大伙房水库水质状况及污染风险评估

孙佳妮，王 晗，刘 茜，刘 雅，关 屏

(1.辽宁省生态环境监测中心，辽宁 沈阳 110161；2.沈阳恒源伟业环境检测服务有限公司，辽宁 沈阳 110014)

大伙房水库为辽宁省最重要生活饮用水水源地[1]。水库位于辽宁省抚顺市，是1座集供水、发电、农田灌溉、防洪、养鱼等综合型水利工程[2]。水库位于抚顺市境内的浑河中上游区域，总库容21.87亿m3，控制流域总面积5487km2，目前为辽宁省除本溪、丹东以外的12个城市提供生活和生产用水，截至2019年累计供水突破50亿m3。随着社会的不断发展，大伙房水库内的水质状况会对人们的用水安全产生一定的影响[3]。

大伙房水库所在的位置矿产资源也相对丰富，包含铁矿、铜矿和铅锌矿等，由于长期矿山开采，导致重金属污染较为突出。尾矿库是企业生产过程中堆存金属废弃物的重要场所，具有较高势能，存在很大的安全隐患，一旦失事溃坝，容易造成不可逆转的污染事故。尾矿中的重金属造成土壤污染，影响土壤中的植被;尾矿中的重金属也会渗漏到各类水体中，不仅造成水体重金属污染，还可产生生物毒性效应，对水库水质安全造成严重威胁。因此，为加大大伙房水库的饮用水水源地保护力度，对水库水体的水质状况及污染来源进行分析识别，将对大伙房水库的水体保护规划提供支撑依据[4]。

1 水库水质总体状况

“十三五”期间，大伙房库区内水质保持稳定，按照GB 3838—2002《地表水环境质量标准》，将其中21个基本项目进行指标评定，各年度水质均符合功能区标准。均为中营养，综合营养状态指数在39.4～44.0之间波动。大伙房总氮浓度变化如图1所示，对总氮指标单独评价，大伙房库区各年度均为劣Ⅴ类水质，超Ⅱ类水功能区标准2.7～4.4倍。特别是2020年，总氮浓度不降反升，应及时引起关注。

图1 2015—2020年大伙房总氮浓度变化趋势

2 大伙房总氮污染的主要来源

2.1 入库河流污染

浑河大伙房主要包括大伙房水库及浑河上游、社河和苏子河3条主要入库支流[5]。2015—2020年，大伙房水库的3条入库河流浑河清原段、苏子河和社河各年度均符合地表水Ⅱ类水质标准。但3条入库河流总氮污染均较为严重，浓度远超地表水Ⅱ类标准，均为劣Ⅴ类水质，其中，浑河清原段总氮浓度最高。2020年，3条入库河流中，浑河清原段和苏子河总氮浓度均明显上升，与大伙房库区总氮浓度变化趋势一致。可见，入库河流为大伙房水库总氮污染的主要来源之一。此外，从年均流量来看，浑河清原段和苏子河流量较为接近，社河流量最小，浑河清原段是3条入库河流中对大伙房水库总氮污染贡献最大的河流。

2.2 生活污水排放及农业面源污染

大伙房及入库河流总氮污染物各月浓度变化如图2所示。大伙房库区多年月均总氮浓度变化与入库河流总氮变化基本一致。3条入库河流多年月均总氮浓度变化呈现一定的季节性变化特征，均是枯水期浓度高，丰水期浓度较低，尤以浑河清原段变化最为明显，主要原因是冬季地表径流补充较少，河流来水主要靠上游污水处理厂排水，故而枯水期总氮浓度较高；而丰水期较为充沛的降水补充地表径流使丰水期总氮浓度下降；3条入库河流6月总氮浓度均值均有小幅升高，推测主要原因是春耕后首轮地表径流使农业面源污染汇入；3条入库河流周边均种植有大面积水稻，9月、10月农田退水后总氮浓度又有小幅度升高。说明生活污水排放及农业面源污染对大伙房水库总氮污染存在一定影响。

图2 2015—2020年大伙房及入库河流总氮污染物各月浓度变化

3 大伙房水库潜在污染物筛选与风险源识别

3.1 潜在污染物筛选与风险排序

采用美国环保局工业环境实验室提出的化学物质的“潜在生态危害指数法”，对大伙房水库饮用水源地中重金属的潜在危害进行筛选。通过对水库上游尾矿库矿渣浸出液中检出的重金属污染物进行评估，确定了上游汇水区域重点控制污染物的优先控制清单为：氰化物(CN)、汞(Hg)、镉(Cd)、砷(As)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、铬(Cr)和锌(Zn)，其污染风险大小的顺序为：氰化物>Hg>Cd>As>Cu>Pb>Ni>Cr>Zn。

3.2 风险源识别

3.2.1水库上游矿产企业形成的点源污染

通过对大伙房水库上游污染企业调查发现，主要污染源为矿山企业。有30多家矿山企业分布在抚顺县、清源县和新宾，由于矿山的开采、矿物质的加工过程和尾矿库废渣的堆放

对大伙房水库造成重金属污染，特别是极端暴雨天气、尾矿库溃堤情况发生时，会导致其中的重金属散失，随着地表径流，最终到达大伙房水库中，对水库造成总金属污染。在这30家矿山企业中，矿产的类型包括：铁矿26家、金矿3家、铜矿1家，15家分布在浑河清原段上游、9家分布在苏子河、6家分布在社河上游。其中重点关注大伙房水库入库口十几公里处的红透山铜业公司和王家大沟金矿，其生产规模、尾矿存量均较大。红透山铜矿尾矿库建于山腰，山脚下即为浑河主干道，环境风险问题突出；王家大沟尾矿库位于浑河干道隔一山岭，风险较小，但鉴于氰化物毒性大，也是需重点关注的区域。

3.2.2农业种植、禽畜养殖及农村生活污水所形成的面源污染

农业种植是面源污染风险来源之一，经过实地考察，大伙房水库水体流经耕地种植地区，受到施肥时间及降水影响易诱发化肥流失污染风险。其中古楼、北杂木、永陵等地区存在较大的种植区域，其污染物流失会较严重。

禽畜养殖及农村生活污水是面源污染风险的另一主要来源，大伙房水库入库口存在禽畜养殖场，其排放的污染物会造成水库水质中粪大肠菌群、五日生化需氧量、氨氮、总氮和总磷等指标的升高。农村生活污水主要污染来源是人体排泄物和生活用水，其排放的污染物会造成水库水质中氮、磷含量的升高。

4 大伙房水库污染风险评估

4.1 点源污染风险评估

点源风险的评估主要考虑矿业企业风险源风险因素和环境因素。矿业企业风险源风险因素包括风险源的毒性和风险源的数量，环境因素包括当地的水文气象条件和流域环境状况等。其中，矿业企业风险源风险因素包含3个方面：①风险源的毒性；②风险源的数量；③尾矿的产生量。环境因素包括当地的水文气象条件和流域环境状况等，水文气象因素主要考虑洪水和降雨量。使用层次分析法来确定评价指标间的相对重要性次序后，对位于抚顺县、清源县和新宾的30多家矿山企业进行风险源进行风险评估，风险等级Ⅲ级的重度风险源企业有8家，风险等级Ⅱ级的中度风险源企业17家，风险等级Ⅰ级的轻度风险源企业5家。

4.2 面源污染风险评估

为快速、准确地在大伙房水库汇水流域内划分出不同污染风险程度的地域单元，为农业面源污染控制提供工作目标区域，在ArcGIS软件spatial analyst模块支持下，应用USLE方程对农业非点源污染影响因素进行综合分析发现，农业面源污染风险主要受气候、地形、水文条件和土地利用等方面影响。一级高风险区域是农业非点源污染风险最大的区域，在主河道两侧，主要有耕地和畜禽养殖厂等；二级风险区域是较易发生农业非点源污染的区域，主要分布于支流河道两侧，主要土地类型是果园、草地和苗圃等；三级风险区域发生农业非点源污染风险比较小，主要以林地为主。

5 结论及建议

(1)“十三五”期间大伙房水库水质状况良好，水体中总氮超标较为严重，超Ⅱ类水功能区标准2.7～4.4倍。造成总氮污染来源其一是入库河流的汇入，其二是生活污水排放及农业面源污染。

(2)大伙房水库重金属潜在污染物为氰化物、汞、镉、砷、铜、镍、铅、铬和锌;造成污染来源主要有水库上游矿产企业形成的点源污染、农业种植、禽畜养殖及农村生活污水所形成的面源污染。

(3)加强大伙房水库日常管理和污染治理工作，相关部门应采取有效措施和技术，保护水库水源，对提高水库水质，提升居民用水质量，改善水库生态环境具有很大的现实意义。

(4)本文未对大伙房水库流域内造成的污染提出应对措施，存在不足之处，在后续研究中还需深入研究流域内污染物调控措施及技术。