松花江重金屬污染時空演變狀況及防治措施研究

金毅　池久威　孫興濱

摘要 概述了松花江重金屬污染的特點，著重從江水重金屬污染的時空變化角度進行了闡述。同時也對于重金屬污染來源進行了總體上的分析，并提出了相應的綜合防治措施。

關鍵詞 松花江；重金屬；時空演變；防治措施

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）03-00847-02

Abstract The characteristics of heavy metal pollution in the Songhua River were elaborated，focusing on heavy metal pollution of the river from the perspective of spatial and temporal variations.The sources of heavy metal pollution were analyzed in general，and the corresponding integrated control measures were put forward.

Key words Songhua River；Heavy metals； Spatial and temporal variations； Control measures

松花江流域位于我國的東北部，是我國目前第三大江河，其流經吉林省與黑龍江省兩地，于同江市匯入中俄界河——黑龍江。同時松花江所流經的松嫩平原和三江平原也是我國目前主要的商品糧基地。松花江從每年11月中旬開始結冰，大概有5個月左右的冰封期，冰封期內會導致江水流速緩慢，微生物數量減少，含氧量降低等。由于松花江受大氣降水與融雪等影響較為明顯，導致年內的徑流量變化較大。

1 松花江重金屬環境污染的特點

在松花江的歷史上曾發生過嚴重的重金屬污染。20世紀70年代時，松花江發生過嚴重的汞污染毒性效應[1]。

由于松花江流域存在著較長的冰封期，同時江水溫度也很低。進而使得松花江內的一些重金屬元素在微生物作用下可轉化為具有更大毒性的金屬有機化合物。但是也由于松花江江水溫度較低，其中的微生物含量非常低，所以其重金屬甲基化的速度也很緩慢。

由于松花江流經東北黑土地，大量的腐殖質隨之進入江水中，使腐殖質含量升高。同時也使得腐殖質在松花江水中長距離遷移。松花江江水內的重金屬與水中腐殖質相結合，導致重金屬遷移距離增加，甚至使得部分重金屬可以因此遷移幾千公里。

松花江江水內的生物體也對重金屬具有明顯的富集作用。由于江水中的重金屬可經由多種渠道進入人體，但同時這一過程也較為緩慢。因此，松花江重金屬對人體的積累性危害影響一般是慢性的[2]。

松花江流域是我國最重要的商品糧生產基地之一，因此存在著大量的農業面源污染[3]。由于現代農業生產中不斷加大化肥使用量，同時在鄉鎮和農村中，生活垃圾污染和鄉鎮企業的污染排放也不斷地增加，這就在一定程度上加大了流域的重金屬污染量。

2 松花江重金屬污染時空變化狀況

2.1 松花江重金屬污染時間變化狀況

松花江目前是我國東北部的重要水系之一，同時由于歷史原因水體曾一度被嚴重污染[4]。特別是由于松花江流經吉林市、長春市、哈爾濱市和佳木斯市等重要城市，而這些城市大多是國家重要的石油、化工、冶金、機器制造等行業的工業城市。隨之往后的大慶和松源等石油化工城市也在流域內相繼建立。雖然松花江流域的工業企業對國家的經濟發展做出了重大貢獻，但同時也造成了對松花江水體環境的破壞，特別是包括重金屬在內的水體環境污染。

目前松花江水體中的重金屬污染主要來源于兩大類，一是自然作用形成的重金屬貢獻；二是人為活動造成，包括點源與面源形成的重金屬污染。

松花江重金屬從重度污染演變為微污染分為4個階段，分別是重金屬的重度污染階段、重金屬的污染治理階段、重金屬的污染減輕階段和重金屬的微污染階段。松花江是我國河流中重金屬從重度污染轉為微污染的典型。

首先，20世紀60年代和70年代，屬于重金屬污染重度階段。松花江流域城市污水處理廠在這一階段并沒有建立，企業廢水包括含重金屬的廢水大多是直接排放。這就造成松花江重金屬重度污染。其中第二松花江產生的汞污染造成的沿江部分漁民的水俁病污染危害曾給中國環境污染歷史寫下了沉痛的一頁。

其次，20世紀80年代初，為重金屬污染治理階段。隨著我國環境保護意識的不斷增強，松花江的污染治理已提升到了國家層次上，水質中有毒有機污染物和重金屬對松花江的污染到了嚴重地步，并得到我國政府的重視。1982年起，我國政府首先從松花江最嚴重的汞污染著手開始進行綜合治理。政府投入大量的資金和技術對吉林化學工業公司的電石廠排汞工藝等相關工藝進行了徹底改造和升級，從而從源頭上將松花江上汞的最主要的工業污染源根治。與汞污染治理同時，松花江流域也開展了重金屬鉛、鎘、鉻和砷的治理。之后相繼開展了松花江有毒有機污染物的治理。在松花江重金屬污染治理階段，重金屬的污染防治也同時取得了明顯的成效。

再次，20世紀90年代，重金屬污染逐漸演變為輕度污染階段。松花江已全面開展了流域水質污染治理。松花江流域重點城市吉林市、長春市、哈爾濱市、齊齊哈爾市、大慶市和佳木斯市已先后建成了城市污水處理廠。松花江流域排重金屬污染物的企業加大了廢水中重金屬的減排力度。排入松花江的重金屬得到了控制，排入江水中的重金屬量大幅度下降。20世紀90年代松花江重金屬污染逐漸演變為輕度污染。

最后，進入21世紀，重金屬演變為微污染階段。“十五” 和“十一五”期間國家加大了松花江的污染防治。在黨中央的關懷下，在各級政府的努力下，通過節能減排和清潔生產，松花江水質污染狀況已有很大好轉。松花江重金屬經過多年治理，已由重污染、輕度污染演變為“十一五”的微污染。與國家水質標準比較，松花江重點監測斷面水質中汞、鉛、鎘、鉻和砷這5項典型重金屬的污染狀況多數是處于Ⅰ類水質。

2.2 松花江重金屬污染季節變化狀況

松花江流域每年有將近5個月的冰封期，冰層的覆蓋決定了冰封期松花江在流量、污染物降解規律、有機物的污染方面具有明顯的特征。冰封期對水體中污染物稀釋能力小，尤其使有機污染物濃度相對增高很多。同時松花江是典型的北方寒冷地區河流，冰封期和枯水期大致同步，這也更降低了對污染物的稀釋能力。水中溶解氧量對有機物的生化分解作用有很大影響。冰封期松花江水溫低，不易于有機污染物的微生物降解。在冬季，一般的污水處理廠處理效率較低，這是由于溫度對工業生產后進入污水處理廠的廢水的處理效果，特別是應用生物氧化法處理廢水具有一定的影響。

重金屬污染在冰封期以點源為主，由于冰封期主要是處于冬季農閑時間，而松花江流域的面源污染也主要是由于農用化肥大量使用的地表流失通過地表徑流進入各支流，均造成了重金屬污染。所以，冰封期水環境重金屬的污染以點源為主，明水期是點源與面源同時存在。

2.3 松花江重金屬污染空間變化狀況

松花江水體重金屬污染程度的空間演變歷程主要是松花江上游江段、中游江段和下游江段各重點研究江段重金屬的污染程度的變化情況。沉積物是水環境的基本組成部分，它既能為河流中的各種生物提供營養物質，同時又是有毒有害物質的儲蓄庫[5]。松花江上游主要是指吉林省境內的第二松花江江段，松花江中游具有代表性的江段是哈爾濱江段，佳木斯市江段至三江口江段是松花江的整個下游地區。

張鳳英等對松花江沉積物中Pb、As、Cr分布（采樣時間為2005 年4 月）的研究表明[6]，As總體來看，沉積物中含量的變化幅度不大。Cr在松花江上游江段沉積物中含量明顯偏多，松花江中下游江段沉積物中含量較低。Pb在上游葦沙河江段含量較高，同時板廟河到哈達灣一段，流經吉林市，沉積物中含量也明顯變高，其他江段含量較低同時比較穩定。總體來看，重金屬水環境質量較好，但是，仍然存在個別點位的個別重金屬略有超標現象。

3 松花江流域重金屬污染來源分析

3.1 不合理的工業布局及粗放型的經濟增長模式

東北地區的老工業基地長期以來形成了不合理的工業布局，結構性污染突出。化工、石化、造紙等重污染企業大都集中在松花江上游，已形成潛在的污染事故風險源。松花江流域是以重化工為主的工業結構，煤炭、石油等資源開發強度大，利用效率較低，污染排放強度高，多年來一直是粗放型的經濟增長模式，缺乏流域重點污染行業有效的污染預防機制。松花江流域重金屬污染就是化工、石化等重化工企業污染排放的產物。

3.2 老工業基地工業污染源治理水平低

目前松花江流域內所產生的工業廢水排放量，大概為全流域內廢水總量的40%，并且呈日益增加的發展趨勢。石油化工、化工、制藥、制造、造紙等行業是區域內的主導產業，也是污染嚴重的行業，這些行業里多是有幾十年歷史的國有大中型企業，設備陳舊，工藝落后，原材料及水資源利用率低，并且排放的污染物中有部分重金屬污染物。松花江流域的重金屬污染治理設施欠帳多，歷史包袱沉重，“九五”以前大部分企業難以實現穩定的達標排放。而且包括重金屬在內的污染應急設施缺乏，容易發生水污染事故。

3.3 松花江流域城市污水處理率曾經很低

“九五”以前，松花江流域內污水處理設施建設嚴重滯后[7]。“九五”以前全流域建成的城市污水處理廠不足，實際日處理量僅幾十萬噸，全流域城市污水處理率不到10%，城市污水中的重金屬得不到有效去除。哈爾濱、長春、大慶、牡丹江等大部分人口50萬以上的大城市污水處理率不到20%。大量未經處理的城市污水直接排入河流，曾經成為松花江流域水污染的重要來源。同時也加重了松花江重金屬的污染負荷。

3.4 流域生態環境破壞、面源污染嚴重

松花江流域在為國家做出重大貢獻的同時也使流域內的生態環境遭到破壞[8]。吉林和黑龍江兩省的濕地面積曾大幅度減少；大小興安嶺森林資源枯竭十分嚴重；松花江流域黑土地水土流失嚴重；草原“三化”現象日趨突出。這些生態環境的破壞，已給松花江水質帶來面源污染影響。同時，松花江流域中下游是國家商品糧基地，化肥年施用量高于全國平均水平和世界平均水平。松花江流域內農藥的使用量也較多。化肥和農藥中含有一定量重金屬，地表徑流使化肥中的重金屬匯入支流并進入松花江，增加了流域水中重金屬的污染。

3.5 流域環境監測和環保執法監管能力不足

松花江環境監測、環境污染預警能力一直比較薄弱。水質重金屬監測儀器相對較落后，仍停留在20世紀90年代水平。松花江污染應急處置和環境執法能力有些地區仍存在不足。環境保護執法監管能力不足，松花江流域的環境監管能力需要加強。

4 松花江重金屬污染的防治措施與建議

4.1 加快產業格局調整，全面推進綠色工業發展

根據我國制定的產業格局調整的相關戰略部署，加快調整松花江流域的產業格局，淘汰落后產業，對部分產業進行技術革新和升級改造，特別是對于化工、礦山等會產生重金屬污染的企業推進清潔生產，對流域內現有的涉重企業要加大監管力度，督促和協助企業進行清潔生產技術革新和設備改造。同時，提高相關行業的準入原則，對于新建或改造企業，要嚴把技術關。

4.2 建立完善的監測體系，同時深入科學地調查了解重金屬污染情況

加強對松花江流域內重金屬的監測力度，設立多層次的監測網絡，對流域內的重點干流和支流增加監測密度與監測力度，特別是有重金屬污染源的企業和城市。建立信息化監測網絡，實行全流域實時化管理，逐步建立在線監測模式，將相關資訊反饋給有關部門進行數據分析。在對松花江水體進行監測的同時也需要對其他地表水、地下水和土壤等易被重金屬污染的區域進行定點監測，采取適當措施減少其對松花江水體重金屬的貢獻量。

4.3 保護流域內生態環境，減少面源污染

保護和恢復松花江流域內的生態環境，減少水土流失，盡可能地減少對江水水土的污染和江水中腐殖質的含量。恢復生態機能，增強森林和土壤的凈化與吸收能力。推廣綠色有機農業，減少在農業生產中的化肥與農藥的使用，進而減少松花江流域內重金屬的面源污染問題。

4.4 加大對松花江流域重金屬的研究與治理力度

針對松花江流域現有的重金屬污染情況與其污染特性，提供整套的預防辦法及其具有針對性的治理措施，特別是對于冬季江水冰封期內的污染狀況建立特殊的環境治理模式。改進城市污水和工業廢水的相關處理設備，增強冬季對其內重金屬污染的處理能力。

4.5 建立健全環境保護法規，加大對重金屬污染企業的管理

通過建立和完善有關松花江重金屬污染的相關法律法規，規范流域內排污企業的責任，做到誰污染誰治理。加強執法部門的管理，有法必依，有責必究。同時也培養涉重企業的責任意識，有效地控制重金屬污染事件的發生。

參考文獻

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[3] 岳勇，程紅光，楊勝天，等.松花江流域非點源污染負荷估算與評價[J].地理科學，2007，27（2）：231-236.

[4] 劉永懋，王稔華，翟平陽.中國松花江甲基汞污染防治與標準研究[M].北京：科學出版社，1998.

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[8] 李剛，劉丹丹.黑龍江省松花江流域生態環境保護規劃研究[J].環境科學與管理，2006，31（2）：89-90.