锦州地区地下水饮用水源污染因素及防治对策研究

毕桂超,孙红继

(锦州市环境科学研究院,辽宁锦州121000)

锦州地区地下水饮用水源污染因素及防治对策研究

毕桂超,孙红继

(锦州市环境科学研究院,辽宁锦州121000)

通过对锦州地区地下水饮用水源水质监测数据分析,评价地下水饮用水源水质现状;针对部分水源水质超标现象,分析其成因,并在实地考察的基础上从工矿企业污染源、生活污染源、养殖业污染源、农业污染源和不合理开采等几方面进一步阐述水源地潜在污染因素;在此基础上从预防、治理、生态修复及加强监管等方面提出地下水饮用水源污染防治对策。

地下水饮用水源;水质现状;污染因素;防治对策

地下水是锦州市目前唯一的饮用水水源,随着对地下水的持续开采,受大、小凌河水质不同程度的污染、污水灌溉及面源入渗污染的影响,锦州地区地下水源受到不同程度的污染威胁。一旦地下水被污染则很难在短期内修复,那么整个城市也就失去了生命力,甚至影响到辽西五市的生存与发展,以及“五点一线”战略的实施。如何保护地下水资源不受地表经济活动的影响,尽量减少地表污染物通过自然补给过程进入地下水,防患于未然,对确保锦州地区城镇居民的饮水安全及可持续开采利用具有十分重要的现实意义和长远意义。

1 锦州地区地下水饮用水源现状

目前为锦州市城市及城镇供水的大型集中饮用水源地共有20处,涉及162眼水井(其中有30万m3/d的地下水供给阜新、葫芦岛及盘锦等市),分为傍河水源地和非傍河水源地两种类型,总规划可采水量为2.39亿m3/a(扣除境外用水量)。2005年实际用水量为1.57亿m3,节余0.82亿m3,但随着人口的增长和工业的发展,在2010年尚可满足用水量要求,但2020年将缺口0.026亿m3。若遭遇贫水年,缺水将更加严重。

对全市20处水源地2006年度p H、色(度)、高锰酸盐指数等20余项常规监测因子采用单因子指数评价法,依据《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)Ⅲ类标准进行水质评价分析,结果显示:除了南山水源地的总硬度和硫酸盐超标、东港电力水源地的总硬度超标外,其余各水源地的各项水质评价因子均不超标,均满足标准限值要求。南山水源地总硬度和硫酸盐超标主要与锦州铁合金股份有限公司、锦州新生开关厂和南山垃圾场历史排污有关,东港电力水源地总硬度超标主要源于区域水文地质因素。

2 锦州地区地下水饮用水源潜在污染因素分析

虽然目前锦州市地下水饮用水源水质状况尚好,但通过实地考察发现,污染的潜在风险明显存在。在被调查的20处水源地中,距取水口100 m及100～1 000 m范围内不同程度地存在工业企业污染源、生活污染源、养殖业面源污染及农业污染源等污染威胁,具体情况见表1。

表1 锦州地区地下水饮用水源地污染源

这些污染危害主要表现为以下几方面:

2.1 工矿企业污染源

现代工业企业在生产加工过程中产生大量的废水、废渣、废料,其往往含有各种有毒有害物质。由于这些企业大多缺少环保治理设施,加之排水管网等基础设施不健全,这些废物、废水不能得到妥善处理。堆放在地面或埋藏于地下的工业废物中的各种有害物质经地表径流及雨水的冲淋而渗入地下,随水的运动进入含水层;同时各种污水或直接渗入地下,或污染地表水后又通过地表水与地下水的补给连续污染地下水。该种现象比较典型的例子是位于城市近郊的鲁屯水源地,其具体污染方式如图1所示:

图1 工业污染源入渗型污染示意图

2.2 生活污染源

水源地取水井周围存在办公楼、居民住宅及浴池、厕所等生活辅助设施,尤其是在临近城市、城镇边缘的水源地该现象更为严重,例如金城水源地、百股水源地、胡屯水源地等。这些地区市政基础设施不完善,埋下了生活污水及生活垃圾污染地下水的隐患。

这些地区的居民生活污水大多没有经过任何处理而通过渗坑、渗井等直接排放,主要的污染物质包括碳水化合物、氮、合成洗涤剂及各种微生物,对地下水构成了严重的威胁。同时垃圾堆放或填埋以后,由于垃圾本身水分和外部降雨、融雪的渗入形成垃圾渗滤液,随着外部水对垃圾的淋滤作用,渗滤液中的污染物则会迁移到地下水中。有关试验表明[1]:垃圾在淋滤过程的初期和中期,污染物的淋滤降解及向环境中的释放量较大,而后期则是一个漫长的分解过程。所以垃圾中污染物的迁移对地下水水质的影响将是一个长期的作用过程,必须引起足够的重视。历史上南山水源地就曾受到垃圾渗滤液污染,造成了垃圾填埋场附近42户居民搬迁的严重后果。

2.3 养殖业污染源

随着农业产业结构的调整和居民饮食结构的变化,我国各地的养殖业发展迅速。在被调查的20处水源地中,12处取水井1 000 m范围内存在养殖业污染源。这些养殖业基本是农村的庭院散养,人畜混居,畜禽粪便随意堆放,肆意横流。少数规模化养殖场亦存在不满足卫生防护距离要求,且无粪便集中处理设施等状况。畜禽粪便大多采取堆存、晾晒等简易处理方式。绥丰水源地取水井50 m处就有300 m2晒粪场一处。粪便随雨水冲刷不仅污染了环境,一定程度上还使地表径流对地下水造成威胁。

2.4 农业污染源

农业活动造成地下水污染的污染源主要包括土壤中剩余农药、化肥以及不合理污水灌溉等。在被调查的20处水源地中,距取水井1 000 m范围内有19处存在农业种植活动,同时位于大小凌河扇地内的绥丰、博字水源地使用接纳城镇生活污水的大、小凌河水进行灌溉。

现代农业生产为提高农作物产量,过量使用农药、化肥,近些年有机氮肥、磷肥、钾肥更呈逐年增加趋势[2]。这些化肥、农药只有少部分被农作物吸收,其余大部分进入土壤及地表附属物,随着地表径流渗入地下蓄水层,造成地下水污染。此外,农业灌溉使用被污染的地表水,造成污水中的有毒有害物质侵蚀土壤,并下渗到地下水中造成地下水污染。

2.5 不合理开采

长期持续超采地下水,不仅引起了地下水水位的持续下降,而且延长了地下水补给的路径,增加了地下水溶滤作用,使地下水的硬度、矿化度、硫酸盐等指标升高,造成水质恶化[3]。长期大量开采地下水的绥丰、博字水源地近10年水质硬度呈逐年升高趋势。

3 锦州地区地下水饮用水源污染防治对策

由于地下水污染的影响在短期内难以显现,污染消除难度大、周期长,被污染的地下水难以再行利用。从饮水安全角度考虑,必须对地下水实施保护,杜绝由于水源污染造成水质型缺水的局面。

3.1 划定水源保护区

保护地下水要切实贯彻执行“预防为主、防治结合”的方针,根据地下水运动的动力学特征、地下水中细菌的消减规律和地下水覆盖层的性质划分水源保护区。水源保护一般遵循三级控制原则[4],即一级保护区、二级保护区和准保护区。对水源保护区设立标识、界牌,以起到警示作用。加大环境保护的执法力度,针对不同保护区提出有效的污染防治措施。严格执行新《水污染防治法》规定,禁止在一级保护区内进行与取水无关的活动,禁止在饮用水源保护区内设置排污口。

3.2 工业、生活污染源防治措施

加大工业“三废”处理力度,使其达标排放,取缔一级保护区内的工业污染源;对生活污染源提倡实施“四位一体”工程;完善保护区内排水管网,严禁利用渗井、渗坑直接排污,所有排污沟、渠应全部硬化和密封,防止下渗污染;建设污水处理厂。保护傍河水源地地下水水质不受污染的关键是保证补给来源的地表水体水质良好,锦州市城市污水处理厂及义县城镇污水处理厂等的建设可对工业废水和生活污水进行深化处理,无疑将对大、小凌河水质改善起到积极的促进作用,进而有效保护地下水水源。

3.3 农业污染防治对策

大力发展有机农业、绿色农业,实施测土施肥,提高化肥、农药利用率,全面禁用高毒、高残留农药,积极开发、施用和推广低残留农药和化肥,提倡使用生物病虫害防治技术。旱田施肥要求深埋,水田施肥要求控制水量。此外,污水需经过处理达到灌溉标准后方可灌溉,同时要求只宜在饱气带防护性能好的地带实施污水灌溉。

3.4 畜禽养殖污染防治对策

针对不同类型畜禽养殖业污染采取不同的防治措施。首先,由于不能满足卫生防护距离要求,搬迁饮用水源一级保护区内所有规模养殖场;对二级保护区内规模化养殖场鼓励其对畜禽粪便进行无害化处理,利用先进的技术生产有机肥及有机无机混合肥,使粪便得以综合利用;对于一、二级保护区内散户养殖,由于要求其建设污水处理设施不切实际,且在整个二级保护区村屯范围内铺设地下管网投资大、难以操作,因此可采取既能有效控制污染物排放,又符合我市农村实际的“四位一体”生态模式来解决畜禽养殖污染物排放问题。此模式是中国北方农村典型的能源生态模式,粪便入池发酵产生沼气,净化猪舍环境,沼渣为农田提供有机肥料,实现产沼气、积有机肥同步,种、养并举,在向人们提供绿色、无污染农产品的同时实现粪便无害化、资源化处置,具体模式如图2所示:

图2 “四位一体”生态模式

3.5 开展生态恢复技术

生态恢复技术是控制傍河水源地地下水污染的有效手段,该技术以太阳能为主要能源,利用生态系统中各种生物群落的综合作用达到净化水体的目的,使作为地下水补给源的地表水体得以净化,以有效防止地下水污染。

在傍河水源地水域两岸建立合理结构的护岸林带,可以有效截留陆源污染物,净化水体,涵养水源。尹澄清等[5]对白洋淀周围水生植物构成的水陆交错带对陆源营养物质截留作用的研究表明,水陆交错带中的植被群落和群落间的小沟都能有效截留陆源营养物质。

3.6 统筹规划,合理开发地下水资源

加强环境地质学研究,准确掌握各水源地供水能力及水环境容量;合理开发利用水资源,禁止超采形成漏斗;加强对用水大户的水量控制,鼓励其采用节水新技术;综合环境承载力考虑工业布局,在水环境容量超负荷地区,严格控制高耗能、重污染工业的发展。

4 几点建议

4.1 应急、预警体系建设

加强地下水污染事故风险防范能力,制定水源地突发性水污染事故应急预案;优化供水体系,实现联网供水,适当保留部分深井作为应急备用井,以应对某一水源地突发性水污染事件,提高供水保证率。

建立由自来水公司(企业)及各地方防疫部门、环保部门以及市环境监测站、市防疫站组成的三级监测网络系统。逐步建立和完善水环境监测体系,对重点水源实行重点监测,系统掌握地下水水质变化及动态特征。在现有人工监测的基础上加强自动监测,同时使监测井点数由目前的117个增加到162个,在监测项目上不仅监测常规项目,还要加强有毒、有机项目监测,以实现对锦州市大型集中饮用水源地水质、水量的实时控制、全面控制。

4.2 节约用水

节约用水,开发和推广节约用水的新技术、新工艺,提高水的循环利用率;广泛宣传教育,使人们树立节水观念。这些节水举措不但可以优化水资源配置,为锦州地区提供更多的可用水资源,而且可以减少污水排放量,从而减轻二次污染,因此亦是一项重要的水源保护措施。

4.3 政策措施

建立和完善地下水开采法律、法规,严格规定破坏地下水资源行为的法律责任[6];积极开展示范研究,逐步形成适合我国特色的地下水环境保护技术标准体系;理顺地下水管理体制,加强行政管理的效率;建立合理的开发保障机制,实行地下水保护的经济激励制度,并鼓励公众参与。

[1]赵勇胜,苏玉明,王翊红.城市垃圾填埋场地下水污染的模拟与控制[J].环境科学,2002,23(增):83-88.

[2]李瑞芝.地下水污染及其防治措施的分析[J].内蒙古农牧学院学报,1995,16(1):103-105.

[3]白峰青,黄兴国,贺屹.咸阳市区地下水污染因素及其保护对策研究[J].煤炭工程,2004,(5):58-60.

[4]李建新.德国饮用水水源保护区的建立与保护[J].地理科学进展,1998,17(4):88-97.

[5]尹澄清,兰智文,晏维金.白洋淀水陆交错带对陆源营养物质的截留作用初步研究[J].应用生态学报,1995,6(1):76-80.

[6]姜建军.中国地下水污染现状与防治对策[J].环境保护,2007,38(10):16-17.

Research on the Pollution Factors and Control Measures of Jinzhou Underground Drinking Water Sources

Bi Guichao,Sun Hongji
(Jinzhou Institute ofEnvironmental Sciences,Jinzhou L iaoning 121000)

This article evaluates the water quality status quo of underground drinking water sources by analyzing the quality monitoring data of drinking water.In view of the problem that part of the water sources exceed the quality standard,it analyzed the causes,and on the basis of fieldwork,it further elaborated on the potential pollution factors of underground drinking water sources from industrial and mineral pollution sources,domestic pollution sources,breeding industrial pollution sources,agricultural pollution sources,unreasonable exploitation and so on.Then it put forward the pollution prevention and control measures of underground drinking water from the aspects of prevention,control,ecological restoration,strengthening supervision and so on.

underground drinking water sources;water quality status quo;pollution factors;pollution prevention and control measures

X52

A

1008-813(2010)03-0065-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.03.019

2009-03-25

毕桂超(1980—),女,辽宁锦州人,毕业于沈阳化工学院会计学专业,工程师,从事环境科研和环境影响评价工作。