沈阳辉山水库流域环境污染现状调查及综合整治

谢东青,姜春红,林静雯,吴 丹,王丹丹

(1.沈阳市环境保护局 大东分局,辽宁 沈阳 110041;2.沈阳市环境监测中心站,辽宁 沈阳 110016;3.沈阳大学 环境学院,辽宁 沈阳 110044)

沈阳市辉山水库流域是沈阳市东部地区重要的水生态湿地资源和防汛体系.随着工业化和城市化的飞速发展及工农业生产领域的不断扩大,辉山水库流域包括辉山明渠沿线环境质量遭到了严重的破坏,环境污染问题成为了关注的焦点[1].它已成为沈阳市东部地区实现河流流域经济跨越式发展的瓶颈问题,解决辉山水库流域环境污染问题日趋紧迫[2].然而,近几年来,对于沈阳市辉山水库流域在城市化建设过程中带来的污染问题,特别是对其整治对策的研究,却鲜有文献涉及.

为了尽快解决辉山水库流域生态环境破坏和环境污染问题,保护好沈阳市重要的水生态湿地资源,完成对辉山水库流域的综合治理,实现辉山水库流域游览休闲、城市观光、绿化灌溉、水产养殖等多种功能,本文在对辉山水库流域污染源科学系统调查分析基础上、探讨切实可行的辉山水库流域生态整治对策,为辉山水库流域环境综合治理提供全面、系统、可靠的环境基础资料和科学依据,同时也为城市水域治理及其管理模式提供借鉴.

1 辉山水库流域环境污染现状调查

本次调查范围确定在沈阳大东区范围内辉山水库流域,包括辉山明渠.具体流域路线见图1.根据大东区辉山水库及明渠流经的行政区域划分成10个单元进行分段调查.本次数据的采集时间为2013年4月.调查主要内容为污染源调查和水环境质量现状调查两个方面.

1.1 调查方法

1.1.1 污染源调查

(1) 工业污染源:确定工业污染源为生产污水及污水中的重铬酸盐指数(CODcr)、固体废弃物,调查统计沿岸工业企业类型和个数、企业污水和固体废弃物排放量,现场取样测定排放工业污水中CODcr的浓度.

(2) 生活污染源:确定生活污染源为生活污水、人粪尿和生活固废垃圾及污染物(CODcr、总氮、总磷),调查统计区域内人口数量,排污量=人均入河排污系数[3-6]×人口数,生活污染源人均入河排污系数见表1.

图1 辉山水库流域图Fig.1 The drainage map of Huishan reservoir

表1 生活污染源人均入河排污系数Table 1 The average pollution discharging coefficient of daily pollution source per person into the river kg·人-1·a-1

(3) 农业污染源:确定农业污染源为种植业污染源CODcr、总氮、总磷和养殖业污染源CODcr、总氮、总磷、粪尿、废水.调查统计区域内种植业面积、禽畜饲养量、鱼塘面积和养殖原料量.种植业排污量=入河排污系数×种植业面积;畜禽养殖排污量=入河排污系数×畜禽饲养量;养鱼业排污量=入河排污系数×鱼塘面积;蚯蚓养殖排污量=排污系数[7]×养殖原料量.农业污染源入河排污系数见表2.

表2 农业污染源入河排污系数①Table.2 The pollution discharging coefficient of agricultural pollution source into the river

①:种植业、鱼塘面积单位为hm2,蚯蚓养殖原料单位为t.

(4) 地面径流污染源:确定地面径流污染源为CODcr、总氮、总磷.调查统计区域内镇区面积.排污量=入河排污系数[8-9]×镇区面积.地面径流污染源入河排污系数见表3.

表3 地面径流污染源入河排污系数Table 3 The pollution discharging coefficient of waste water through surface runoff into the river kg·(hm2 )-1

1.1.2 水环境质量现状调查

(1) 布点方法.在10个分段单元河段中共设置14个采样垂面(断面).每个采样垂面(断面)设置一个采样地点进行水质和底泥监测.

(2) 监测项目与分析方法.水质监测项目包括pH值、高锰酸盐指数、化学需氧量(COD)、五日生物需氧量(BOD5)、氨氮(NH3—N)、总磷(以P计)、总氮(以N计)、悬浮物、汞、镉、铬(六价)、铅、石油类、阴离子表面活性剂、共14个指标.河道底泥监测项目包括无机物总镉、总铬、总汞、总铅、有机物总有机质共5个指标.具体分析方法采用《地表水环境质量标准GB 3838—2002》[10]、《地表水和污水监测技术规范HJ/T91—2002》[11]、《城市污水处理厂污泥检验方法CJT221—2005》[12]分析方法进行测定.

(3) 标准与评价方法.水质执行《地表水环境质量标准GB 3838—2002》,底泥参考《农用污泥中污染物控制标准GB 4284—84》[13]及《河道底泥生源要素污染评价标准》[14].根据《地表水环境质量评价办法(试行)》[15]中规定的方法进行水质评价.

1.2 污染源调查结果与分析

根据调查结果,对工业源、生活源、农业源以及径流源所有的调查污染源数据进行汇总和分析,结果如表4所示.

从表4可知,辉山明渠及辉山水库流域污染源主要来自生活源和农业源.辉山水库流域内每年CODcr、总氮、总磷、污水、粪尿、固废入河分别约为400吨、6 200吨、700吨、120万吨、4 700吨、200吨.CODcr最大分担率是生活源为50%左右.总磷、总氮、固废入河最大分担率是生活源,都在98%以上.粪尿、污水排放量最大分担率是农业源,为92%和60%以上.

表4 辉山明渠及水库污染源汇总分析Table 4 The total analysis of the pollution sources of Huishan open channel and reservoir

由于辉山水库流域没有排水管网和固废垃圾收集设施,生活源成为了主要污染源.再者辉山水库流域耕地很少,畜禽养殖粪尿还田比例也很少,农业源中的养殖业也成为了主要污染源.辉山水库上游的淡水养殖,也是污水排放主要污染源.

1.3 水环境质量现状调查结果与分析

(1) 水质监测结果与评价.对14个断面14项水质指标进行了监测,并对监测结果进行了评价,结果如表5所示.

表5 辉山水库流域水质监测结果与评价Table 5 The result of water quality inspection and evaluation of Huishan reservoir region

从表5可以看到,水库和明渠各断面水质类别都为劣Ⅴ类,水质状况都为重度污染.水库主要的污染指标为总磷、总氮和悬浮物.总磷、总氮分别超出国家地表水Ⅲ类标准的15.8倍、6.28倍,营养性物质是辉山水库主要的污染物质.水库为重度富营养化水平.明渠主要的污染指标为五日生化需氧量、化学需氧量和总氮.分别超出国家地表水Ⅲ类标准的261.5倍、108倍和61.8倍.溶解性有机物和营养性有机物氮是辉山明渠主要的污染物质.

(2) 底泥监测结果与评价.对14个断面5项指标进行了监测,并对监测结果进行了评价,结果如表6所示.

从表6可以看到,本次监测的辉山水库流域底泥总镉、总铬、总铅和总汞4种重金属指标,只有辉山明渠起点总铅含量不合格,其余都符合国家标准要求.辉山明渠起点位于高速公路附近,是否为高速公路带来的铅污染值得商榷[16].总有机质指标都为Ⅰ类污染程度以上,说明河流底泥受到富营养化污染.

表6 辉山水库流域底泥监测结果与评价Table 6 The inspection result and evaluation of river sediment of Huishan reservoir region

2 辉山水库流域环境污染综合整治方案

为了使辉山水库流域发挥其湿地生态作用和防汛作用,必须对辉山水库流域进行生态综合整治.通过生态综合整治方法的实施,能真正改善辉山明渠及水库沿岸的环境质量,实现生态农业流域和景观流域完美结合.生态综合整治方案主要包括如下内容:

2.1 生态综合整治工程方案

(1) 辉山水库流域入河排污口截污和整治工程:在辉山水库流域建设污水处理厂,规划集中入河排污口通向污水处理厂.

(2) 辉山水库流域隔离防护工程:出让沿河土地进行绿化公共区建设,同时建设流域物理和生态隔离防护工程.

(3) 辉山水库流域受污染河道底质修复工程:对辉山水库及明渠进行疏浚.疏浚的底泥可以作为肥料或焚烧消化.

(4) 流动线源治理工程:依靠流域内河渠或水库湿地,适当进行生态湿地建设,使水质在流动的过程中进一步进行天然的净化.

2.2 生态综合整治非工程方案

(1) 控制流域内农业面污染源:推广无公害、绿色、有机农产品生产,发展生态观光农业、林果产业、林网建设,改善流域农业生态环境.

(2) 限期治理流域内排污企业:流域工业企业建立档案,实行规划,统一纳入工业园区.

(3) 规范辉山水库上游水产养殖:在水产养殖废水排放口,应建设废水处理装置或通过管路收集直接排放到污水处理厂.

(4) 综合利用畜禽粪便,减少对环境的污染负荷:改变饲养工艺,或利用禽畜粪便发展食用菌产业或建立沼气生产或作为有机农产品生产优质的有机肥肥源.

3 结 论

(1) 辉山水库流域污染源主要来自生活源和农业源.辉山水库流域内每年入水排放的污染量CODcr约为400吨、总氮约为6 200吨、总磷约为700吨、污水约为120万吨、粪尿约为4 700吨、固废约为200吨.CODcr、总氮、总磷和固废入河最大分担率都为生活源,分别约为50%、99%、99%和98%.粪尿和污水排放量最大分担率是农业源,分别约为92%和60%.

(2) 此次监测14个流域断面,水库和明渠水质类别为劣Ⅴ类,为重度污染.水库水质重度富营养化,水库主要的污染指标为总磷、总氮和悬浮物.分别超出国家地表水Ⅲ类标准的15.8倍、6.28倍.明渠主要水污染指标分别为五日生化需氧量、化学需氧量和总氮,分别超出国家地表水Ⅲ类标准的261.5倍、108倍和61.8倍.溶解性有机物和营养性有机物氮是辉山明渠主要的污染物质.在监测14个底泥采样点中,河道底泥总镉、总铬、总铅和总汞4种重金属指标,只有辉山明渠起点总铅含量不合格,其余都符合国家标准要求.河道底泥有机质指标表明河道底泥受到不同程度富营养化污染.

(3) 结合该区域污染特点,提出生态综合整治方案,生态综合整治方案能真正改善辉山水库及明渠沿岸的环境质量,实现生态农业流域和景观流域完美结合.

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