长江南京段六大饮用水水源地水质变化及原因

沈 乐

(江苏省水文水资源勘测局南京分局,江苏南京 210008)

长江是南京市的主要供水水源地。长江南京段位处长江中下游,北岸约101km,南岸约99km。分布在长江南京段的六大水厂(城南水厂、北河口水厂、远古水业、上元门水厂、浦口水厂、城北水厂),其供水量占南京市城区及郊区集中式供水总量的80%[1],上述六大水厂取水水源地目前已被列入江苏省集中式饮用水水源地。随着社会经济的高速发展,长江南京段及其上游沿线已逐渐转变为诸多企业的排污受纳水体[2],饮用水水源地周边均存在威胁水源地水质安全的污染源[3-5];长江南京段水厂取水口、排污口犬牙交错[6-7],这势必会影响南京市的供水安全。笔者阐述了南京市城区六大水厂供水水源地水质现状、近年来水质变化趋势和相关污染因子及其对水质评价的影响,并分析饮用水水源地污染原因,旨在为南京市集中式饮用水水源地的管理提供借鉴。

1 概 况

南京六大水厂饮用水水源地具体分布和所属水功能区情况见表1。其中城南水厂和北河口水厂从长江支流夹江段取水,浦口水厂、远古水业、上元门水厂、城北水厂从长江干流取水[1]。

表1 六大水厂饮用水源地相关情况

城南水厂服务范围:以雨花区、秦淮区为主,以及白下区和玄武区的部分地区,东至江宁区东山镇。北河口水厂供水服务面积占南京主城区的55%[1]。上元门水厂服务范围:以城北工业区为主,东至中山门,南通湖南路,西达下关宝塔桥,北至和燕路长营村,年供水量占市区的28.8%。城北水厂服务范围:南京经济技术开发区及新生圩外贸港区、亚东开发区、马群工业区等绕城公路以东部分区域,城东北地区。远古水业服务范围:南达沿江镇,北到大厂区八村,西通盘城镇、永丰乡,年供水量占江北供水区32.69%,占市区的1.90%。浦口水厂服务范围:东通南京毛纺厂,西至石佛寺,北达浦泗路立交桥,南到江边车站、码头,年供水量占江北供水区的67.31%,占市区的3.91%。

2 分析与评价方法

2004—2009年间江苏省水环境监测中心对以长江南京段为水源地的六大水厂取水断面水质进行了监测,监测频次如下:2004年每两个月监测1次,2005—2007年每月监测1次,2008—2009年每旬监测1次。根据南京市地表水污染特性,按照《水和废水监测分析方法》[8],对氨氮、高锰酸盐指数、总磷、化学需氧量等共22项指标进行监测。

根据国家质量监督总局与国家环保总局联合发布的GB3838—2002《地表水环境质量标准》[9]对水体水质监测结果进行评价。

3 评价结果分析

3.1 水质变化趋势分析

六大水厂饮用水水源地2004年1月—2009年12月水质类别随时间呈现逐渐降低的趋势,其所设断面水质类别变化趋势详见图1。主要超标因子为总磷。

图1 六大水厂饮用水水源地水质变化趋势

设有城南水厂和北河口水厂取水口的长江南京夹江饮用水水源、渔业用水区(右岸)2004年1月—2007年12月期间水质类别主要集中在Ⅱ～Ⅲ类,2009年以来水质有所恶化。从图1(a)、(b)中可知,2005年6月以前,长江南京夹江饮用水水源、渔业用水区(右岸)水质类别主要以Ⅱ类为主,即满足水功能区2010年水质目标;2005年下半年以后,水质类别开始呈下降走势,Ⅱ类水测次减少,Ⅲ类水测次增多;2008年以后Ⅳ类水测次增多。

浦口水厂取水口所在的长江南京浦口饮用水、渔业用水区(左岸)自2006年8月以来水质类别呈下降趋势,2004年1月至2007年12月,水质类别主要集中在Ⅱ～Ⅲ类,2008年以来Ⅳ类、Ⅴ类水测次增多,详见图1(c)。

长江南京上元门燕子矶饮用水水源、渔业用水区(右岸)设置了上元门水厂和城北水厂两个取水口。从图1(d)、(e)可知,上元门水厂断面水质明显劣于城北水厂断面;2008年以前上元门水厂断面水质以Ⅲ类为主,城北水厂断面水质以Ⅱ类为主;2008年以来上元门水厂断面水质均保持在Ⅲ～Ⅴ类之间,城北水厂断面水质以Ⅲ～Ⅳ类为主。

设置了远古水业取水口的长江南京大厂工业、渔业用水区(左岸)2004年1月至2007年12月期间水质类别主要集中在Ⅱ～Ⅲ类;2006年8月以来水质类别呈下降趋势;2008年以来Ⅳ类水测次增多。详见图1(f)。

3.2 饮用水水源地水质污染原因分析

六大水厂饮用水源地水质综合评价结果中除NH3-N 、DO 偶有超标外,未达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准要求的指标主要为TP。主要超标原因包括:

a.沿岸工业企业排放含磷污水。经调查发现,长江南京大厂工业、渔业用水区(左岸)受到南京钢铁联合有限公司、华能电力股份公司南京分公司、江苏南京热电厂、中石化南京化学工业有限公司1、中石化南京化学工业有限公司2、中石化南京化学工业有限公司3、中石化南京化学工业有限公司4共计7个工业企业排污污染;长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)受到南京港二公司排口、南京港口机械厂排污口、南京港第三港务公司、中铁大桥局第四工程公司、南京金银杏造纸厂排污口等共计5个工业企业排污污染;长江南京上元门—燕子矶饮用水、渔业用水区(右岸)受到南京天环食品有限公司、金陵船厂、南京幕燕金属物流有限公司共计3个工业企业排污污染。具体详见表2。

表2 影响饮用水水源地水质的主要排污口

b.大量生活污水及农业污水未经处理直接通过沿江排水泵站排入长江。南京市许多地区的排水方式是雨污合流,雨水和污水通过同一个排水管道进入污水处理厂,一方面极大地增加了污水处理难度和成本;另一方面,雨污浊流极易漫过截流井(坝),入河入湖污染城市水体,尤其是通过通江河道污染长江。经调查发现,影响长江南京上元门—燕子矶饮用水、渔业用水区(右岸)水质的雨污泵站包括上元门雨水泵站和联合泵站;影响长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)水质的雨污泵站包括坝子窑泵站、外滩排涝站、圩管排涝站、新民排涝站;影响长江南京大厂工业、渔业用水区(左岸)水质的雨污泵站包括南钢港池南岸排涝泵站、南钢炼铁新厂文青排涝泵站。具体详见表2。

c.污水处理厂出水磷含量未达标便排入长江。调查发现,珠江污水处理厂出水排入长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)。城北污水处理厂出水经过金川河进入长江南京上元门—燕子矶饮用水、渔业用水区(右岸)。

d.沿江一级支流含磷污染物排放。长江南京大厂工业、渔业用水区(左岸)内有长江一级支流石头河;长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)内有长江一级支流城南河、七里河、朱家山河;长江南京上元门—燕子矶饮用、渔业用水区(右岸)内有一级支流金川河,这些一级支流均有含磷污染物排放。

各水源地取水口位置和污染源位置详见图2～4。

3.3 总磷超标百分率统计分析

根据江苏省水环境监测中心2004—2009年间水质监测数据,对每年因总磷不达标而导致的水质超标百分比(以下简称总磷超标百分率)进行统计分析得知:2008年以来,除城南水厂取水口断面总磷超标百分率有所降低外,其余五大水厂取水口断面总磷超标百分率均呈增加趋势,由此说明总磷对四大饮用水水源地的影响权重越来越大,详见图5～6。

图2 长江南京大厂工业、渔业用水区(左岸)取水口及排口位置示意图

图3 长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)取水口及排口位置示意图

图4 长江南京上元门—燕子矶饮用、渔业用水区(右岸)取水口及排口位置示意图

图5 浦口、城南、北河口水厂取水断面总磷超标情况

图6 远古水业、上元门、城北水厂取水断面总磷超标情况

由图5～6可以看出,2009年六大水厂断面中城南水厂取水口断面总磷超标百分率最低,其次为北河口水厂断面,远古水业取水口断面总磷超标百分率最高;2006年,除城北水厂取水口断面外的其余五大水厂取水口断面总磷超标百分率均为8.3%,2009年,六大水厂取水口断面总磷超标百分率均高于往年,与2008年相比增幅为5.7%～22.9%,与2004年相比增幅为11.4%～57.1%。

4 结论及建议

a.南京市六大水厂饮用水水源地中,长江南京上元门—燕子矶饮用、渔业用水区(右岸)所设的上元门水厂取水口断面水质最差,其次是长江南京大厂工业、渔业用水区(左岸)和长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸);长江南京夹江饮用水、渔业用水区(右岸)水质相对最好。长江南京浦口饮用水水源、渔业用水区(左岸)、长江南京上元门—燕子矶饮用水、渔业用水区(右岸)、长江南京大厂工业、渔业用水区(左岸)2008年以来断面水质达标率较往年明显降低。

b.污染源调查结果表明长江沿岸工业企业排污、沿江一级支流污染物的输入、污水处理厂尾水不达标排放导致了近年长江南京段饮用水水源地水质恶化,若这一趋势不加以控制,势必会影响饮用水水源地的供水安全。建议根据各水功能区的纳污能力,对影响饮用水水源地供水安全的排污口进行整合。

c.针对长江南京上元门—燕子矶饮用水、渔业用水区(右岸)的水质情况和污染源现状,建议在金川河实施截污、雨污分流、生态引水工程,降低污染物排放;建议城北污水处理厂加强污水处理工艺,进一步采用深度处理技术,使出水达标排放;建议功能区下游联合泵站的排水延伸至下游区域2.0 km后进行排放。

d.针对长江南京浦口饮用水、渔业用水区(左岸)的水质情况和污染源现状,建议上游努而成化工厂企业提高生产工艺,降低污染物排放量,污废水集中进入浦口地区污水管网处理;建议对上游新民排涝站、圩管排涝站、外滩排涝站以及坝子窑泵站实施雨污分流,村镇生活污水进入管网,雨水通过泵站排放;建议实施七里河、城南河、朱家山河排污企业综合整治,限制上述河道排污总量,关停并转各类重污染企业,降低河道污染物浓度;建议对功能区内南京港二公司、南京港口机械厂、南京港第三港务公司、中铁大桥局第四工程有限公司的排污口远期进行合并,废污水进入集中处理设施后排入下一功能区。南京金银杏造纸厂近期暂不整治,远期建议关闭。

e.针对长江南京大厂工业、渔业用水区(左岸)的水质情况和污染源现状,建议加强对中石化南京化学工业有限公司1～4号排口水质监测,提高厂区出水水质;文青排涝泵站排水可并入当地集中管网。

f.总磷是饮用水水源地主要污染因子之一,2008年以来,除城南水厂断面总磷超标百分率较往年有所降低外,其余五大水厂断面总磷超标百分率均大幅度增加。建议加强沿岸工业企业达标排放管理,并实施雨污分流措施,减少未经处理、直接通过沿江排水泵站排入长江的生活污水及农业污水。

[1]周克梅,陈卫,单国平,等.南京长江水源突发性污染应急水处理技术应用研究[J].给水排水,2007,33(9):13-16.

[2]燕文明,刘凌.长江流域生态环境问题及其成因[J].河海大学学报:自然科学版,2006,34(6):610-613.

[3]周克梅,陈卫,单国平,等.南京长江水源地污染预测及应对措施研究[J].给水排水,2007,33(8):36-39.

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[5]逄勇,赵棣华,姚琪,等.长江江苏段区域供水水源地水质可达性研究[J].水科学进展,2003,14(2):184-188.

[6]方东,梅卓华,楼霄.长江南京段主要水源有机污染物的遗传毒性调查与研究[J].监测与研究,2000(1):44-52.

[7]丁仲平,景卫华,陈辉.长江南京段水功能区管理的若干思考[J].水电能源科学,2009,27(2):136-138.

[8]《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2002.

[9]GB3838—2002 地表水环境质量标准[S].