村庄的人畜饮水。
1 污染现状调查及分析
1.1 水环境质量现状
根据《贵港市水环境功能区划》,平龙水库水环境功能为景观娱乐用水区,水质目标为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水质标准。
为调查水库的水质情况,2018 年8 月和2019 年10月分别对水库的地表水进行监测,监测指标为水温、pH 值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群、叶绿素a。
监测结果表明:平龙水库水质除化学需氧量、五日生化需氧量、总氮、总磷超标外,其余监测因子均符合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水质标准。平龙水库水质评价结果如表1 所示。
根据监测结果对比《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水标准,对平龙水库水质进行评价,2018 年8 月,PLSK3 的BOD5 超标,超标倍数为0.12;PLSK4 的总氮、BOD5超标,超标倍数分别为0.29、0.57;PLSK5 的COD、总磷、BOD5 超标,超标倍数分别为0.15、0.6、0.7。2018 年平龙水库水质现状为Ⅳ类~Ⅴ类,水质较差。
2019 年10 月,PLSK3 的COD、总氮超标,超标倍数分别为0.05、0.4;PLSK4 的COD、总氮超标,超标倍数分别为0.08、0.13;PLSK5 的总氮、BOD5超标,超标倍数分别为0.13、0.05。2019 年平龙水库水质基本为Ⅳ类,较2018 年有所好转。
1.2 主要污染源调查
1.2.1 面源调查
(1)农村生活污染。
①居民生活污染。
平龙水库的汇水范围内主要包括覃塘区的蒙公镇、东龙镇和山北乡,其中蒙公镇主要在水库下游库区出水范围,且水库沿线的木祥屯、占蒙屯和布泗屯都已建污水处理站,蒙公镇生活污水极少汇入水库库区,农村生活污染主要来源于东龙镇和山北乡。根据统计,东龙镇、山北乡农村区域暂未建设集中的污水处理设施,农村生产、生活污水未经处理随意排放,就近倾倒在排水沟、小溪,或者直接浇在废弃、空闲的土地上,然后随着地表径流进入水体,对平龙水库水质影响较大。
本次农村生活污水调查统计范围主要包括东龙镇60 963 人、山北乡44 011 人,合计104 974 人。根据《广西壮族自治区主要行业取(用)水定额》(试行)进行核算,农村居民用水定额为120 L/人·d,污水产生系数为0.6,污染物排放系数参考生态环境部确定的污染源调查源强数据,人均产污系数为COD 40g/人·d,氨氮4.5g/人·d,总氮7g/人·d,总磷0.44g/人·d。
农村生活污水未经处理随意排放,随着地表径流直接进入水体。根据污染源入河系数计算公式,计算农村生活污水入河量。
W 污染源=W 污染源产生量× β (1)
式(1)中:W 污染源产生量为污染源产生量;β 为污染入河系数。
入河系数根据陈晓峰的广西(区)典型区段纳污能力计算及水质可达性分析,结合现场踏勘结果,确定农村生活污水污染入河系数为0.3。
通过计算,平龙水库农村生活污水中各污染物的总入河负荷为:COD 459.79 t/a,氨氮51.73 t/a,总氮80.46 t/a,总磷5.06 t/a。
②畜禽养殖污染。
据统计数据和现场调查的实际情况,蒙公镇和山北乡目前无规模化养殖场,东龙镇原有7家规模化养殖场,由于非洲猪瘟养殖的动物大部分已死亡。平龙水库流域内的畜禽养殖还是以散养形式为主,根据国家《畜禽养殖业污染物排放标准》,将家禽养殖量换算成猪的养殖量,换算比例为:60 只家禽折算成1 头猪,1 头牛折算成5头猪[1]。
根据生态环境部公布的数据,并结合流域内养殖情况,猪的养殖排污系数为:COD 17.9 g/(头·d)、氨氮3.2 g/(頭·d)[2]、总氮5.8 g/(头·d)、总磷0.8g/(头·d)。式(1)中农村畜禽养殖污染入河系数为0.4。
根据调查统计蒙公镇、山北乡和东龙镇畜禽养殖折合猪当量6 859头。通过式(1)计算,平龙水库流域畜禽养殖污染总入河负荷为:COD17.95 t/a,氨氮3.22 t/a,总氮5.8 t/a,总磷0.77 t/a。
(2)农田径流污染。
农田径流污染主要是指农田在种植过程中,由于化肥和农药的使用,使部分化肥和农药随着地表径流进入水体,使水体中污染负荷增加,进而造成水体污染。其中,农田施肥造成的氮、磷等营养元素流失是农田径流污染的主要来源[3]。
农田径流污染负荷计算方法采用排污系数和清单分析法进行计算。式(2)如下:
E = ΣiEUi ρi (1 - ηi )Ci (EUi S)
= ΣiPEi ρi (1 - ηi )CiE(Ei S) (2)
EI = E/AL
式(2)中:E 为面源污染物的排放量;EUi 为第i 种污染源指标的统计数量;ρi 为单元第i 种污染物的产污强度系数;ηi 为相关资源利用效率的系数;PEi 为种植业面源污染的产生量;Ci 为第i种污染物j的流失系数,该变量由污染源和空间具体特征(S)决定,表征区域地理特征、降水、水文、复种指数及管理措施等复杂因素对种植业面源污染的综合影响;EI 为种植业面源污染物的单位排放强度;AL为区域耕地面积[4]。
修正后平龙水库范围内农田产污系数见表2。
根据调查统计蒙公镇、山北乡和东龙镇水库周边农田面积6 446.26 hm2,式(1)中农田径流入河系数为0.2。通过计算,平龙水库流域农田径流污染总入河负荷为:COD432.45 t/a,氨氮86.4 t/a,总氮129.74 t/a,总磷10.68 t/a。
(3)桉树种植污染。
现场踏勘和调研发现,平龙水库库区种植大量速丰桉,由于该树种生长较快,种植过程中所需养分和水分较多,因此村民往往会施用大量的肥料促进其生长,但所施肥料中有一部分往往由于地表径流的原因,无法被桉树吸收,随着地表径流的冲刷流失,最终汇入平龙水库,造成水体污染。
桉树种植的源强系数与农田源强系数取值相同,取值参考2004 年全国地表水环境容量核定技术规范要求的推荐值为基础,结合广西具体实际进行选用。标准农田源强系数具体为:废水 7 275 t(/ hm2·a),COD150 kg(/ hm2·a),氨氮30 kg(/ hm2·a),总氮45 kg(/ hm2·a),总磷3.75 kg(/ hm2·a)[5]。根据平龙水库周边自然地理情况及桉树种植情况,取下列各项修正系数进行修正:坡度修正系数取1.1,种植类型修正系数取0.7,土壤修正系数取1.0,化肥修正系数取1.4,降雨修正系数取1.3。则综合修正系数为1.40[6]。
根据统计,水库周边桉树种植面积7 370.1 hm2。通过计算,平龙水库桉树种植污染总入河负荷为:COD292.2 t/a,氨氮58.47 t/a,总氮87.66 t/a,总磷7.3 t/a。
1.2.2 水产养殖污染
平龙水库作为贵港市覃塘区饮用水水源地,为保障饮用水源安全,2018 年贵港市开展平龙水库饮用水水源地环境保护专项整改工作,蒙公镇实施了《平龙水库饮用水水源地综合整治工作》,对饮用水水源保护区范围内进行网箱养殖拆除清理,于当年底完成整治。现平龙水库网箱养殖已整治清理完毕,水库不存在网箱养殖。在流域内,仍存在较多鱼塘养殖。
根据统计,鱼塘面积为73.89 hm2。分散式水产养殖单位面积投饵量为180.9 t(/ hm2·a),单位投饵量COD排放强度为5.5 kg/t,单位投饵氨氮排放强度为0.1 kg/t,单位投饵总氮排放强度为1.2 kg/t,单位投饵总磷排放强度为0.05 kg/t。通过计算,水产养殖污染负荷为:COD73.15 t/a,氨氮1.33 t/a,总氮15.96 t/a,总磷0.66 t/a。
1.2.3 工业污染
平龙水库保护区范围内存在的企业主要为11 家胶合板厂,蒙公镇有4 家,分别为覃塘区鸿明胶合板厂、贵港市永森木业有限公司、峰泽木业有限公司、鸿悦边料加工厂。目前这4 家企业均已完成重新选址,其中鸿明胶合板厂已整厂搬离,鸿悦边料加工厂、永森和峰泽木业有限公司已经全部停产;东龙镇有7 家企业,分别为贵港市双雄木业有限公司、贵港市金柳装饰材料有限公司、贵港市超业木业有限公司、贵港市华联木业有限公司、贵港市森富源木业有限公司、贵港市宏园木业有限公司、贵港市郁江木业有限公司。根据《关于加快推进县级饮用水水源地环境问题整治工作的函》(桂环督办函〔2019〕10 号)的指导意见,东龙镇涉及板材企业按要求拆除制胶设施、完善危险废物储存处置、污水废气收集处理等工作。2019 年9 月25 日,东龙镇涉及的貴港市宏圆木业有限公司等6 家企业已全部停产。其余东龙镇7 家胶合板厂生产过程中无工业废水排放。
1.2.4 城镇生活污染
平龙水库范围内涉及乡镇主要有覃塘区的蒙公镇、山北乡和石龙镇,涉及城镇人口的主要是石龙镇的石龙社区,人口4 460 人。根据现场踏勘调查,石龙镇建设有1 座污水处理厂,主要收集石龙社区及镇上其他区域的生活污水,污水厂实际日处理量为1 200 t/d,尾水排放至水库上游支流,出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准。
城镇生活污水污染物排放量按污水处理厂实际日处理量和出水水质标准进行核算。平龙水库城镇生活污水总入河负荷为:COD21.9 t/a,氨氮2.19 t/a,总氮6.57 t/a,总磷0.219 t/a。
1.2.5 污染源贡献量分析
根据分析,对平龙水库造成污染负荷的污染源类型主要包括城镇生活污水、农村生活污水、农田径流污染、畜禽养殖污染、水产养殖和桉树种植污染。根据对不同污染源产生的污染计算结果,汇总统计平龙水库所产生的COD、氨氮、总氮和总磷的入河排放量,具体情况如表3 所示。
根据统计,平龙水库各污染物的总入河负荷分别为:COD1 297.44 t/a,氨氮203.34 t/a,总氮326.19 t/a,总磷24.69 t/a。其中贡献率较高的污染源为农田径流、桉树种植和农村污水污染,这3 个污染源的COD 占比为91.3%、氨氮占比为96.7%、总氮占比为91.3%、总磷占比为93.3%。因此,针对平龙水库流域的水环境问题的综合防治,应以农村生活污水、桉树种植和农田径流污染治理为重点。
2 治理对策
2.1 实施农村环境综合整治工程
平龙水库周围无完善排水管网及污水处理厂,村屯周围有可用建设用地。根据《农村生活污水处理工程技术标准》《农村生活污染控制技术规范》(HJ 574—2010)、《广西农村生活污水处理技术指南》等文件要求,考虑近期收集并处理农村生活污水,处理后的水排放至水库周边农田用于灌溉,促进农业的发展。
生活污水采用“生物接触氧化法+人工湿地”处理工艺,处理后废水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B 标准。
2.2 滨水缓冲带污染防治生态工程
滨水带是介于陆地以及水体的中间地带。在此区域生长的植物被称作滨水带植物。为了保证饮用水安全,有必要对进入水源地内的污染源进行有效防治。滨水缓冲带污染防治生态工程,包括滨水污染物截留净化带、天然冲沟强化渗滤+人工湿地截留净化系统。
滨水污染物截留净化系统工程:拟在鲤鱼江库区东龙镇义合村鲤鱼江入库河口水域和河滩区域采用滨水污染物截留净化系统工艺治理修复的工程面积为59 000 ㎡。
天然冲沟强化渗滤+人工湿地截留净化系统工程:拟在鲤鱼江库区东龙镇义合村鲤鱼江入库河口河滩区域、蒙公镇岭庆村区域、平龙水库库区沿岸天然河滩区域采用天然冲沟强化渗滤+人工湿地截留净化系统工艺治理修复的工程面积为4 800 ㎡。
2.3 实施农业面源污染控制工程
根据《中华人民共和国水污染防治法》,禁止在生活饮用水源保护区进行集中养殖,因此,对于水源地二级保护区内已存在的分散畜禽养殖,相关管理部门及村委引导养殖户转变其养殖方式,实行生态养殖,养殖废水和废渣全部资源化利用,不外排,减少分散式养殖污染。
针对农业面源污染的来源、过程及特点,为降低对土壤、水环境和农作物的污染,实现农业清洁生产。对水源地保护区内农业面源控制与治理推广生态种植方式,严格控制农药、化肥等非点源污染,主要措施为:推进精准施肥、调整化肥使用结构、改进施肥方式、有机肥替代化肥、利用生物固氮增加土壤养分、提升耕地质量、逐渐在水源地保护区实行退耕还林。同时,应加强宣传力度,引导农户积极改种,替换速生桉种植,增强平龙水库二级保护区内林木涵养水源的功能。
2.4 实施水源地保护附属工程
根据《饮用水水源保护区标志技术要求》(HJ/T433—2008)要求,在水源保护区范围内增设一级保护区、二级保护区、准保护区界标,在主要道路、航道增设交通警示牌,在人口活动频繁区增设宣传牌[7]。
根据水源地现状隔离防护设施建设情况,结合实际需要,集中式饮用水水源地一级保护区陆域范围采用镀锌丝护栏网进行隔离。
2.5 加强水库水源地管理制度建设
集中式饮用水水源保护管理工作,由贵港市覃塘区人民政府统一监督管理,设置专门的管理机构,负责日常监督管理工作。水利局、生态环境局、住房和城乡建设局、自然资源局、农业农村局、交通运输局、卫生健康局、公安局、财政局、河长制办公室,按照各自职责,对饮用水水源地实施监督管理。
为有效防范饮用水水源突发环境事件,加强突发环境污染事故应急管理,规范和强化水环境污染事故应急处置工作,提高政府应对环境污染突发事件的能力,最大程度地预防和减少饮用水水源突发环境事件及其造成的损害,才能保护环境,保障公众的生命财产安全,维护国家安全和社会稳定,促进经济社会全面、协调、可持续发展。这就需制定饮用水水源地突发环境事件专项应急预案[8]。
3 结语
通过对贵港市平龙水库污染现状调查发现,目前水库的水体污染和生态破坏较为严重。在充分考虑平龙水库作为饮用水水源地的自身优势和长远发展要求,针对性提出水源地应进行综合治理,開展生态保护和生态修复工程建设,减少污染物向水库排放,确保水库水质符合国家标准要求;同时,制定有效的政策法规制度,保障水库周边居民饮水安全,维护饮用水源地平龙水库的生态平衡。
参考文献
[1] 李帆. 小流域总磷输运平衡及释放源追踪模型研究[D]. 成都:西南交通大学,2020.
[2] 赵纯一,苏猛,李山,等. 绥芬河流域水环境现状分析与建议[J]. 当代化工研究,2022(22):105-107.
[3] 肖新成.重庆三峡库区农业面源污染防治研究:基于农户参与、政府主导的视角[D].重庆:西南大学,2015.
[4] 肖新成,倪九派,何丙辉,等. 三峡库区重庆段农业面源污染负荷的区域分异与预测[J]. 应用基础与工程科学学报,2014,22(4):634-646.
[5] 曹姣,杨朝晖,袁首枢,等. 东江湖水污染现状及治理对策[J] . 湖南水利水电,2021(6):50-53.
[6] 李艳华,王彬郦,李弘,等. 农业面源污染综合治理工程系统设计案例[J]. 净水技术,2020,39(8):167-173.
[7] 唐铭. 鹿寨县乡镇集中式饮用水水源地环境现状与保护对策[J]. 广西水利水电,2021(3):96-99,111.
[8] 吕佳芮,蔡茂. 大连保障饮用水水源安全[N]. 中国环境报,2023-02-27(5).