流域水环境的污染源调查

2020-12-21刘园

水力发电 2020年9期

刘园

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西西安 710065)

0 引言

水环境是地球上各种水体以及与其密切相连的诸环境要素，如河床、海岸、植被、土壤等构成的基本要素之一；是人类赖以生存和发展的重要场所，也是受人类干扰和破坏最严重的地区[1]。当前，我国生态文明建设步入了关键期、攻坚期和窗口期。面对日趋严峻的生态环境形势和长期以来形成的粗放发展模式，习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”的发展理念，要求坚定走生态优先的文明发展之路。随着经济快速发展和城镇化进程的加快，在各类污染源的类型和数量不断增加、水环境污染问题日益凸显的现状条件下，只有将水环境治理理念从传统的被动式应急转向主动式治理，才能更好地解决水环境问题，而开展水环境污染源调查、全面掌握流域水环境状况是进行主动式治理的前提。

1 调查工作组织及目标原则

1.1 污染源调查的目的

流域水环境污染源调查是合理规划水环境治理工程，有效实施环境综合整治，切实提高水环境质量的一项重要的基础工作。要制订科学合理的治理规划和方案.必须全面掌握流域水体污染特征，摸清各类污染源的数量、类型以及空间分布，明确主要污染物及其排放量、排放去向、污染治理水平，核定入河主要污染物负荷量的空间分布；从而为流域水环境治理规划和方案提供科学合理的依据。

1.2 调查工作的组织形式

工作组织是做好污染源调查的保障，根据污染源调查工作做得较好的地区经验，工作组织应由主管部门及各县(市、区)政府、开发区管委会组织协调，建设单位等牵头，各县(市、区)环保、住建及水务等职能部门负责技术指导，并负责提供污染源调查相关的资料。为确保调查数据全面真实，应将责任落实到人，辖区内所有乡镇、街道和社区(行政村)上报的调查表需填写填报人、审核人，由各区、开发区存档备查。设计单位应为污染源调查、监测与分析的工作主体，或由其委托具有相应资质单位开展具体工作，负责现场记录、图片取证、提供技术支持及汇总形成最终成果[2]。

1.3 调查的目标和原则

污染源调查的目标是摸清流域污染源的数量、行业及地区分布情况，掌握各类污染物产生、排放、入河(湖)量和处理情况，建立健全流域重点污染源档案、污染源信息数据库和环境统计平台，制订流域污染治理工程方案、实现流域污染物总量控制及搭建流域智慧化管理平台等各项工作提供重要的数据支撑，为加强污染源监管、改善环境质量、防控环境风险、服务环境与发展综合决策提供依据。

污染源调查的原则，首先是要客观真实、全面系统。调查结果应能客观、真实地反映各区域内污染源现状的排放水平，对存在污水直排、管网混接漏接、垃圾任意堆放、下垫面污染严重等情况的位置，需通过图片或视频取证。调查工作应做到不留死角，采用“排口普查、重点排查、辅助探查、全面调查”的方式，在现状管网布置及网格化地块的基础之上，全面、系统地对污染源进行全流域梳理和统计，并建立污染源调查数据库。其次，污染源调查要统筹兼顾，突出重点。调查工作分点源、面源和内源污染调查三个方面进行，有重点地开展污染源调查。点源污染调查主要在排放口普查的基础上，对存在旱流污水的排放口进行重点“溯源”式排查；面源污染调查方面，主要对重污染区段、重点行业、有突出污染特征因子的村镇、排放企业或单位进行重点调查；内源调查主要针对污染底泥和黑臭水体进行重点调查。

1.4 调查范围

污染源现状调查是在资料收集的基础上，对流域污染源进行大体的识别与筛查后，依据流域水系分布、地形地貌及区域汇水方向等，对调查流域进行小流域划分；同时，制订污染源调查方案，按照以行政区划分进行调查，以小流域或汇水分区进行统计的方法，从点源、面源及内源三个方面进行分类、分片重点调查。根据河流水文特征、环境污染现状及污染源分布情况，依据有关规范与标准，对河(湖、库)水位、流量及水质等环境背景，流域内污染排口、地下水、农业面源、初期雨水、底泥及土壤等影响元素进行监测及分析评价。

污染源调查与识别主要包括流域内的点源、面源及内源等三部分。通过污染源调查，分析治理流域内污染源的结构及分布特征，为加强对存在污水直排、管网混接漏接、垃圾任意堆放、下垫面污染严重等情况的位置进行全面调查(见图1)。污染源调查应以行政区划分进行调查，以子流域或汇水分区进行统计，各行政辖区政府组织协查。

图1 污染源调查技术路线

污染源调查包括工业污染源、农业污染源、生活污染源、集中式污染治理设施、移动源及其他产生和排放污染物的设施等。

(1)工业污染源调查对象为产生废水污染物、废气污染物及固体废物的所有工业行业产业活动单位。对可能伴生天然放射性核素的8类重点行业15个类别矿产采选、冶炼和加工产业活动单位进行放射性污染源调查。对国家级、省级开发区中的工业园区(产业园区)，包括经济技术开发区、高新技术产业开发区、保税区、出口加工区等进行登记调查。

(2)农业污染源调查范围包括种植业、畜禽养殖业和水产养殖业。

(3)生活污染源调查对象为除工业企业生产使用以外所有单位和居民生活使用的锅炉(以下统称“生活源锅炉”)，城市市区、县城、镇区的市政入河排污口，以及城乡居民能源使用情况，生活污水产生、排放情况。

(4)集中式污染治理设施调查对象为集中处理处置生活垃圾、危险废物和污水的单位。其中，生活垃圾集中处理处置单位包括生活垃圾填埋场、生活垃圾焚烧厂以及以其他处理方式处理生活垃圾和餐厨垃圾的单位。危险废物集中处理处置单位包括危险废物处置厂和医疗废物处理(处置)厂。危险废物处置厂包括危险废物综合处理(处置)厂、危险废物焚烧厂、危险废物安全填埋场和危险废物综合利用厂等；医疗废物处理(处置)厂包括医疗废物焚烧厂、医疗废物高温蒸煮厂、医疗废物化学消毒厂、医疗废物微波消毒厂等。集中式污水处理单位包括城镇污水处理厂、工业污水集中处理厂和农村集中式污水处理设施。

2 水环境污染源调查

本文以合肥市兆河流域为研究背景，进行污染源调查分析。兆河生态清洁小流域建设工程，设计范围为1 034.35 km2，也是本次污染源的调查范围，主要涉及庐江县盛桥镇、冶父山镇、庐城镇、白湖镇、龙桥镇、泥河镇、矾山镇7个镇及白湖农场，共计25个社区、71个村、11个农场、9个监区及2个队。

2.1 流域基础情况调查

兆河支流盛桥河全流域范围(见图2、3)共涉及盛桥镇4个行政村(盛桥村、神墩村、板桥村、七里村)和1个社区(沈家桥社区)、冶父山镇5个行政村(梁岗村、明圣村、栖凤岭村、魏岗村)和1个社区(冶父山社区)，全长30.0 km，面积111.63 km2。

图2 子流域范围示例[3]

图3 子流域划分示例[3]

需要收集的基础资料包括地形地貌特征、地质构造特点、土壤与植被分布情况、水文特征、气象气候条件、河流水系分布及水资源状况等自然概况，以及流域的人口、劳动力及转移情况、土地利用现状、产业结构、地方特色产业、城乡各业产值与总产值、年人均纯收入等社会经济概况。

基础资料收集还包括流域范围内的水质资料、管网资料、排口资料、有关政府文件，以及流域范围内的相关工程资料。这里包括已建或者在建的与污染治理相关的工程资料。如，污水处理工程、河道整治工程等。

2.2 点源污染源调查

调查内容主要包括：①调查统计每个地块中生活、工业排污单位的排污量、主要排放污染物、处置情况、排放去向情况、排口位置等；②对直接排放入河的现状排污口(包括污水处理厂)的数量与具体位置、废水排放量、污水来源、主要污染物排放浓度等进行系统调查；③对旱季有污水排放的排口进行摸底排查，查明污染来源。

调查主要通过填表、现场调查、仪器探查、水质检测、流量调查、烟雾实验、染色实验、泵站运行配合等方式进行。

2.3 面源污染源调查

面源污染主要由城市地表径流和农村生活与农业生产形成的污染组成，调查内容主要包括：①根据城市总体规划和土地利用规划，调查各流域内水文资料、降雨资料、城市初期雨水水质等内容。②调查村庄居住区面积、人口情况，生活垃圾种类、数量和处置方式，农村生活污水处置方式，村庄范围内工业污染及防治情况等。③调查农业种植结构、土地利用状况和农药、化肥的施用情况等。④调查畜禽、水产养殖企业规模、数量，废水和固废产生及排放情况等。

调查主要采用填表、问卷、现场调研等方式。

2.4 河道内源调查

一般由受污染水体与底泥组成，调查内容主要包括：①根据“河长制”有关成果，收集治理河道历年的水质监测数据，并根据工程需要对重点区域水质进行验证检测，分析现状河道环境容量；②调查现状河道底泥有机污染物与重金属污染情况。

调查主要通过现场人工调查、水质检测、流量监测、底泥采样方式等进行，调查结果见图4～5。

图4 流域水质现状示例[3]

图5 流域面源污染示例[3]

图6 流域入河污染负荷计算示例[3]

2.5 调查要求

(1)表格填报。调查人员将污染源调查表分发到辖区内各乡镇、街道和社区(农业面源调查还需发放至行政村)，对辖区内污染源实行网格化排查，做到全覆盖、不留死角。

(2)管网现场排查。对市政雨、污水管网存在的混接、错接、漏接等问题进行现场排查，同时现场记录、图片取证等。

(3)数据真实可靠性。为确保调查数据全面、真实、可靠，辖区内所有乡镇、街道和社区(行政村)上报的调查表格需填写填报人、审核人，并加盖公章，由各县(区)、开发区存档备查。同时，设计单位应加强与各县(市)区、开发区相关职能部门、乡镇、街道和社区的对接，对重点污染源进行现场复核。

3 水环境污染监测

水环境污染的检测和监测是水环境污染源调查的一项重要内容，对象主要包括受污染的水体、底泥、土壤及产生污染物排放的污染源。

河(库)水体水质监测项目应包括化学需氧量、氨氮、总氮、总磷。其中，底泥与土壤监测项目应包括常规监测项目14项，主要为pH值、阳离子交换量、镉、铬、汞、砷、铅、铜、锌、镍、含水率、全氮、总磷和有机质等。监测项目可根据项目区情况适当增减。

监测点的布设应以重污染区域、污染排放口、支流汇入口为重点，污染源监测宜根据污染物排放特点进行布点。

采样频次、采样方式与监测方法应严格按照国家有关标准执行，样品运输与品保宜采用GPS跟踪监控，确保监测样品的品质。

监测资料的记录与资料整编应由专人负责，对监测的各个环节进行全面检查与核实。当发现原因不明时，应重新采样及时进行验证监测。

水体污染状况评价标准参考GB3838—2002《地表水环境质量标准》基本项目标准限值，评价方法参考《地表水环境质量评价办法(试行)》(2011年3月)和HJ/T2.3—2018《环境影响评价技术导则地面水环境(发布稿)》，采用单因子评价法对流域河流进行评价。污水处理厂出水水质评价主要依据国家或地方污水处理厂排放限值进行评价。底泥与土壤监测结果评价主要采用营养物质评价法或重金属评价法，在底泥重金属污染分析中，参考GB15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》作为评判标准。农田土壤金属评价可参考GB/T36869—2018《水稻生产的土壤镉、铅、铬、汞、砷安全阈值》评价标准。

3.1 水环境污染源统计分析

水环境污染源评价应根据水功能区划、国家及省市考核标准及污染物特征确定污染源调查评价项目。包括污染源调查数据合理性分析、污染负荷计算、污染负荷分析及水环境容量计算等。应根据污染源调查的基础资料确定合理的基准年，根据国家战略规划、省市国民经济发展规划和其他相关专项规划，确定规划水平年。

在水环境污染源分析评价时，应评价时段和预测年限。年际分别选取丰水年、平水年、枯水年保证率下代表年进行评价；年内分别选取丰水期、平水期、枯水期3个时段进行评价。

3.2 调查数据统计及合理性分析

流域水环境污染源调查应以行政区划为单位开展，污染源调查数据分析应以汇水区为单位进行统计研究。根据代表性控制节点(水文站、水质考核断面、重要支流入河口等)，行政区界等因素可将研究流域按照汇水区范围细化分解形成多个子流域，整理统计子流域内污染源调查数据，并进行数据合理性分析。根据数据统计分析结果，建立各子流域环境数据库，为污染负荷计算及分析提供数据支撑。

3.3 污染负荷计算与分析

污染负荷计算的污染物入河量应分点源、面源、内源进行计算，计算方法可采用入河系数法或流域尺度面源模型法。根据污染负荷计算结果，统计分析不同类型污染源占比，各子流域污染权重分析，污染源空间分布特征等污染负荷结构分析。污染负荷增量预测可根据各行政区的总体规划及其他专题规划或历史数据预测区域人口增长、经济发展、污染排放、水资源利用等趋势。在进行污染成因诊断和识别时，分别按照污染源分布特点、子流域范围及行政区划明确流域水环境污染结构及污染权重，识别和诊断污染成因。

3.4 水环境容量计算

水环境容量的计算应遵循保持环境资源的可持续利用和流域各段水域环境容量相对平衡的基本原则，以控制断面(节点)为基点，以汇水区为基础，建立“控制断面—控制河段—陆域污染排放”之间的水陆响应关系，通过推算得到满足控制断面水质目标要求的水环境容量。计算方法可以根据污染源、水文水质特征以及基础资料、技术条件，在水质相关法、数学模型法、物理模型法中选择成熟简便并满足精度要求的计算方法，建立污染排放与水质的响应关系。

水环境容量计算时建议以控制断面水质目标为约束条件，根据已建立的污染排放与水质响应关系，由控制断面处污染物浓度限值反推陆域污染物允许排放量，再结合水功能区划的要求，确定控制河段内的水环境容量。

计算模型可以根据河流湖库条件，采用零维、一维、均匀混合模型等计算水环境容量，有条件的地区可采用数值模拟软件提高计算速度和精度。

根据污染物入河量及水环境容量计算结果，结合污染结构及权重分析，考虑现状排污格局、污染源可控性和经济技术可行性等因素，要求提出主要污染物的污染负荷消减量分配建议。

3.5 成果要求

污染源调查、监测与分析成果应包括环境数据库、污染源调查与分析专题报告及相关图集等(见图2～6)。环境数据库应在GIS基础上建立，属性数据主要包括子流域编码、名称、面积、所属行政区、水域范围、陆域范围、废水排放量、主要污染物现状排放量(点源、面源)、水环境容量及水质目标等。流域水环境污染源调查、监测与分析成果应形成专题报告、污染源调查成果图集、水环境污染监测分析评价图集和污染源分析图集。