基于污染溯源分析的水环境提升方案研究——以句容河为例

罗 刚，胡 宁，顾静超

(1.江苏省镇江环境监测中心，江苏 镇江 212009；2.上海科译智慧环境科技有限公司，上海 200070；3.江苏省地质矿产局第三地质大队，江苏 镇江 212001)

前 言

水环境保护事关人民群众切身利益，《中华人民共和国环境保护法》(自2015年1月1日起施行)要求“未达到国家环境质量标准的重点区域、流域的有关地方人民政府，应当制定限期达标规划，并采取措施按期达标”。近年来，很多地区针对未达到“水十条”目标要求的水体制定了相应的水环境提升方案，其前提条件是能够对流域水体的污染来源准确分析，进而才能提出针对性较强的具体整治措施。因此，为了有效提升句容河水环境质量，必须诊断出句容市城区境内主要水环境突出问题，在对水环境污染溯源识别的基础上提出行之有效的治理对策。

1 材料与方法

1.1 流域概况

句容河位于江苏省镇江市境内的句容市(县级市)，属于跨县重要河道—区域性骨干河道，其上游有二条支河：以句容水库为始的一支河、以北山水库为始的二支河(肖杆河)，两支河在句容市华阳镇房家坝处汇合，穿越句容市城区最终过黄泥坝进入南京市的江宁区境内，在黄泥坝处新增加“十四五”省级考核断面—三岔(119.0901°，31.8639°)。句容河是秦淮河水系中最长的河流，沿线土地利用类型复杂，干河自句容市房家坝至南京市江宁区，全长约64.8km(句容境内长19.4km)，宽约25～100m，流域面积1262km2，素称秦淮北源。句容河流域概况见图1。

图1 句容河流域范围及水质监测断面图Fig.1 Jurong River Basin scope and water quality monitoring section

1.2 水环境容量估算模型

利用一维稳态模型估算河流水环境容量，河流水环境容量包括河流的稀释容量和河流的环境自净容量，其估算公式如下：

河流稀释容量：W稀=86.4×(Ci-C0)×Qi

式中：W稀-稀释容量，kg/d；

Ci-水质标准，mg/L；

C0-河流背景浓度，mg/L；

Qi-河流流量，m3/s。

式中：W自-自净容量，kg/d；

Ci-水质标准，mg/L；

Qt-河流流量+支流流量，m3/s；

x-河段长度，m；

k-河流降解系数，d-1；

u-河流流速，m/s。

河流水环境总容量：

W=W稀+W自

2 结果与讨论

2.1 水环境质量现状

自2021年1～8月，对句容河三岔断面逐月进行了8次水质监测，选取水样监测数据中主要四个定类指标BOD5、COD、NH3-N和TP的浓度随时间变化情况依次进行分析。

如图2所示，三岔断面水质1月和2月的水质情况相对较差，各主要监测指标均有超过地表水Ⅲ类标准的情况，4月至6月水质好转，各监测指标能够满足地表水Ⅲ类标准，8月份水质相对较差，多项指标超过地表水Ⅲ类标准。整体来看，除COD的8个月平均值略超过地表水Ⅲ类标准外，BOD5、NH3-N、TP的8个月平均值均满足地表水Ⅲ类标准。“十四五”期间三岔断面的考核目标为Ⅲ类，因此从现状监测结果来看断面水质不能长期稳定达标，句容河水环境质量有待进一步提升。

图2 句容河三岔断面主要指标检测值Fig.2 Main index detection values of Jurong River Sancha section

从图3句容河沿线土地利用规划推断，生活污水、支流污染、农业面源和地表径流污染是导致句容河三岔断面水质不能长期稳定达标的主要原因。

图3 句容河沿线土地利用类型分布图Fig.3 Distribution map of land use types along Jurong River

2.2 溯源分析

2.2.1 生活污水污染

生活污水中含有较多的有机物、洗涤剂和病原微生物等污染物，若未经处理就直接排放则会对河流造成污染。通过实地调查发现，流入句容河的生活污水主要来自生活污水直排口。

句容河沿线范围内人口数量多，住宅占地面积大，范围内排水管网系统不完善，存在大量的生活污水直排口，导致部分未经处理的生活污水直接排入句容河影响水质。利用无人机正射和红外热成像技术，采用双光(可见光+红外线)无人机对遥感解译区域进行拍摄取证，以遥感解译结合地面核查的方式，排查出沿句容河全线三岔断面上游约有177个排口，主要为雨水排口和合流制排口，无论晴天或是雨天，句容河城区段雨水排口均溢流现象，从而形成生活污水持续污染。部分生活污水排口的实况和热红外影像图如图4所示。

图4 部分生活污水排口的实况和热红外影像图Fig.4 Live and thermal infrared image of some domestic sewage outlets

2.2.2 支流污染

句容河三岔断面上共有8条入河支流，其中部分支流污染较为严重，这些污染严重的支流进入句容河，同样会加重句容河的污染。支流入河口点位分布如图4所示。根据句容市环境保护委员会办公室公布的句容河及相关入河河道水质数据，对数据进行分析梳理，2021年1～6月共检测了8条支流入句容河河口以句容河上游主要断面(房家坝)水质，检测指标包括DO、COD、NH3-N和TP，句容河及其支流分布情况如图5所示。

图5 句容河及其支流分布图Fig.5 Jurong River and its tributaries

图6 句容河及其支流水质分析结果Fig.6 Water quality analysis results of Jurong River and its tributaries

通过图6数据分析可知，各入河口整体水质较差，除总磷外基本无法达到Ⅲ类水标准，其中葛仙湖入河口的水质最差，NH3-N 和COD超过了地表水Ⅳ类标准，TP也在2、4、6月超过了地表水Ⅳ类标准；老句容河西侧1～5月水位未过堤，没有排入句容河，6月有水入河，COD达到了42mg/L，超过了地表水Ⅳ类标准，对句容河影响较大，需重点关注；其他入河口的NH3-N 和COD也在个别月份超过了地表水Ⅲ类标准。

调查发现，葛仙湖入句容河水量较大且水质较差，通过实地查勘，初步判断该支流的污染主要来自于支流两岸居民住宅区排放的生活污水。

综上所述，句容河段葛仙湖入河口和老句容河西侧入河口污染较为严重，句容河上游的葛仙湖入河口、万家河和老句容河西侧入河口对句容河NH3-N及TP贡献较大；葛仙湖入河口、黄金河、老句容河西侧入河口对句容河COD贡献较大。

2.2.3 农业面源污染

农业面源污染是河流氨氮、总磷超标的主要影响因素之一。由于种植过程中，有部分农田耕地平均化肥和农药施用量较大，因此氮、磷污染物贡献率较大。

通过无人机勘查，句容河三岔断面两岸分布有大面积农田。从图7所示的实况和热红外影像图可以看到，句容河沿岸排灌渠均为明渠，且宽度较大。污染成因是：句容河两岸农田退水携带的部分农药、化肥等农业残留物进入河道污染河流水体。农田退水不仅会降低土壤肥力和化肥利用效率，还往往携带流失的氮、磷等营养物质进入河道，直接或间接地引起水体的富营养化问题。

图7 部分农业面源排口的实况和热红外影像图Fig.7 Live and thermal infrared images of some agricultural non-point source outlets

2.2.4 地表径流污染

随着城市化进程的深入，城市道路、桥梁、建筑物等不可渗透表面面积大幅提高，原本可以渗透到土壤中的雨水转变为地表径流。经过淋洗大气，冲刷路面、城市建筑物、城市废弃物后产生的雨水，特别是初期雨水的污染程度极高。沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、融雪剂、农药、杀虫剂的使用均能使径流的雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属和油等污染物。初期雨水所携带的污染物几乎都集中在初期几毫米雨水中，其污染负荷远高于中后期雨水，两岸沿线均设置了一定数量的排水沟，降雨形成的地表径流直接排入河体，对句容河的水质造成了一定的影响。

2.3 水环境容量估算

水文条件方面，句容河及其各支流流量取1～6月份实测均值，采用90%保证率下的径流量作为设计水文条件；以2021年1～6月句容河三岔断面平均水质浓度作为河流背景浓度，降解系数[17]取COD 0.1d-1，NH3-N 0.06d-1，TP 0.14d-1。计算结果见下表。

表 句容河水环境容量及污染物理论削减率Tab. Environmental capacity of Jurong River and theretical reduction rate of pollutants

2.4 断面水质达标分析

句容河沿河农村居民生活污水直排、区域内农作物种植过量使用化肥造成氮磷流失、沿河畜禽养殖污水入河等现象，使得污染物入河量较大，对三岔断面水质产生较大影响。在保证进入句容河上游的水质维持2021年水平不变的前提下，针对控制范围内污染源采取相应工程措施进行削减，根据上表的结果，最终需削减污染物入河量分别为COD 0 t/a，NH3-N 78.5 t/a，TP 88.9 t/a，实现句容河三岔断面水质达标。

3 水质提升措施及建议

3.1 提升措施

为确保句容河三岔断面水质稳定达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准，在对断面上游沿程水质和排口污染源分析的基础上，通过断面水质达标分析，现提出以下具体应对措施。

3.1.1 提高管网覆盖率和污水处理能力

大力推进城中村、老旧城区、城乡结合部的生活污水收集能力建设，科学实施沿河截污管道建设，消除管网覆盖空白区，全面提升管网密度。推进城市建成区排水管网问题诊断和排查，对结构性和功能性缺陷的管道进行维修改造，提高城市生活污水集中收集率，减少污水外渗、河水倒灌和地下水渗入。

3.1.2 完善雨污分流改造工程

以实现“主城区全面雨污分流”为工作目标，完善雨水、污水主管网，并对主城区建成区范围内的雨污合流及混接的排水设施，分片区、分批次实施雨污分流排查和改造，提高雨污分流比例。

3.1.3 加强上游河道管控

根据2021年1～6月各支流监测结果，句容河城区段支流河道有6条水质超Ⅲ类，其中劣Ⅴ类的有葛仙湖；Ⅴ类的有黄金河；Ⅳ类的有肖庄水库、老句容河、肖杆河、一支河。

亟需加强对以上水质超标河道及两岸的管控，加强骨干河道清淤疏浚和综合整治，健全河道水系连通、轮流疏浚和长效管理机制，保证水质稳定达标排放。

3.1.4 农业面源污染治理

加强沿河排涝站的管理，梳理农田退水排口，全面开展重点区域农田退水水质监测。对直接影响断面水质稳定达标的沿岸农田进行种植结构调整和排灌系统生态化改造，对于暂时无法实施改造的，建设分布式污水处理设施，确保水质达标后排放。

3.1.5 建立生态活水补水机制

为改善三岔断面水环境现状，实施生态基流常态化供水措施。通过句容水库生态补水，保证句容河生态基流，增强河道自净能力，构造健康水生态系统，应保证每周生态活水补水一次，每次24小时以上。

若出现自动监测站或手工监测数据超标时，水利局应定期从上游水库调水，对句容河适时进行生态补水，保障句容河生态基流。为保证句容水库库容，必要时从北山水库引水入句容水库。

3.1.6 加强“排口长”制管理力度

针对连续超标的合流制排口，加强“排口长”制管理力度，推进“排口长制”工作纵深发展，通过设置“排口长”公示牌，落实属地责任，明确责任分工；加强水质监测力度，全面查清污水来源，严格查处偷排行为，确保排口晴天不溢流。

3.2 建议

3.2.1 加强雨污分流建设和管网建设

雨污分流是加强雨水收集运用和污水集中处理排放的关键工程，不仅能有效提升污水处理效率，还可以降低雨水溢流污染，减少对句容河水质达标的不利影响。同时，继续推进老旧城区和农村地区生活污水管网建设，禁止生活污水直接入河，尽可能减轻因生活污水导致的水质恶化。

3.2.2 控制种植业面源污染。

全面推广农业清洁生产，从源头控制种植业污染。开展化肥减施行动，实行测土配方施肥，推广精准施肥技术和机具。加大有机肥产业发展的支持力度，鼓励使用农家肥、商品有机肥。开展农药使用量零增长行动，推广高效、低毒、低残留农药使用、精准施药及减量控害技术。

3.2.3 提升水环境监管能力

严格落实执法监管的各项措施，严厉打击违法排放行为。依法加大处罚力度，进一步强化依法行政意识，加大执法力度。规范环境执法行为，实行执法责任追究制，加强对环境执法活动的行政监察。继续加强“排口长制”管理力度，推进“排口长制”工作纵深发展，通过设置“排口长”公示牌，落实属地责任，明确责任分工；建立河流生态监测系统，加强水质监测力度，建立高效快捷的信息网络体系，全面查清污水来源，严格查处偷排行为，确保晴天排口无污水溢流。

4 结 论

(1)根据对句容市三岔断面上游水质各断面的跟踪监测发现，句容河各个断面BOD5及COD浓度均超过了地表水Ⅲ类标准，NH3-N及TP浓度在兆文桥下游逐渐升高，由此可以看出，三岔断面的水质污染受上游影响较大。

(2)对句容市三岔断面的6次监测结果表明，NH3-N浓度超过了地表水Ⅲ类水标准2次，BOD5、COD和TP的浓度均超标1次，且超标月份集中在1～2月，之后水质有好转趋势。在各项指标中，NH3-N污染情况相对较严重，因此应更加关注由生活污水和农田种植引起的水质方面的影响。

(3)通过河道现场溯源分析，发现句容河主要污染物来源为生活污染、农业面源污染以及支流污染。生活污染方面主要是由于城区雨污分流改造未到位、管网覆盖率不够所致；农业污染方面，主要是由于句容河三岔断面附近及上游两岸的农田污水排放，导致句容河下游NH3-N、TP超标。此外，句容河上游存在8条入河支流，其中部分支流污染较为严重，这些污染严重的支流进入句容河，同样会加重句容河的污染。