洋瀾湖流域污染源調(diào)查與排污特征分析

熊亞蘭

(中南安全環(huán)境技術(shù)研究院股份有限公司，湖北 武漢 430071)

1 引言

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于河流和湖泊流域污染源調(diào)查分析的研究很多。李曉偉等[1]詳細(xì)分析了沙河及其支流存在的問題，對(duì)沙黎河匯流口至沙河水平口水環(huán)境提出綜合整治措施。師曉春[2]在鐵嶺市寇河流域水環(huán)境、水生態(tài)現(xiàn)狀和污染源調(diào)查的基礎(chǔ)上提出了污染治理和生態(tài)恢復(fù)對(duì)策。范寧寧等[3]分析梧桐河現(xiàn)狀水質(zhì)從上游到下游水體水質(zhì)從Ⅲ類過渡到Ⅴ類，分析得出梧桐河影響水環(huán)境質(zhì)量的因素是自然背景值較高、工業(yè)點(diǎn)源、生活污染源和農(nóng)業(yè)面源。章曉[4]通過對(duì)資江流域工業(yè)污染(以銻污染為例)、城鎮(zhèn)生活污水、養(yǎng)殖污染和農(nóng)業(yè)面源污染4個(gè)主要污染源進(jìn)行污染源調(diào)查和污染分析，從而提出治理資江流域污染的合理建議與對(duì)策。歐陽玲玲[5]針對(duì)仙女湖流域分宜段的水質(zhì)現(xiàn)狀及污染源，提出了相應(yīng)的治理對(duì)策。謝經(jīng)朝等[6]應(yīng)用排污系數(shù)法估算了漢豐湖流域農(nóng)村面源TN、TP污染物的貢獻(xiàn)量，并利用GIS空間分析法研究了其排放的空間分布特征。

本研究以鄂州洋瀾湖流域?yàn)槔瑢?duì)洋瀾湖流域內(nèi)各種污染源排放現(xiàn)狀、空間分布及排放特征開展研究工作，為加強(qiáng)洋瀾湖水生系統(tǒng)以及主要入湖河道綜合治理，科學(xué)制定洋瀾湖綜合整治方案提供決策依據(jù)，進(jìn)而提高洋瀾湖水環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)洋瀾湖水資源可持續(xù)利用，使洋瀾湖發(fā)揮最大限度的效益。

2 流域概況

洋瀾湖位于鄂州市鄂城區(qū)新廟鎮(zhèn)、鳳凰街、西山街、鼓樓街，為城中湖。因湖之南側(cè)曾建過一座“洋瀾寺”，故得名洋瀾湖。湖心坐標(biāo)為東經(jīng)114°53′14″、北緯30°23′19″。湖泊水面面積4.08 km2，湖泊匯水面積為43.2 km2。洋瀾湖為河間洼池湖泊，屬洋瀾湖水系。

近年來，洋瀾湖及其周邊地塊的開發(fā)建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，居住小區(qū)對(duì)洋瀾湖已呈圍繞態(tài)勢(shì)，洋瀾湖周邊地區(qū)已成為鄂州市商業(yè)居住、休閑的主要中心。洋瀾湖作為鄂州市的城市內(nèi)湖，其現(xiàn)狀水質(zhì)為V類水質(zhì)，達(dá)不到相應(yīng)的水環(huán)境功能區(qū)劃，水體富營(yíng)養(yǎng)化，主要超標(biāo)污染物為CODcr和總磷。

3 研究范圍

為了解流域內(nèi)水環(huán)境問題及污染排放情況，將洋瀾湖流域按照行政區(qū)域劃分為5個(gè)研究單元，分別為鳳凰街辦、古樓街辦、新廟鎮(zhèn)、西山街辦、澤林鎮(zhèn)(圖1)，重點(diǎn)針對(duì)流域內(nèi)各個(gè)研究單元的點(diǎn)源、面源和內(nèi)源污染等各種污染源排放現(xiàn)狀、空間分布及排放特征開展研究工作。

圖1 研究范圍示意

4 研究方法

居民生活污染源主要以流域范圍內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口數(shù)為基準(zhǔn)，采用產(chǎn)污系數(shù)法計(jì)算流域內(nèi)居民生活污水的產(chǎn)生量。農(nóng)業(yè)種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖污染采用產(chǎn)污系數(shù)法計(jì)算。

工業(yè)污染源參考鄂州市工業(yè)污染源環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，畜禽養(yǎng)殖污染源參考鄂州市農(nóng)業(yè)污染源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。底泥污染源釋放通量參照與洋瀾湖流域的水質(zhì)類似的室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，基于釋放通量和泥水接觸面積，計(jì)算得到污染源釋放負(fù)荷量。

城市徑流污染源采用以下公式計(jì)算：

W=R×C×A×10-6

(1)

R=D×P

(2)

式(1)、(2)中W—年負(fù)荷量，kg/a；R—年徑流量，mm/a；C—徑流污染物平均濃度，mg/L;A—集水區(qū)面積，m2。D—年降雨量，mm/a；P—徑流系數(shù)。

5 主要參數(shù)

5.1 產(chǎn)污系數(shù)

洋瀾湖位于湖北省鄂州市鄂城區(qū)，居民的生活污水產(chǎn)污系數(shù)參照《第一次全國(guó)污染源普查城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》中三區(qū) 2 類城市的對(duì)應(yīng)值。農(nóng)業(yè)污染源流失系數(shù)參照根據(jù)《第一次全國(guó)污染源普查——農(nóng)業(yè)污染源肥料流失系數(shù)手冊(cè)》。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)參照《第一次全國(guó)污染源普查——水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》。城市徑流污染源徑流系數(shù)結(jié)合洋瀾湖流域內(nèi)現(xiàn)有土地利用類型與降雨產(chǎn)流情況，確定綜合徑流系數(shù) 0.76。

5.2 入湖系數(shù)

結(jié)合《湖北省湖泊保護(hù)總體規(guī)劃》和《全國(guó)水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》，確定工業(yè)污染源入湖系數(shù)為0.8，城市徑流污染源入湖系數(shù)為0.3，由于洋瀾湖流域內(nèi)城鎮(zhèn)生活源排污口一般設(shè)在岸邊，可將入湖系數(shù)取1，農(nóng)業(yè)面源污水的入湖系數(shù)為0.2，畜禽養(yǎng)殖業(yè)的入湖系數(shù)為0.6，水產(chǎn)養(yǎng)殖入湖系數(shù)取0.8。

6 研究結(jié)果與分析

6.1 流域內(nèi)主要污染源分布及排放特征

洋瀾湖流域污染負(fù)荷主要來源于流域范圍內(nèi)的城市徑流污染、居民生活污染和底泥污染。城市徑流污染較嚴(yán)重的是鳳凰街辦。居民生活污染源主要集中在城鎮(zhèn)化程度較高、城鎮(zhèn)人口較多的鳳凰街辦、古樓街辦。農(nóng)業(yè)種植污染物排放量較大的是新廟鎮(zhèn)，水產(chǎn)養(yǎng)殖污染主要集中在新廟鎮(zhèn)和澤林鎮(zhèn)。

流域各類型污染源中 COD 負(fù)荷、氨氮負(fù)荷和總磷負(fù)荷入湖比例示意見圖2～4。

圖2 流域各類型污染源中 COD 負(fù)荷入湖比例示意

圖3 流域各類型污染源中氨氮負(fù)荷入湖比例示意

氨氮污染入湖量主要來源于底泥污染，占流域氨氮入湖總量的52%，其次是居民生活污染，占流域氨氮入湖總量的39%；城市徑流污染占流域氨氮入湖總量的7%；源于農(nóng)業(yè)種植污染對(duì)氨氮污染入湖量貢獻(xiàn)率很低為2%。

圖4 流域各類型污染源中總磷負(fù)荷入湖比例示意

總磷污染入湖量主要來源于底泥污染，對(duì)總磷污染入湖量的貢獻(xiàn)占46%，流域居民生活，占流域總磷入湖總量的37%；其次是城市徑流污染，占流域總磷入湖總量的15%，水產(chǎn)養(yǎng)殖污染和農(nóng)業(yè)種植污染對(duì)總磷貢獻(xiàn)極小，均為1%。

根據(jù)流域范圍內(nèi)不同控制單元各污染負(fù)荷排放量的貢獻(xiàn)排序，COD、氨氮和總磷污染排放量貢獻(xiàn)由大到小較大依次為鳳凰街辦、古樓街辦、新廟鎮(zhèn)、西山街辦、澤林鎮(zhèn)。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染排放貢獻(xiàn)比較見圖5～7。

圖5 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)COD污染排放量貢獻(xiàn)比較

根據(jù)以上結(jié)論，表明鳳凰街辦、古樓街辦這兩個(gè)控制單元是洋瀾湖流域主要排污單元，對(duì)洋瀾湖水質(zhì)有至關(guān)重要的影響，因此在洋瀾湖綜合治理過程中應(yīng)對(duì)這兩個(gè)主要排污單元進(jìn)行重點(diǎn)整治。

圖6 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氨氮污染排放貢獻(xiàn)比較

圖7 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)總磷污染排放貢獻(xiàn)比較

7 結(jié)論與建議

根據(jù)洋瀾湖流域污染源調(diào)查結(jié)果和流域內(nèi)水環(huán)境現(xiàn)狀及存在問題分析的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的污染防治措施。洋瀾湖流域污染負(fù)荷主要來源于流域范圍內(nèi)的城市徑流污染、居民生活污染和底泥污染。

(1)由于洋瀾湖流域城鎮(zhèn)化程度較高、建成區(qū)地面多為水泥地面，透水性差，產(chǎn)生的徑流污染嚴(yán)重，并且老城區(qū)管網(wǎng)不完善，大部分都是合流制雨污排放。因此應(yīng)加快雨污分流改造，完善污水收集管網(wǎng)系統(tǒng)，加強(qiáng)初期雨水的收集、處理和資源化利用，通過建設(shè)下沉式綠地、雨水花園、植草溝等“海綿體”，控制初期雨水徑流量。

(2)加快城區(qū)污水處理廠擴(kuò)容和配套管網(wǎng)的建設(shè)，提高污水處理廠的收集處理率，入湖排污口要進(jìn)行封堵、截污或改造管網(wǎng)納入污水處理廠等措施。

(3)科學(xué)確定疏浚范圍和疏浚深度，合理選擇底泥清淤季節(jié)，利用生態(tài)清淤方式清理底泥污染物，嚴(yán)防二次污染。加強(qiáng)清理城市水體沿岸積存垃圾，及時(shí)清除季節(jié)性落葉、水面漂浮物，嚴(yán)厲查處向河湖傾倒垃圾、污水等行為，通過湖泊植被修復(fù)、生態(tài)濕地、水生生物重建，改善水質(zhì)，減少底泥內(nèi)源污染釋放量。

(4)通過改變農(nóng)業(yè)種植方式和農(nóng)村環(huán)境綜合整治工程，推進(jìn)化肥農(nóng)藥減量增效工程，大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)改善新廟鎮(zhèn)控制單元內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染。加大力度拆除洋瀾湖主湖面圍網(wǎng)網(wǎng)箱養(yǎng)殖、推進(jìn)水產(chǎn)健康養(yǎng)殖示范，改善洋瀾湖水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。加強(qiáng)畜禽養(yǎng)殖區(qū)劃。做好流域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)、限養(yǎng)區(qū)、適養(yǎng)區(qū)的劃分、調(diào)整和管理，完善畜禽養(yǎng)殖分區(qū)管理制度[7]。