江苏省盐河涟水段污染特征及袁闸断面达标对策研究

颜润润，晁建颖，李 科

(1.江苏环保产业技术研究院股份公司，江苏 南京 210019； 2.生态环境部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042)

0 引 言

随着城市快速发展，污染物排放量不断增加，大量污水入河，河流污染日趋严重。盐河袁闸断面(34°3′41″N，119°22′19E)为涟水县与灌南县的跨界断面，为国控断面，水质考核目标均为Ⅲ类。近年来，该断面水质有所改善，但仍不能稳定达标。为贯彻落实国务院《水污染防治行动计划》《江苏省水污染防治工作方案》，必须全面改善水环境质量。河流水环境问题复杂，不仅涉及岸上、水下、上下游，还涉及水利、环保、住建、农业等多部门，水环境的治理具有流域性、系统性及跨部门性等特点。以往对于盐河的研究较少[1-2]，未在充分分析河道分段监测数据及区域污染源深入调查的基础上查找污染成因，整改措施与问题结合得不够紧密，不利于制定有针对性的治理方案。本文根据盐河沿线及其支流的水质连续监测数据，针对袁闸在线监测资料所显示的盐河流域水环境问题，结合各行政分区污染源调查，分析污染源排放与控制断面水质之间的定性关系，确定影响袁闸断面水质的主要污染来源，并利用环境容量作为约束条件，制定合理有效的污染控制措施，为改善区域水环境质量、确保盐河袁闸断面水质稳定达标提供科学依据。本文基于前人研究，在问题诊断上突出了各河段水质现状的加密调查以及与污染源的关系分析，在治理措施的制定中考虑了水体的环境容量控制要求，强化了客水水质的分析比较，提出了区域联合治污协调机制，可为同类河流问题诊断和治理提供参考。

1 研究区域与研究方法

1.1 水文水系特征

盐河位于江苏省东北部，是沟通淮阴市和连云港市的人工河道，也是淮北盐南运的航道；源起淮阴区杨庄盐河闸，上承京杭运河，东北流经淮阴、涟水、灌南、灌云4县(区)，至连云港市新浦，全长155.3 km。盐河涟水段全长55.6 km，河宽60～100 m，河深4.5 m，朱码闸以上河段，是涟水县利用洪泽湖水源进行灌溉、发电的河道，水位8.27 m；朱码闸以下主要功能为航运、农灌和排涝，水位3.55 m。盐河流量由淮阴区盐河闸控制，盐河闸设计排涝流量276 m3/s，灌溉期间(5～10月)盐河过水流量120 m3/s左右，非灌溉期盐河过水流量30 m3/s(保证航运等)。

盐河涟水境内汇水面积217.7 km2。汇水范围内有支河17条，其中流入盐河的支河7条，流出盐河的支河4条，另有6条流向不定。研究区域涉及保滩街道、五港镇、东胡集镇、红窑镇4个乡镇(街道)的全部区域，以及涟城街道、朱码街道、陈师街道部分区域。研究区水系概况见图1。

图1 盐河涟水段水系分布及布点Fig.1 Monitoring points and water system of Yanhe River in Lianshui City

1.2 研究方法

1.2.1 水质数据监测

2019年10月9～11日连续3 d对盐河及其支流进行了2次/d的采样，涉及流向、流速、pH、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮和总磷等7项因子，共布设28个监测断面，包含盐河沿线的13个和其支流的15个，断面位置见表1。

1.2.2 污染源调查与核算

污染源研究主要包括工业、生活、农业三大类，其中农业分为种植业和养殖业(畜禽、水产)，各类污染源排放量计算方法[3]如下：

(1) 工业污染物入河量=(工业污染物直排量+污水处理厂排放量)×入河系数；

(2) 生活污染物入河量=(乡镇人口数×排污系数-污水处理厂处理量)×入河系数；

表1 盐河及其支流沿程水质监测点位

(3) 农田污染物入河量=农田面积×排污系数×入河系数×修正系数；

(4) 畜禽养殖入河量=(畜禽个体日产粪量×畜禽粪中污染物平均含量+畜禽个体日产尿量×畜禽尿中污染物平均含量)×饲养期×饲养数×入河系数；

(5) 水产养殖入河量=年排水量×污染物浓度的增量×入河系数。

污染物产排当量和入河系数参照[4]《全国规模化畜禽养殖业污染情况调查技术报告》以及《全国第二次污染源普查生活源产排污系数手册》确定。

工业污染源及污水处理厂资料来源于涟水县2018年环境统计数据、第二次污染物普查数据以及涟水县环保局、住建局提供的相关资料；生活、农业污染源数据来源于统计年鉴(2019年)、涟水县年鉴(2018年)以及相关部门提供的数据资料。

采用等标污染负荷法对研究区域各种污染源的污染负荷进行评价[5]。等标污染负荷把排放介质稀释(或浓缩)到排放标准时的体积，使不同类型的污染物具有可比性。计算公式如下：

(1)

式中：Mi为污染物排放量(即污染负荷)，t/a；Ci为污染物浓度按(GB 3838-2002)Ⅲ类标准(COD为20 mg/L；氨氮为1.0 mg/L；TP为0.2 mg/L)；Hi为污染物等标排放量，m3/a；Ki为污染率指数。

1.2.3 水环境容量计算方法

采用河网区水环境容量计算模型[4]进行研究区水环境容量计算，具体计算公式如下：

(2)

Wij水环境容量=Q0ij(Csij-C0ij)+KVijCsij

(3)

式中：αij为不均匀系数，αij∈(0，1]，河道越宽、水面越大，则αij越小，具体取值参考《江苏省主要水域纳污能力核定和限制排污总量研究》；Wij为计算中的最小空间计算单元和最小时间计算单元，最小空间计算单元为河段，最小时间计算单元为d；Q0ij，Vij为设计水文条件，本次研究河段受盐河闸和朱码闸控制作用明显，对设计水文条件进行分段选取，其中淮阴区与涟水县交界处-朱码闸之间的河段采用盐河闸流量90%保证率逐日流量数据和相应时段朱码闸闸上逐日水位数据作为边界条件；朱码闸-殷渡村之间的河段采用朱码闸流量90%保证率逐日流量数据和相应时段殷渡断面逐日水位数据(以龙沟闸水文站数据推算)作为边界条件；Csij为功能区水质目标；C0ij为上游来水水质浓度；K为水质降解系数，取实测值与模拟值率定的结果，COD为0.12 d-1；氨氮为0.1 d-1，总磷为0.09 d-1。

2 结果与分析

2.1 水环境质量问题分析

2.1.1 盐河沿程水质特征

盐河沿程水质2019年10月变化情况见图2。从水质变化趋势来看：高锰酸盐指数自上游到下游变化不明显，溶解氧自上游到下游总体呈现下降趋势，氨氮在城区段较差之后好转，总磷浓度总体呈现上升趋势。氨氮超标断面主要集中在保滩街道、涟城街道、朱码街道等，YW9及其下游点位氨氮浓度较上游明显减小；下游出现总磷超标，超标断面为YW11，YW12和YW13，超标倍数分别为0.15，0.10和0.15，主要集中在五港镇、红窑镇。

2.1.2 盐河支流水质特征

ZW3～ZW6这4个断面位于流出盐河的支流，ZW2(位于流向不定的支流)在本次监测期间流向为流出盐河，其余支流监测期间均为流入盐河。盐河沿程水质2019年10月变化情况见图3。支流各监测断面溶解氧除ZW14，ZW15外均能达到Ⅲ类标准；高锰酸盐指数除ZW11，ZW14外均能达标；氨氮超标河段主要集中在保滩街道、陈师街道、涟城街道、朱码街道，与盐河超标河段所在区域一致，这可能与城镇生活污水的排放有关。总磷浓度超标断面为ZW10和ZW11，超标倍数分别为0.20和1.05。据现场调查，六支大沟附近有秸秆焚烧残留物，秸秆腐烂分解产生氮磷，同时导致水体缺氧，影响水质；八支大沟长满芦苇，空心莲子草，证明水体富营养化程度较高。

图2 盐河水质沿程变化特征Fig.2 Characteristics of water quality changes along Yanhe River

2.1.3 袁闸断面水质污染特征

盐河袁闸断面2018～2019年的水质变化情况见图4。溶解氧不达标主要集中在夏季，溶解氧是反映水体有机物污染程度和水体自净能力的重要指标，溶解氧浓度随水温升高而降低[6]。高锰酸盐指数超标出现在2019年7，8月，超标倍数均为0.4；氨氮超标月份出现在2018年5月、2019年4，7月和11月，超标倍数分别为0.95，0.10，0.04和0.03；总磷超标月份较多，主要在春、夏季，其中2019年8月超标最为严重，超标倍数为0.70。对比2018年和2019年的水质数据，并结合降雨情况分析可知：2019年降雨明显少于2018年，但超标频次增加，主要因为在干旱年，尽管支流及农田排水减少，但水环境容量也减少，导致点源和未接管生活源对盐河影响更为显著。

图3 盐河支流水质变化特征Fig.3 Characteristics of water quality changes in the tributaries of Yanhe River

2019年1～12月入境断面(淮安区与涟水县交界断面——新渡)与出境断面(袁闸)水质情况见图5。入境水溶解氧50%劣于袁闸，高锰酸盐指数58%劣于袁闸，氨氮、总磷42%劣于袁闸。可见，上游淮阴区来水在部分时段对涟水盐河段有一定影响。

图4 盐河袁闸断面水质变化特征Fig.4 Water quality change characteristics of Yuanzha section of Yanhe River

图5 入境-出境水质对比Fig.5 Comparison of Xindu section and Yuanzha section of water quality

2.2 区域污染源及构成

根据对沿河沿线及支流的现场调查，并结合红外探测手段，对流域内有关河流的水质重点影响源进行了判定(表2)。对研究区域5类污染源等标排放量进行了计算(表3)。总体看来，研究区内污染负荷以生活污水的排放所造成的污染贡献率最大(占35.4%)，畜禽粪尿污染居第二位(占22.7%)，这表明盐河的治理重点在于生活污水和畜禽养殖的控制；总磷污染所占比重最大(占45.2%)，该因子超标较为严重，这和盐河水质监测数据显示的结果一致。

2.3 盐河污染源输入与水质对比分析

选取高锰酸盐指数、总磷绘制各河段污染物输人与水质变化曲线(图6)，其中污染物指标以COD，TP等标排放量H-COD，H-TP(m3/a)表示。从图6中可以看出，盐河沿程的污染物输入与两项水质变化趋势基本一致，污染物输入量对盐河水质变化有直接影响，但水质影响程度不仅受污染物输入的影响，还受到上游来水的影响，在保滩陈师段污染物输入较小，水质逐渐好转，进入涟城街道达到最优，后因污染物输入量持续较高，水质逐渐变差。

表2 盐河及支流水质重点影响源判断

表3 研究区域主要污染负荷来源及其等标排放量

2.4 区域污染特征及存在的问题

(1) 直排盐河废水量大。7座污水处理厂尾水直接或经支流入盐河，合计废水量约2 190万t/a。废水集中排放量大，一旦超标，易产生高浓度污染团。直排口以水质监管为主，而对水量的监管有待加强，可能存在偷排漏排现象。

图6 盐河污染物输入与水质变化曲线Fig.6 Change curve of Yanhe River pollutant input and water quality

(2) 产业结构及工业布局不尽合理。涟水县2018年3次产业比例已调整为13.1∶38.6∶48.3，但相比江苏省平均水平还不够协调，化工、纺织印染、造纸等重污染企业在工业经济中的比重较大。研究区域内重点工业企业有28家，主要分布于薛行化工园、经济开发区、五港造纸产业园，其中五港造纸产业园及其污水处理厂排口距离袁闸断面较近，仅6.6 km。

(3) 生活污水治理水平不足。研究区域涉及人口49.81万人，测算生活污水入河量为491.14万t/a，其中81.5%来自城镇，18.5%来自农村。城镇生活污水接管率约73%，农村基本未开展生活污水集中处理，已建少量农村分散污水处理设施难以正常运行。

(4) 农业源控制力度不够。研究区域内共有农田3.62万hm2(54.41万亩)，主要农产品为小麦、油菜、水稻、玉米、蔬菜，平均0.066 7 hm2(1亩)化肥施用量约26 kg/亩，高于全国平均水平(21.9 kg)。传统人工施肥方式仍然占主导地位。农业种植在丰水期因降雨以及农田退水，会对盐河水质产生一定影响。研究范围内共有75家规模养殖场，其中29家可能对盐河水质产生影响。区域内畜禽养殖场仅有简易环保设施，畜禽粪便综合利用率不高。

(5) 收水管网问题突显。研究区域内配套管网建设不到位，雨污分流工程滞后，部分接管企业废水混入雨水管网未经处理直接入河。除县城主城区外，其余各乡镇基本均采用雨污合流制系统，污水收集系统不能有效收集污水。乡镇污水收集范围不能覆盖整个镇区。

(6) 疏浚不彻底造成内源污染。盐河15条支河中达到Ⅲ类水的仅4条，支河淤积深度分别为：悦来引河淤积深度约为0.5～1.0 m，一调河、十支大沟淤积深度约为0.5 m，附一调河淤积深度约为0.5～1.0 m，黄湾河、六支大沟、八支大沟淤积深度约为0.3～0.5 m，底泥释放造成内源污染影响水质改善。

(7) 客水污染不容忽视。上游入境断面水质不能稳定达标，局部时段劣于下游袁闸断面，加大下游袁闸断面达标压力。新渡断面在线监测设施未能稳定运行，无法为下游污染防控提供预警，增加袁闸断面达标的不确定性。

2.5 水环境治理目标与对策

2.5.1 综合治理控制目标

根据环境容量计算方法、《江苏省地表水(环境)功能区划》以及生态环境厅下达的水质考核要求和确定的水文设计条件，计算盐河在设计水文、水质条件下水平年化学需氧量、氨氮及总磷环境容量计算成果表4。在90%保证率下，研究区域氨氮局部需要削减，磷入河量超出环境容量较多，总磷入河量需投入的削减力度较大。

表4 盐河污染物控制目标

2.5.2 综合治理控制对策

(1) 持续减少污染物输入。污染源头控制是根本，为达到水环境保护的目标，需实施入河污染物包括运河沿岸工业点源、生活污染、农业源污染物以及支流流入运河的污染物量控制。① 加强建制镇生活污染源集中治理，健全污水处理工作机制。加快推进污水收集管网建设，优化改造污水处理系统，提高收集管网维护水平[7]。规范污水处理设施运行管理。② 强化农业面源污染治理。推进粪便集中处置中心和大田循环项目建设，鼓励有机肥加工利用，实行畜禽粪便集中处理和资源化利用。推广绿色农业，控制农药化肥施用量。③ 推进工业污染源治理与监管，深化管网排查，推进工业废水集中处理及产业升级。加强五港造纸产业园、薛行化工园、新港电子产业园等沿岸园区内企业的清洁生产审核与中水回用[8]。强化监督检查，防止偷排漏排以及发生泄漏事故等隐患。加强进出水量监测。④ 积极推进农村生活污水治理。加快推进农村污水处理设施及污水配套收集管网建设(盐河沿线村庄优先)，提高农村生活污水收集率和污水处理设施运行效率。加强分散式污水处理设施的管理，保障农村污染治理设施长效运行。⑤ 加强盐河通航水域停靠船舶污水的监督管理。增强盐河沿线码头污染防治能力，做好沿线码头、装卸站污染处理设施的升级改造和管护。开展沿线码头排查整治，逐步建设盐河沿线配套，设置船舶生活垃圾回收站及生活污水存储点。

(2) 促进河流生态系统恢复。因自然侵蚀和人为因素，河道淤积加剧、河床抬高，严重影响河道功能的正常发挥。河道生态清淤能有效降低河道内源污染负荷，确保流域内河道畅通，恢复和提高区域河网的过水能力，使水体充分交换，增强水体复氧能力和自净能力[9]。河道清淤过程中，联合相关部门加强对岸边排污口的核查，坚决取缔非法排污口。清淤时注重对两岸水生植物的保护，避免对生态系统造成破坏。实施河道美化和水土保持建设，强化河岸带植被系统绿化和环境功能，构建河道周边景观绿化风光带[10]。

(3) 完善联合治污协调机制，适时实施污染源强制减排。① 完善区域联合治污协调机制，加强各地区各相关部门间的信息互通共享，推进联合采样监测、联合执法检查，并力求建立长效管理机制，形成联合整治的新局面。② 依据《江苏省改善重点断面水质强制污染减排工作方案》(苏水治办〔2018〕10号)，结合袁闸水质超标特点，将直接或间接向断面上游排放水污染物的工业企业作为强制减排对象，实施强制减少污水排放量(接管量)，停止污水排放(接管)，临时封堵排污口(接管口)等措施。

3 结 论

(1) 根据盐河及支流2019年10月沿程监测数据，盐河沿程各监测断面氨氮、总磷出现超标。氨氮超标主要集中在保滩街道、涟城街道、朱码街道；总磷超标主要集中在五港镇、红窑镇。2018～2019年的例行监测数据显示，袁闸溶解氧不达标主要集中在夏季，氨氮超标月份出现在2018年5月、2019年4，7，11月，总磷超标月份较多，主要在春、夏季。上游淮阴区来水在部分时段对涟水盐河段有一定影响。

(2) 通过对研究区域5类污染源等标排放量的计算得知，研究区内污染负荷以生活污水的排放所造成的污染的贡献率最大(占35.4%)，畜禽粪尿污染居第二位(占22.7%)；总磷污染所占比重最大(占45.2%)。盐河的治理重点在于生活污水和畜禽养殖的控制。

(3) 为保证盐河及下游断面水质达到功能区划及考核要求，改善其水质污染的现状，必须制定控源截污、生态疏浚、管理减排等综合整治方案，削减污染物排放量，才能从根本上改善盐河水质，进而降低其对下游灌南县水环境的影响。