大伙房水庫水質狀況及污染風險評估

孫佳妮，王 晗，劉 茜，劉 雅，關 屏

(1.遼寧省生態環境監測中心，遼寧 沈陽 110161；2.沈陽恒源偉業環境檢測服務有限公司，遼寧 沈陽 110014)

大伙房水庫為遼寧省最重要生活飲用水水源地[1]。水庫位于遼寧省撫順市，是1座集供水、發電、農田灌溉、防洪、養魚等綜合型水利工程[2]。水庫位于撫順市境內的渾河中上游區域，總庫容21.87億m3，控制流域總面積5487km2，目前為遼寧省除本溪、丹東以外的12個城市提供生活和生產用水，截至2019年累計供水突破50億m3。隨著社會的不斷發展，大伙房水庫內的水質狀況會對人們的用水安全產生一定的影響[3]。

大伙房水庫所在的位置礦產資源也相對豐富，包含鐵礦、銅礦和鉛鋅礦等，由于長期礦山開采，導致重金屬污染較為突出。尾礦庫是企業生產過程中堆存金屬廢棄物的重要場所，具有較高勢能，存在很大的安全隱患，一旦失事潰壩，容易造成不可逆轉的污染事故。尾礦中的重金屬造成土壤污染，影響土壤中的植被;尾礦中的重金屬也會滲漏到各類水體中，不僅造成水體重金屬污染，還可產生生物毒性效應，對水庫水質安全造成嚴重威脅。因此，為加大大伙房水庫的飲用水水源地保護力度，對水庫水體的水質狀況及污染來源進行分析識別，將對大伙房水庫的水體保護規劃提供支撐依據[4]。

1 水庫水質總體狀況

“十三五”期間，大伙房庫區內水質保持穩定，按照GB 3838—2002《地表水環境質量標準》，將其中21個基本項目進行指標評定，各年度水質均符合功能區標準。均為中營養，綜合營養狀態指數在39.4～44.0之間波動。大伙房總氮濃度變化如圖1所示，對總氮指標單獨評價，大伙房庫區各年度均為劣Ⅴ類水質，超Ⅱ類水功能區標準2.7～4.4倍。特別是2020年，總氮濃度不降反升，應及時引起關注。

圖1 2015—2020年大伙房總氮濃度變化趨勢

2 大伙房總氮污染的主要來源

2.1 入庫河流污染

渾河大伙房主要包括大伙房水庫及渾河上游、社河和蘇子河3條主要入庫支流[5]。2015—2020年，大伙房水庫的3條入庫河流渾河清原段、蘇子河和社河各年度均符合地表水Ⅱ類水質標準。但3條入庫河流總氮污染均較為嚴重，濃度遠超地表水Ⅱ類標準，均為劣Ⅴ類水質，其中，渾河清原段總氮濃度最高。2020年，3條入庫河流中，渾河清原段和蘇子河總氮濃度均明顯上升，與大伙房庫區總氮濃度變化趨勢一致。可見，入庫河流為大伙房水庫總氮污染的主要來源之一。此外，從年均流量來看，渾河清原段和蘇子河流量較為接近，社河流量最小，渾河清原段是3條入庫河流中對大伙房水庫總氮污染貢獻最大的河流。

2.2 生活污水排放及農業面源污染

大伙房及入庫河流總氮污染物各月濃度變化如圖2所示。大伙房庫區多年月均總氮濃度變化與入庫河流總氮變化基本一致。3條入庫河流多年月均總氮濃度變化呈現一定的季節性變化特征，均是枯水期濃度高，豐水期濃度較低，尤以渾河清原段變化最為明顯，主要原因是冬季地表徑流補充較少，河流來水主要靠上游污水處理廠排水，故而枯水期總氮濃度較高；而豐水期較為充沛的降水補充地表徑流使豐水期總氮濃度下降；3條入庫河流6月總氮濃度均值均有小幅升高，推測主要原因是春耕后首輪地表徑流使農業面源污染匯入；3條入庫河流周邊均種植有大面積水稻，9月、10月農田退水后總氮濃度又有小幅度升高。說明生活污水排放及農業面源污染對大伙房水庫總氮污染存在一定影響。

圖2 2015—2020年大伙房及入庫河流總氮污染物各月濃度變化

3 大伙房水庫潛在污染物篩選與風險源識別

3.1 潛在污染物篩選與風險排序

采用美國環保局工業環境實驗室提出的化學物質的“潛在生態危害指數法”，對大伙房水庫飲用水源地中重金屬的潛在危害進行篩選。通過對水庫上游尾礦庫礦渣浸出液中檢出的重金屬污染物進行評估，確定了上游匯水區域重點控制污染物的優先控制清單為：氰化物(CN)、汞(Hg)、鎘(Cd)、砷(As)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鉻(Cr)和鋅(Zn)，其污染風險大小的順序為：氰化物>Hg>Cd>As>Cu>Pb>Ni>Cr>Zn。

3.2 風險源識別

3.2.1水庫上游礦產企業形成的點源污染

通過對大伙房水庫上游污染企業調查發現，主要污染源為礦山企業。有30多家礦山企業分布在撫順縣、清源縣和新賓，由于礦山的開采、礦物質的加工過程和尾礦庫廢渣的堆放

對大伙房水庫造成重金屬污染，特別是極端暴雨天氣、尾礦庫潰堤情況發生時，會導致其中的重金屬散失，隨著地表徑流，最終到達大伙房水庫中，對水庫造成總金屬污染。在這30家礦山企業中，礦產的類型包括：鐵礦26家、金礦3家、銅礦1家，15家分布在渾河清原段上游、9家分布在蘇子河、6家分布在社河上游。其中重點關注大伙房水庫入庫口十幾公里處的紅透山銅業公司和王家大溝金礦，其生產規模、尾礦存量均較大。紅透山銅礦尾礦庫建于山腰，山腳下即為渾河主干道，環境風險問題突出；王家大溝尾礦庫位于渾河干道隔一山嶺，風險較小，但鑒于氰化物毒性大，也是需重點關注的區域。

3.2.2農業種植、禽畜養殖及農村生活污水所形成的面源污染

農業種植是面源污染風險來源之一，經過實地考察，大伙房水庫水體流經耕地種植地區，受到施肥時間及降水影響易誘發化肥流失污染風險。其中古樓、北雜木、永陵等地區存在較大的種植區域，其污染物流失會較嚴重。

禽畜養殖及農村生活污水是面源污染風險的另一主要來源，大伙房水庫入庫口存在禽畜養殖場，其排放的污染物會造成水庫水質中糞大腸菌群、五日生化需氧量、氨氮、總氮和總磷等指標的升高。農村生活污水主要污染來源是人體排泄物和生活用水，其排放的污染物會造成水庫水質中氮、磷含量的升高。

4 大伙房水庫污染風險評估

4.1 點源污染風險評估

點源風險的評估主要考慮礦業企業風險源風險因素和環境因素。礦業企業風險源風險因素包括風險源的毒性和風險源的數量，環境因素包括當地的水文氣象條件和流域環境狀況等。其中，礦業企業風險源風險因素包含3個方面：①風險源的毒性；②風險源的數量；③尾礦的產生量。環境因素包括當地的水文氣象條件和流域環境狀況等，水文氣象因素主要考慮洪水和降雨量。使用層次分析法來確定評價指標間的相對重要性次序后，對位于撫順縣、清源縣和新賓的30多家礦山企業進行風險源進行風險評估，風險等級Ⅲ級的重度風險源企業有8家，風險等級Ⅱ級的中度風險源企業17家，風險等級Ⅰ級的輕度風險源企業5家。

4.2 面源污染風險評估

為快速、準確地在大伙房水庫匯水流域內劃分出不同污染風險程度的地域單元，為農業面源污染控制提供工作目標區域，在ArcGIS軟件spatial analyst模塊支持下，應用USLE方程對農業非點源污染影響因素進行綜合分析發現，農業面源污染風險主要受氣候、地形、水文條件和土地利用等方面影響。一級高風險區域是農業非點源污染風險最大的區域，在主河道兩側，主要有耕地和畜禽養殖廠等；二級風險區域是較易發生農業非點源污染的區域，主要分布于支流河道兩側，主要土地類型是果園、草地和苗圃等；三級風險區域發生農業非點源污染風險比較小，主要以林地為主。

5 結論及建議

(1)“十三五”期間大伙房水庫水質狀況良好，水體中總氮超標較為嚴重，超Ⅱ類水功能區標準2.7～4.4倍。造成總氮污染來源其一是入庫河流的匯入，其二是生活污水排放及農業面源污染。

(2)大伙房水庫重金屬潛在污染物為氰化物、汞、鎘、砷、銅、鎳、鉛、鉻和鋅;造成污染來源主要有水庫上游礦產企業形成的點源污染、農業種植、禽畜養殖及農村生活污水所形成的面源污染。

(3)加強大伙房水庫日常管理和污染治理工作，相關部門應采取有效措施和技術，保護水庫水源，對提高水庫水質，提升居民用水質量，改善水庫生態環境具有很大的現實意義。

(4)本文未對大伙房水庫流域內造成的污染提出應對措施，存在不足之處，在后續研究中還需深入研究流域內污染物調控措施及技術。