青岛市水源主要污染物调查评价及环境风险分析

孙楠思，李若溪

(1.青岛市水文中心，山东 青岛 266071； 2.中科院海洋研究所，山东 青岛 266071)

青岛位于山东半岛东南部黄海之滨，全市面积11 282 km2。青岛河流众多，主要分为大沽河、北胶莱河和沿海河流这三大河系。大沽河是胶东半岛最大的河流，干流全长199 km，流域面积6 205 km2，年平均径流量4.34亿m3；莱西产芝水库是胶东最大的水库，库容3.798亿m3；西海岸陡崖子水库是开发区等地区重要的饮用水源[1]。众所周知，青岛是严重缺水的北方城市之一，工业和农业以及生活方面的用水需求量极大。水资源容易受到气候变化的影响，尤其是降水。自2010年以来，山东一直遭受干旱。2011—2015年，青岛的水资源从20.93亿m3急剧减少达到6.85亿m3。然而，青岛的用水量近年来变化不大，仍为9亿m3。缺水是青岛市的基本情况，也是制约青岛经济和社会发展的重要因素。水源污染是导致缺水的一个重要原因，对于水污染的分析调查有利于进一步改善对污水的治理，减少水污染。当前水污染形势是青岛市全体市民关注的焦点，而目前对于青岛市水污染的系统调查研究还比较少。因此，本文通过对青岛市12个城镇工业排污点以及35座水库污水排放情况的研究是十分有必要的，可为水库污染控制、改善水质、管理水库等提供依据，也可为水资源环境治理提供参考。

1 调查内容与结果分析

1.1 调查方法

主要污染物入河量核算内容包括2部分：①对点污染源入河量进行调查核算；②对重要河、库(湖)水质造成影响的面污染源入河量进行调查估算。

点源污染物入河量调查分析以水功能区套县为基本单元，以2020年核查的青岛市12处城镇生活和工业入河排污口为主，调查统计现状年废污水入河量；依据有关调查和监测数据成果，分析计算主要点源污染物入河量；面源污染物入河量调查选择《山东省水资源调查评价技术细则》中确定的13座水库[2]和《青岛市水功能区划》《青岛市饮用水水源保护区划》中涉及的其他22座饮用水源水库[3-4]，共35座水库作为调查单元，按农村生活、农田、分散式畜禽养殖和城镇地表径流4个方面测算面源污染物入河量。

1.2 调查结果及分析

1.2.1 点源污染物入河量

根据2020年各排污口监测数据可知，2020年12座入河排污口年污水排放量为20 508万m3，12座排污口的具体排污量见表1，数据都来自于实测水质检测。根据排污量和排污年均入河浓度来计算年入河量。按下式估算主要污染物入河量：

W排=10-6×Q排×C排

式中，W排为某种污染物的年入河量；Q排为废污水年入河量；C排为某种污染物的年均入河浓度。

计算得出青岛市12座排污口COD年入河量为6 075.44 t；氨氮年入河量为163.73 t；BOD5年入河量为1 549.22 t；总磷年入河量为63.14 t；总氮年入河量为3 097.27 t；挥发酚年入河量为0.62 t。

各入河排污口污染物排放浓度及污染物入河量计算成果见表1。

表1 青岛市点源污染物入河量排放量统计及计算结果Tab.1 Statistics and calculation results of point source pollutant discharge into the river in Qingdao city

1.2.2 点入河污染物排放量合理性检验

点污染入河量的情况与地区污水产生总量、经济状况、污水处理水平、产业类型相关，同时和政府监管强度、企业重视程度相关。根据各区市用水量和污水处理厂规模,复核污水排放量的合理性。各个排污点的用水量、排污量以及污染入河量应该在一个合理的范围内，因此有必要分析排放量是否合理。此外，对污染入河排放量的合理性进行检验有利于相关单位进一步优化治理水污染。青岛市各区域年用水量、年最大污水处理量和年污水排放量如图1所示。

图1 青岛市各区域年用水量、年最大污水处理量和年污水排放量Fig.1 Water consumption maximum sewage treatment volume and sewage discharge volume in each area of Qingdao

(1)城阳区年用水总量为8 540万m3，设计年最大污水处理能力为11 315万m3，废污水排放量为6 410万m3，占用水总量的75.1%，占年最大污水处理能力的56.7%，污水排放量在合理范围内。

(2)西海岸新区年用水总量16 458万m3，胶南污水处理厂设计年最大污水处理能力为1 095万m3，废污水排放量458万m3，占用水总量的2.8%，占年最大污水处理能力的41.8%。由于西海岸新区内污水处理厂仅胶南污水处理厂设置了入河排污口，其他污水处理厂出水排污口入海或者回用，所以西海岸新区污水入河量比例较小。

(3)即墨区年用水总量7 021万m3，设计年最大污水处理能力为6 570万m3，废污水排放量2 969万m3，占用水总量的42.3%，占年最大污水处理能力的45.2%。由于部分村镇污水目前无法集中处理，污水处理厂进水主要为即墨城区范围内污水。

(4)胶州市年用水总量6 283万m3，设计年最大污水处理能力为4 380万m3，废污水排放量3 429万m3，占用水总量的54.6%，占年最大污水处理能力的78.3%。由于部分村镇污水目前无法集中处理，污水处理厂进水主要为胶州城区范围内污水。

(5)平度市年用水总量14 195万m3，设计年最大污水处理能力为4 015万m3，废污水排放量3 553万m3，占用水总量的25.0%，占年最大污水处理能力的88.5%。由于平度市村镇面积较大，大部分村镇污水目前无法集中处理，平度市污水处理厂污水集中处理率相对较低，污水处理厂进水主要为平度城区范围内污水。

(6)莱西市年用水总量6 400万m3，设计年最大污水处理能力为4 380万m3，废污水排放量3 689万m3，占用水总量的 57.6%，占年最大污水处理能力的84.2%。由于部分村镇污水目前无法集中处理，污水处理厂进水主要为莱西城区和姜山镇范围内污水。

通过以上分析可知，各区域污水处理厂污水排放量与区域用水量、污水处理厂规模正向相关，无明显偏离实际数据，污水排放量成果基本合理。

1.2.3 面源主要污染物

面污染源也称为非点源，指在较大范围内，溶解性或固体污染物在降雨径流的作用下，通过地表或地下径流进入受纳水体，从而造成的水体污染[5]。根据青岛市水资源调查评价要求，青岛市面源调查选择了35座水库，按农村生活、农田、分散式畜禽养殖和城镇地表径流测算面源污染物入河量。

农村生活污染调查主要包括农村生活用水供应情况、农村居民人数、人均用水量等指标，各水库流域人口根据各区市统计年鉴数据计算，人均用水量指标是指《青岛市水资源综合规划》(修订)中各区市人均用水量[6]。农村污水产生量采用人均生产污水计算法和人均污染系数法计算。农村家庭污染面源系数是指农村人口每天人均产生的污水量和污染物量。农村家庭污染物排放因子是农村人均每天向野外排放的生活污水和污染物的量。

为调查估算化肥农药施用量和流水量，首先要调查每个流域的耕地面积，并根据统计数据估算每个流域的耕地面积。关于农田面源污染入河量的调查主要包括化肥、农药施用量。

分散式畜禽养殖污染主要调查流域内猪、奶牛、肉牛、羊、蛋鸡、肉鸡的数量，根据各区市2016年年鉴统计数据估算。 畜禽养殖污染生产因子按《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册》估算[7]。

城镇地表径流面源污染主要调查流域内城镇的土地利用情况和城镇径流的污染物平均浓度。流域内的城镇面积根据地形图资料量算；流域年径流量根据具体区域年径流深计算求得；径流污染物平均浓度参照《青岛市区域水功能区水质监测报告》中监测成果，无资料区域参照周边邻近流域资料。

经统计，由表2可知，青岛市面污染物各类型产量中，计算得35座水库COD年入河量为52 110.9 t/a；氨氮年入河量为1 034.05 t/a；总磷年入河量为1 028.2 t/a；总氨年入河量为6 437.8 t/a。COD、总氨和总磷主要来自于分散式畜禽养殖污染物，所占百分比分别为86.03%、64.12%、50.47%。其中，总磷的另1个来源是农田肥料和农药流失污染，占比41.99%。氨氮主要来源于农村生活污染物，占比高达84.74%。由此可见，青岛市水库面污染1个主要的来源是分散式畜禽养殖污染物，其次为农村生活污染、农田肥料和农药流失污染物，相比之下，城市地表径流污染物占比十分低。

表2 青岛水源面污染入河量Tab.2 The amount of water surface pollution into the river in Qingdao

2 环境风险分析

根据青岛市各区域点污染和面污染入河量的总污染量来看，污染量最高的3个行政区为莱西市、平度市、胶州市，分别占全市污染总量的33%、28%和16%，如图2所示。当污染量占比高于15%时，认为该区域具有一定的环境风险，可能会造成以下负面影响。

图2 青岛市各区域污染量分布Fig.2 Distribution of pollution in each area of Qingdao

(1)污水处理不合理导致污染物进入水流体系，水源污染问题将直接影响城乡居民的饮用水安全。卫生部的调查数据显示，我国64.4%的人口饮用非合格水。水源地污染引起的社会问题相当突出，出现了当地群众饮水难的问题。

(2)水源污染对工农业生产具有极其负面的影响。伴随着工农业的快速发展，对于水资源的需求量日益提高，工农业用水量急剧攀升，水资源短缺矛盾日渐紧张。然而，工农业的发展、生活用水量的提升导致水污染问题严重，水资源短缺矛盾日益锐化。水资源的短缺导致工农业的发展受到严重影响，部分地区甚至用污水灌溉农作物，污水导致土地污染，同时也导致作物被污染无法食用。水污染对渔业也产生了严重影响，污染严重的部分区域已经没有鱼和虾的踪影。

(3)水体污染对人类健康产生严重威胁。处理不当的排污造成水源污染，污染严重区域影响人们饮水安全，污水灌溉导致附近水域、土地、农牧渔产品污染，生态环境遭受破坏(图3(a))。水体污染对人体健康已构成了威胁，据一些地区居民健康普查结果，污染区居民的肠道疾病率、癌症发病率及婴儿先天性畸变、畸胎的发生率均比对照区有明显的增高[8-9]。

(4)水污染会严重影响环境。污染物进入河流、湖泊、地下水等水体后，其含量超过水体的自然净化能力，水体的水质和水质的物理、化学性质会改变生物群落组成，从而降低水体的使用价值和使用功能。水污染会导致水体的富营养化(图3(b))，例如水中含有过多的磷等，导致水中的藻类疯狂生长，广生藻类在水面上越长越厚，有些被压在水面下，很难看到阳光而死亡。

图3 水源污染造成鱼类死亡和水体富营养化造成藻类疯长Fig.3 Water pollution causes fish deaths and water eutrophication causes algae to grow wildly

3 治理措施和方案

水生态治理一直是环境治理的重点，采取了积极的治理措施和方案，治理措施如下。

(1)优先发展生态农业推进绿色无机肥种植，培育绿色无公害农产品。 应该鼓励减少使用杀虫剂，推广人工除草，同时加快发展高产和抗虫作物，减少农药和除草剂的使用。 根据特点农作物，可以种植合适的果树。

(2)“五水治理”战略是一项重大战略解决水资源和水污染问题的解决方案。 五水共同处理是指污水处理、防洪、排水、供水保护、节约用水，统筹协调5个方面，处理水污染等问题。

(3)加强企业污水处理。对高污染、高耗能企业进行严格检查，采用原址环保，对部分水污染严重的行业和企业开展整治活动。 搬迁场地远离水源，淘汰落后产能和不达标排放全面整顿，改善企业水污染问题，对违规企业实施严厉处罚，引导企业向绿色生态转型。

(4)建立完善的城市水污染治理设施。要以政府为主导，加快完善城市建设污水处理设施。 以政府投资为主、民间为辅资金，将加快污水处理设施的配置，不断提高城市污水收集率和处理率。加快污水处理设施及配套管网建设，不断提高再利用，实现城市污水处理的既定目标。

(5)加强水资源保护教育，开展全民环境教育，加强生态文明建设，提高城市居民的环保意识，宣传水资源的重要作用，增强居民参与水资源污染防治的责任感，如沿河设置警示牌，保护水资源，呼吁保护水质。还应鼓励居民参与城市水污染源的监管，调动人民群众保护水环境的积极性，共同履行水资源保护监督职责。

4 结论

通过对青岛市12处城镇点污染入河量以及排污合理性检验分析，表明青岛市各区域排污量基本合理，但是部分村镇污水目前无法集中处理，存在污染水源的可能性，需加强污水处理治理。青岛市范围35座水库的面污染主要入河量数据分析表明，分散式畜禽养殖污染是面污染重要来源，因此加强对养殖排污的集中处理，对减少水源面污染起着关键影响。此外，水源污染对居民的饮用水安全、工农业生产、人民群众健康、环境造成负面影响。