于橋水庫水源地外源污染分析及環境保護對策

張慧　梁瓊　高如泰

摘 要：通過對于橋水庫水源地的污染現狀和外源污染源的分析，得出農田徑流和畜禽養殖是水庫周邊面源氮磷污染負荷的主要來源。水庫流域范圍內分布的大量選礦廠是入庫河流水體中鐵超標的主要原因。另外，于橋水庫周邊農村生活污水排放也對水庫水質構成了威脅。針對于橋水庫水源地外源污染問題提出了外源污染控制和環境保護對策。

關鍵詞：水質；水源地；外源污染；鐵礦；于橋水庫

中圖分類號 X52 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）01-02-101-06

我國飲用水源主要以河流、湖泊等地表水為主。飲用水的清潔安全是人類健康生活的基本條件，關系到社會穩定與經濟發展。近年來，我國排污總量與環境容量間的矛盾日益突出，水源安全面臨著巨大挑戰，據報道，我國3億人飲水不安全，其中1.9億人喝有害物質含量超標的水[1]。識別地表水水源地外源污染風險，對有效管理與控制水源地水質、確保飲用水安全具有重要的現實意義。

于橋水庫位于天津市薊縣城東，屬引灤入津工程大型調蓄水庫，是一座山谷與平原過渡型盆地水庫，以防洪、供水為主，兼顧灌溉、發電、養殖等綜合利用，是天津市重要的供水水源地。近年來，由于水庫上游河段及水庫周邊地區經濟社會的發展，污染物排放強度增大，污染物通過入庫河流和庫區進入水庫，造成水庫水質惡化。與20世紀80年代相比，水庫水體中營養鹽含量明顯增加，浮游植物增長1.25倍，水體富營養化加劇，對天津市飲用水源地的安全構成了威脅[2]。

水庫匯水河流包括沙河、黎河、淋河3大支流。沙河、淋河、黎河的匯水面積主要集中在河北省遵化市境內，接納了其匯水面積內所有農田、果園的氮磷等營養鹽的面源污染；同時由于遵化市采礦業的不斷發展，3條支流范圍內分布著大量鐵選礦廠，其選礦污水和選礦廢渣直接或間接進入3條支流，鐵錳等重金屬污染開始顯現[3]。于橋水庫的水環境問題是整個海河流域水體水質問題的一個縮影，因此對其外源污染開展調查研究有重要意義。

1 于橋水庫流域污染現狀

于橋水庫控制流域面積2 060km2，占整個州河流域面積的96%[4]，流域境內雨量充沛，多年平均降雨750mm，平均徑流量3.5億m3。水庫總庫容15.59億m3，最大回水長東西約30km，南北寬8km；正常蓄水位時淹沒面積86.8km2，最大淹沒面積250km2。為了解于橋水庫入庫支流污染現狀，2012年4月和11月分別對淋河、沙河和黎河3條主要支流進行了布點采樣，進行水質檢測。根據于橋水庫流域的河流水系分布狀況，結合流域的土地利用類型和產業布局、地形地貌等因素，選擇入庫河流典型斷面進行布點。共選擇了河流斷面11個樣點，其中淋河4個樣點，沙河4個樣點，黎河3個樣點。水庫內確定了2個采樣點作為對照，樣點的分布如圖1所示，對測定結果進行統計（表1）。監測結果顯示，于橋水庫流域的外源污染物以總磷、總氮和鐵為主。

2 外源主要污染物氮磷污染源分析

據天津市水務局2010年4月發布的《于橋水庫周邊水污染源近期治理工程實施方案》調查結果顯示，在于橋水庫的總氮負荷中，3條入庫河流占55.5%，引灤來水占30.6%，水庫周邊徑流占13.9%；總磷負荷中3條入庫河流占41.0%，引灤來水占20.5%，水庫周邊占38.6%。農田徑流、畜禽養殖、農村生活、魚塘和庫周餐館是于橋水庫周邊面源氮磷污染的主要來源。根據現有調查數據資料和相關研究結果[5-6]，不同污染源占庫區周邊污染負荷的比例如表2所示，農田徑流和畜禽養殖是水庫周邊面源污染負荷的主要來源。

根據以上數據統計，得到徑流和侵蝕面源總氮的污染負荷分別為126.28t和135.95t，兩者合計262.24t；徑流和侵蝕面源總磷的污染負荷分別為7.947t和14.301t，兩者合計22.247t。

作為典型的農業耕作區，于橋水庫流域種植有小麥、玉米、棉花，以及蔬菜和果樹等多種作物，僅水庫周邊有耕地0.53萬hm2，果園0.2萬hm2，林地1.3萬hm2。在農業生產中，農藥和化肥大量使用，其利用率僅有30%左右。化肥的過量使用，粗放的農田管理方式，不但造成土壤中氮磷養分比例失調，而且過量的氮磷未被作物吸收，會隨農田徑流流失，污染水體，造成庫區水體富營養化。農田徑流污染是于橋水庫水體氮磷超標，富營養化的主要原因之一。

2.2 畜禽養殖污染 據不完全統計，僅于橋水庫周邊臨近的68個自然村，流域內共飼養牛3.35萬頭，豬27.96萬頭，羊5.96萬只，雞171.7萬只，畜禽糞便年均產生量9萬t[10]。根據各類畜禽的飼養周期選取不同的基礎數據，在牛的計算中，由于當地主要養殖作為肉牛，占養牛量的85%以上。一般6月齡肉牛的出欄周期為10～12個月，年末存欄數可以代表當年的飼養數量；在豬的計算中，豬的平均飼養周期為180d，因此豬的飼養數量就是當年的出欄數；在羊的計算中，羊的生長周期一般是1a，因此采用年未存欄數作為當年的飼養數量；家禽的飼養以肉雞為主，飼養周期一般為60d，因此以當年的出欄數作為飼養數量。

畜禽的糞便排泄系數是指單個動物每天排出糞便的數量，它與動物的種類、品種、性別、生長期、喂養飼料甚至天氣條件等諸多因素有關。因目前我國尚沒有相應的國家標準，故牛、豬、羊、雞的排泄系數均參考相關文獻獲得，如表4、表5[11]。

由沙河流域畜禽的飼養量、糞便排放量及其中污染物的含量，可以得到流域內畜禽糞便面源污染的年污染負荷，COD、TN、TP的年污染負荷分別為22 613.0t、5 018.03t和1 418.65t。畜禽糞便露天堆放，在降雨的沖刷下產生會污水徑流，而沖洗圈舍也會產生大量含氮污水，這些污水通過徑流或滲流的方式匯入河道中，并最終匯入于橋水庫，為于橋水庫輸入大量的氮負荷。

2.5 流域內農村面源污染負荷 由以上分析可以得到流域生活污水、生活垃圾、人糞尿、畜禽糞便的年污染負荷，TN、TP年污染負荷為356.3t、125.2t。在氮磷污染方面，各部分在氮、磷年污染負荷中所占的比例如圖8、圖9所示。由圖8、圖9可以看出，在TN年污染負荷中，畜禽糞便和人糞尿所占的比重較大；在TP年污染負荷中，畜禽糞便所占的比例也遠遠超過其余3個部分。由此可知，畜禽糞便是面源污染的重大源頭，直接進入到環境中危害嚴重，為大幅削減面源污染負荷必須加強對其控制與管理。同時應規范人糞尿的處理途徑，加強公廁的建設與管理，建立起其產生、轉移、最終處置的導則。生活污水、生活垃圾在氮磷污染負荷中所占的比例較少，但其臨河、臨溝、臨路隨意傾倒的方式仍值得關注，尤其在實現畜禽糞便與人糞尿規范性管理措施之后，將是村落面源污染的主要源頭。endprint

3 外源主要污染物重金屬污染源分析

于橋水庫匯流面積近80%在河北省遵化市境內，該區域有豐富的礦產資源，包括鐵、金、錳、鉻、鋁、鋅等金屬礦物和白云巖建筑材料等[13]。近年來，黎河、沙河、淋河中上游鐵礦開采業急速發展，沿河開采加工鐵礦石的場點星羅棋布。據不完全調查統計，僅黎河上游主河道兩側200m范圍內就有鐵礦石開采及鐵選加工廠多達70余家，其中黎河主河道隧洞出口至河北省遵化市黎河橋20km的區域內就有35家鐵選加工廠。沙河從北嶺河的堡子店至塔頭村的一條支流上就有15家鐵選礦廠；淋河主河道興隆縣境內從頭撥子村到七撥子村有11家大型鐵選礦廠；薊縣境內共有13家選礦廠[14]。鐵礦石的大量開采不僅威脅河堤安全，由于部分鐵選礦廠生產方式粗放，生產工藝簡單，大量選礦廢水未經處理即排放入河，使河道中鐵錳含量大量增加，對于橋水庫水源造成污染。同時，選礦廠的尾礦大量堆積在河道兩岸，在雨季隨著徑流的增加，大量重金屬污染物將會隨徑流一同進入于橋水庫，污染水庫水體。2004年調查統計結果顯示，遵化市排污企業有207家，主要排污單位有遵化化肥廠、建明化肥廠、平安城造紙廠等，工業污水年排放量1 857萬t，生活污水年排放量1 308萬t[15]。

4 污染控制與環境保護對策

4.1 加強農村生活污染治理 加大對該區域內村鎮，尤其是鄰近河道的村莊的環境治理力度。建立農村生產、生活垃圾處理設施和場所。在人口集中的村鎮建立小型污水處理站，力求將農村生活污水和生產廢水處理達標后排放。對農村人畜糞便和生活垃圾盡量做無害化處理，將生活垃圾采用分散收集、統一處置的方法，清運至垃圾處置場，避免垃圾圍村造成的污染。

對于畜禽養殖中產生的畜禽糞便，雨季應避免露天堆放，盡量集中處置。通過有機肥還田的方式降低因堆置產生的污染，同時改善土壤結構，增加土壤肥力。推廣新型的畜禽糞便堆肥技術，將畜禽糞便制成有機肥料，變廢物為資源，提高糞便中養分的利用效率，即避免了環境污染，又可以增加經濟收入。

4.2 控制農業面源污染 大力發展生態農業，對農業生產進行無公害化扶持和補貼。推廣測土配方施肥，引導農民采用合理的施肥和灌溉方式，根據實際需要選擇肥料和施用量，減少農藥、化肥的施用量和流失量，最大限度的減少因過量施肥導致的農業面源污染，同時還能有效的避免資源浪費。采取工程措施，增加河岸綠化林帶，形成防護隔離帶，既防止溝岸侵蝕，減輕于橋水庫上游河道兩岸的水土流失，又能攔截阻擋沿岸農田徑流和村落的污水、垃圾。

4.3 加強中上游鐵礦加工業管理 加強對于橋水庫匯水區內鐵礦開采和選礦加工場點的監管和治理力度，取締非法建設的小型選礦廠，嚴格控制鐵礦石的開采點數量，對亂采亂挖及隨意傾倒等現象給予嚴厲處罰；限定河道兩側200m范圍內不得堆放尾礦礦渣，露天堆放場應使用覆蓋材料遮蓋，避免揚塵以及降雨沖刷。對于選礦廠尾水中重金屬濃度較高等問題，通過提高尾水處理工藝，嚴格執行排放標準，降低尾水排放對入庫河流造成的污染。盡快尋找礦渣再利用途徑，消除潛在污染。

參考文獻

[1]高潔.我國3億人飲水不安全1.9億人喝有害物質超標的水給水排水[J].中華養生保健，2005（2）.

[2]陳福貴，趙翠霞，王立林等.于橋水庫富營養化成因分析[J].水科學與工程技術，2008（5）： 56-58.

[3]黃燕菊.天津薊縣于橋水庫水環境治理研究與對策[J].海河水利，2010.

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[8]Novotny V，Wang Xiaoyan，Englande A J，et al.Comparative assessment of Pollution by the Use of industrial agricultural fertilizers in four rapidly developing Asian Countries[J].Environment，Developments，and Sustainability，2009，12（4）：491-509.

[9]Wang S H，Huggins D G，Frees L，et al.An integrated modeling approach to total watershed management： water quality and watershed assessment of Cheney Reservoir，Kansas，USA[J].Water，Air & Soil Polution，2005，164（1-4）：1-19.

[10]張宇龍，王啟山，賀蘭畹，等.于橋水庫周圍農村環境污染綜合治理模式探討[J].海河水利，2005（2）： 28-32.

[11]白明剛，馬長海.河北省畜禽糞尿污染現狀分析及對策[J].廣東農業科學，2010 （2）： 161-164.

[12]王小燕.非點源污染過程機理與控制管理——以北京密云水庫流域為例[M].北京：科學出版社，2011.

[13]胡曉芳.于橋水庫水源地重金屬污染研究[C].中國環境科學學會學術年會論文集，2012： 2685-2688.

[14]李玉英.于橋水庫污染源分析及控制對策[J].現代水務，2011（4）： 4-7.

[15]王立林，王鴻雁，杜玉鳳.于橋水庫水環境質量現狀評價及趨勢分析[J].海河水利，2007（3）： 18-20. （責編：張宏民）endprint

3 外源主要污染物重金屬污染源分析

于橋水庫匯流面積近80%在河北省遵化市境內，該區域有豐富的礦產資源，包括鐵、金、錳、鉻、鋁、鋅等金屬礦物和白云巖建筑材料等[13]。近年來，黎河、沙河、淋河中上游鐵礦開采業急速發展，沿河開采加工鐵礦石的場點星羅棋布。據不完全調查統計，僅黎河上游主河道兩側200m范圍內就有鐵礦石開采及鐵選加工廠多達70余家，其中黎河主河道隧洞出口至河北省遵化市黎河橋20km的區域內就有35家鐵選加工廠。沙河從北嶺河的堡子店至塔頭村的一條支流上就有15家鐵選礦廠；淋河主河道興隆縣境內從頭撥子村到七撥子村有11家大型鐵選礦廠；薊縣境內共有13家選礦廠[14]。鐵礦石的大量開采不僅威脅河堤安全，由于部分鐵選礦廠生產方式粗放，生產工藝簡單，大量選礦廢水未經處理即排放入河，使河道中鐵錳含量大量增加，對于橋水庫水源造成污染。同時，選礦廠的尾礦大量堆積在河道兩岸，在雨季隨著徑流的增加，大量重金屬污染物將會隨徑流一同進入于橋水庫，污染水庫水體。2004年調查統計結果顯示，遵化市排污企業有207家，主要排污單位有遵化化肥廠、建明化肥廠、平安城造紙廠等，工業污水年排放量1 857萬t，生活污水年排放量1 308萬t[15]。

4 污染控制與環境保護對策

4.1 加強農村生活污染治理 加大對該區域內村鎮，尤其是鄰近河道的村莊的環境治理力度。建立農村生產、生活垃圾處理設施和場所。在人口集中的村鎮建立小型污水處理站，力求將農村生活污水和生產廢水處理達標后排放。對農村人畜糞便和生活垃圾盡量做無害化處理，將生活垃圾采用分散收集、統一處置的方法，清運至垃圾處置場，避免垃圾圍村造成的污染。

對于畜禽養殖中產生的畜禽糞便，雨季應避免露天堆放，盡量集中處置。通過有機肥還田的方式降低因堆置產生的污染，同時改善土壤結構，增加土壤肥力。推廣新型的畜禽糞便堆肥技術，將畜禽糞便制成有機肥料，變廢物為資源，提高糞便中養分的利用效率，即避免了環境污染，又可以增加經濟收入。

4.2 控制農業面源污染 大力發展生態農業，對農業生產進行無公害化扶持和補貼。推廣測土配方施肥，引導農民采用合理的施肥和灌溉方式，根據實際需要選擇肥料和施用量，減少農藥、化肥的施用量和流失量，最大限度的減少因過量施肥導致的農業面源污染，同時還能有效的避免資源浪費。采取工程措施，增加河岸綠化林帶，形成防護隔離帶，既防止溝岸侵蝕，減輕于橋水庫上游河道兩岸的水土流失，又能攔截阻擋沿岸農田徑流和村落的污水、垃圾。

4.3 加強中上游鐵礦加工業管理 加強對于橋水庫匯水區內鐵礦開采和選礦加工場點的監管和治理力度，取締非法建設的小型選礦廠，嚴格控制鐵礦石的開采點數量，對亂采亂挖及隨意傾倒等現象給予嚴厲處罰；限定河道兩側200m范圍內不得堆放尾礦礦渣，露天堆放場應使用覆蓋材料遮蓋，避免揚塵以及降雨沖刷。對于選礦廠尾水中重金屬濃度較高等問題，通過提高尾水處理工藝，嚴格執行排放標準，降低尾水排放對入庫河流造成的污染。盡快尋找礦渣再利用途徑，消除潛在污染。

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[15]王立林，王鴻雁，杜玉鳳.于橋水庫水環境質量現狀評價及趨勢分析[J].海河水利，2007（3）： 18-20. （責編：張宏民）endprint

3 外源主要污染物重金屬污染源分析

于橋水庫匯流面積近80%在河北省遵化市境內，該區域有豐富的礦產資源，包括鐵、金、錳、鉻、鋁、鋅等金屬礦物和白云巖建筑材料等[13]。近年來，黎河、沙河、淋河中上游鐵礦開采業急速發展，沿河開采加工鐵礦石的場點星羅棋布。據不完全調查統計，僅黎河上游主河道兩側200m范圍內就有鐵礦石開采及鐵選加工廠多達70余家，其中黎河主河道隧洞出口至河北省遵化市黎河橋20km的區域內就有35家鐵選加工廠。沙河從北嶺河的堡子店至塔頭村的一條支流上就有15家鐵選礦廠；淋河主河道興隆縣境內從頭撥子村到七撥子村有11家大型鐵選礦廠；薊縣境內共有13家選礦廠[14]。鐵礦石的大量開采不僅威脅河堤安全，由于部分鐵選礦廠生產方式粗放，生產工藝簡單，大量選礦廢水未經處理即排放入河，使河道中鐵錳含量大量增加，對于橋水庫水源造成污染。同時，選礦廠的尾礦大量堆積在河道兩岸，在雨季隨著徑流的增加，大量重金屬污染物將會隨徑流一同進入于橋水庫，污染水庫水體。2004年調查統計結果顯示，遵化市排污企業有207家，主要排污單位有遵化化肥廠、建明化肥廠、平安城造紙廠等，工業污水年排放量1 857萬t，生活污水年排放量1 308萬t[15]。

4 污染控制與環境保護對策

4.1 加強農村生活污染治理 加大對該區域內村鎮，尤其是鄰近河道的村莊的環境治理力度。建立農村生產、生活垃圾處理設施和場所。在人口集中的村鎮建立小型污水處理站，力求將農村生活污水和生產廢水處理達標后排放。對農村人畜糞便和生活垃圾盡量做無害化處理，將生活垃圾采用分散收集、統一處置的方法，清運至垃圾處置場，避免垃圾圍村造成的污染。

對于畜禽養殖中產生的畜禽糞便，雨季應避免露天堆放，盡量集中處置。通過有機肥還田的方式降低因堆置產生的污染，同時改善土壤結構，增加土壤肥力。推廣新型的畜禽糞便堆肥技術，將畜禽糞便制成有機肥料，變廢物為資源，提高糞便中養分的利用效率，即避免了環境污染，又可以增加經濟收入。

4.2 控制農業面源污染 大力發展生態農業，對農業生產進行無公害化扶持和補貼。推廣測土配方施肥，引導農民采用合理的施肥和灌溉方式，根據實際需要選擇肥料和施用量，減少農藥、化肥的施用量和流失量，最大限度的減少因過量施肥導致的農業面源污染，同時還能有效的避免資源浪費。采取工程措施，增加河岸綠化林帶，形成防護隔離帶，既防止溝岸侵蝕，減輕于橋水庫上游河道兩岸的水土流失，又能攔截阻擋沿岸農田徑流和村落的污水、垃圾。

4.3 加強中上游鐵礦加工業管理 加強對于橋水庫匯水區內鐵礦開采和選礦加工場點的監管和治理力度，取締非法建設的小型選礦廠，嚴格控制鐵礦石的開采點數量，對亂采亂挖及隨意傾倒等現象給予嚴厲處罰；限定河道兩側200m范圍內不得堆放尾礦礦渣，露天堆放場應使用覆蓋材料遮蓋，避免揚塵以及降雨沖刷。對于選礦廠尾水中重金屬濃度較高等問題，通過提高尾水處理工藝，嚴格執行排放標準，降低尾水排放對入庫河流造成的污染。盡快尋找礦渣再利用途徑，消除潛在污染。

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[15]王立林，王鴻雁，杜玉鳳.于橋水庫水環境質量現狀評價及趨勢分析[J].海河水利，2007（3）： 18-20. （責編：張宏民）endprint