汤旺河流域水污染成因及防治对策的初步研究

1汤旺河流域水污染成因及防治对策的初步研究进入二十一世纪，我国面临人口、资源、环境、和经济发展四大问题，其核心是经济发展问题，但经济发展必须建立在人口素质的提高、资源的合理配置以及生态环境的改善和提高之上。随着我国经济状况的好转、人民生活水平的提高和现代精神文明的建设，对生态质量的要求越来越高。特别是可持续发展战略的实施，治理水生态环境已经成为首要问题。笔者就松花江水系的汤旺河流域水污染成因及防治对策进行了初步研究，和广大同行共同探讨。一、流域概况汤旺河流域位于黑龙江省东北部小兴安岭腹地,介于松花江和黑龙江两大水系之间。地理位置为:北纬46°36′—49°6′，东经128°8′—129°55′，全境属温带大陆性季风气候，春季较晚多风，易干旱，夏季湿热，雨量充沛，秋季低温早霜，冬季寒冷漫长。小兴安岭山地北高南低，海拔多在200—600米之间。最高峰为南境大青山，海拔1203米。汤旺河是我省十大主要江河之一。全长506km，干流长468km，其中：在我市境内长402km，汤源县境内长66km。流域平均宽度66.3km2，最大宽度169.0km2。流域总面积20838km2，其中：山岗地面积12351km2，占59%；坡地面积7568km2，占36%；平洼地面积919km2，占5%。汤旺河共汇集大小支流611条，其中：集水面积1000km2以上的有西南岔河、伊春河、大丰河、五道库河、双子河5条河流。汤旺河流域多年平均年降雨量为600mm，多年平均年径流深为300mm，其支流西南岔河上游地区年径流深较大，达350mm。汤旺河流经伊春市和汤原县，伊春市是我国重点林区之一，林业用地占总面积的84%，主要树种有红松、云杉、冷杉、等100多种，是构成森林生态环境的主体。除森林以外还有丰富的野生动植物资源。据统计有兽类5个目14个科27个属44个种；2有鸟类17个目42个科220个种和亚种；有经济价值的野生植物110个科330个种，其中药用植物有95科319种，此外还有大量的山果、野菜等。总之，可以说伊春市是由森林、河流、草甸、沼泽、野生动植物等组成的一个巨大的森林生态系统。汤旺河下游的汤原县全境分布暗棕壤、白浆土等7个土类。全县土地面积607万亩，其中耕地面积145万亩，林业用地面积116万亩，境内野生动物20余种，野生植物、中草药资源比较丰富，品种繁多。二、水资源及污染现状1、水资源及利用现状汤旺河流域伊春市境内水资源总量为68.64亿m3，其中：地表水资源总量55.2亿m3，占全流域水资源总量的78%，地下水资源总量为13.44亿m3（不包括深层地下水），占水资源总量的19%。伊春市城区人均年占有水量为8332m3，平均每亩耕地占有量为4791m3，均高于全国、全省平均水平。汤旺河流域地表水资源时空分布不均衡。由于其来源于大气降水，所以，与降水分布相一致。在地区分布上也是不均衡的，汤旺河西林以上流域和西南岔河带岭以上流域广大地区为多水区，地表水资源约占水资源总量的80%，其余东南部地区属少水区，地表水资源约占26%。流域地表水资源在年内分配也不均衡，年际变化差异大，年内近70%的径流集中在6—9月份，50%集中于7—8月份，年内最大、最小径流相差悬殊。流域内地下水较为丰富，由于工业生产和居民生活用水大多取自地下水，所以，现状用水属资源性缺水。伊春市是林业资源型城市，多年来一直以林业生产为主，农业耕地不多。汤旺河流域地表水资源开发利用总量仅为0.68亿m3其中：工业用水0.43亿m3，农业用水0.25亿m3。地表水资源开发利用率仅为1.2%,尚有大量的水资源可供开发利用。2、水资源污染状况3根据1998年对汤旺河干流5个断面及支流西南岔河河口、伊春河大铁桥端面进行了丰水期、平水期、枯水期、年平均值的监测统计结果看,汤旺河干流：1.新青、友好断面丰水期、平水期全年均超过V类水体，枯水期为V类水体，超过V类标准的污染物为高猛酸盐指数，新青断面丰水期生化需氧量、氨氮为V类；2.101断面丰水期、枯水期全年均超过V类，平水期为V类水体超过类标准的污染物为高锰酸钾指数，丰水期氨氮指数为V类；3.柳树河断面丰水期为超V类水体，平水期全年为V类水体，枯水期为Ⅳ类水体，超过Ⅳ类水体的为高锰酸盐指数、汞；4.晨明断面丰水期、平水期、全年为V类水体，枯水期为Ⅳ类水体，超过Ⅳ类污染物的为高锰酸盐指数、汞、氨氮。汤旺河支流：1.伊春河大铁桥断面平水期、枯水期全年均为Ⅳ类水体，丰水期为V类水体，超过Ⅳ类污染物为高猛酸盐指数、溶解氧、汞；伊春河支流除高猛酸盐指数个别支河超过Ⅳ类外，其余均为Ⅲ类，锰因地质因素超标，其它各项指标均可达Ⅱ类标准，是理想的规划水源地；2.西南岔河口断面平水期为Ⅳ类水体，丰水期为V类水体，枯水期、全年为超V类水体，超过V类的污染物为高锰酸盐指数、BOD、氨氮、汞，见表1。表11998年汤旺河各水期水质评价表质水期Ⅳ类水体长比例（%）Ⅴ类水体长比例（%）超Ⅴ类水体长比例（%）合计（%）枯水期26.167.36.6100丰水期26.173.9100平水期54.345.7100全年47.752.3100汤旺河流域共有大小支流、沟、溪611条，其中主要支流13条，现状条件下只有伊春河、西南岔河具有常规水质监测资料，2001年5月省水利勘测设计院对抗美河、红旗河、丰林河、友好河、伊春河、双子河、西南岔河、小西林河、大丰河、柳树河共10条河流支流口进行了监测。监测结果表明，汤旺河流域各支流也同干流一样，受地域因素影响，水体有机含4量高，各河流水体单项评价结果都超过Ⅳ类标准。西山水库坝址以上共设置了六个监测断面，选择了溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、凯氏氮、总磷、酚、氰、汞、砷、六价洛等10项为评价因子，单项评价结果均在Ⅰ级或Ⅱ级标准内，综合污染指数为0.161，属一级水体，水质尚佳，丰水期水质会更好。因此，水质完全可以满足西山水库供水、发电、灌溉等需要。三、水污染成因1、面源污染汤旺河流域地处小兴安岭腹地，森林覆盖率达70.3%。地面植被好，并存积大量动物死亡体。地带性土壤为暗棕壤、腐殖质厚度平均在40cm，有机质含量在6%—12%，经降水冲刷，腐殖质随地表径流进入水体，致使汤旺河高锰酸盐指数的背景值较高，经伊春市环保局研究，高猛酸盐指数在6.15—9.17MG/L之间，加之森林过量采伐，致使水土流失加剧，造成水体受到面源污染。据实测结果可以看出汤旺河水质高锰酸盐指数较高，大部分河段均在Ⅳ类以上。2、点源污染伊春市区工业废水和生活污水的排放对汤旺河的水体造成了点源污染。汤旺河流域有重点工业污染源14家，生产废水直接排入汤旺河干流的工业污染源有11家，行业结构为造纸、木材加工、冶金、建材及其他行业，主要有机废水来源于造纸厂的生产废水，、纤维板生产废水、黑色冶金的焦化废水。另外：受上游新青区及下游南岔区采金活动的影响，汤旺河干流水体含汞量严重超标。矿业废水排放量远超过2000万吨。以管道排入汤旺河干流的生活污水排污口共有3处，分别是伊春区生活污水排污口、五营区生活污水排污口、西林钢铁公司生活污水排污口，生活污水排放总量达800万吨。根据对11家重点工业污染源和3处城市排污口的水量、水质的监测资料表明，各排污口主要污染物为CODcr和NH3—N（见表2）。表2各排污口主要污染物5工业污染源小计汤胶排口友好板厂友好肉鸡西钢尾矿西钢总口西铅排口金山屯造纸浩良河水泥流量（m3/s）0．010．0470．020．180．130．0430．0460．020．4963NH3—N(mg/l)1．6481．641．211．81．233．4COD(mg/l)1441206．66176200431．1696．212374．75244652．78NH3—N排放量（万t/a）0．0000500．000590．000500．000910．0016400．0001630．0017230．0000760．0057COD（万t/a）0．004540．150160．011100．113530．176760．013050．346710．001510．8174流量（万t/a）31．54148．2263．07567．65409．97135．614663．071565．12工业污染源生活污染源合计浩良河化肥厂汤原乳品汤原纸业合计五营生活伊春生活西钢生活合计流量（m3/s）0．0230．0040．0950．61830．0040．190．036NH3—N(mg/l)250．7564．175356COD(mg/l)67．922447429686．6849222097．9NH3—N排放量（万t/a）0．0018130．00000880．0014980．0089770．00094610．020970．00068120．0225990.0316COD（万t/a）0.0049250.0028261.420672.245790.006200.131820.011110.149142.3949流量（万t/a）72.5312.61299.591949.8612.61599.18113.53725.332675.193、其它型式污染伊春市所辖15个区（局）中有11个区（局）沿干流分布，在河口处是汤原县，6这些区域城市给排水设施不完善，雨水、污水混排，居民生活排水除少部分通过管网排放外，大部分以散泼或渗井排入地下。粪便、垃圾、冬季的污冰等随意堆放，通过降水、融化、随地表径流进入水体，造成水体污染。受新青区、南岔区采金活动的影响，汤旺河水体重金属汞含量严重超标。我市工业废水和生活污水大部分未经任何处理（或处理后未达标）直接排入河道。1998年以来，汤旺河平均每年接纳废（污）水量为4685万吨。采金产生的污水远超过2000万吨。由于我市各区（局）分布零散，属卫星城镇，污染源沿汤旺河干流均匀分布，大约每30/里就有一个污染源。汤旺河干流主要污染工业企业是汤原造纸厂、金山屯造纸厂、友好木材加工厂、西林钢铁公司等企业。主要污染行业是造纸业、木材加工企业和黑色冶金业。另外，伊春区东升水源超采面积以达20km2,地下水位下降深度达到3.3m，对人类生存环境造成了很大的威胁，待西山水库建成后，东升水源可作为备用水源。由于经济的迅速发展，城镇规模的逐渐扩大，以及人口的不断增长，工业废水和生活污水产量的加大，污染物的排放总量还会增加，水体污染呈上升趋势，其污染特征仍将以有机污染为主。四、水污染治理对策汤旺河流域划分为两个一级功能区：汤旺河源头至上甘岭是源头水保护区，现状水质为超Ⅴ类，水质目标为Ⅱ类水，上甘岭至河口为开发利用区，现状水质为Ⅴ类，水质目标为Ⅳ—Ⅴ类不等（二级区划的排污控制区除外）。要达到水资源保护的目标，根据我市的实际情况，我们认为应该从改善水质和提高水资源利用率两方面考虑水资源可持续利用，做到逐步控制面源污染，消除点源污染。一要加大“天保工程”力度，科学合理制定森林采伐量，增加水土保持工程的投入，减少水土流失，使面源污染问题逐年减小；二要对新建、再建、扩建的工厂设置污水处理系统，对废（污）水排放不达标的生产单位，禁止投入生产和进行污水排放活动；三要实现雨水、污水分排，对居民生活污水要实行集中处理，统一排放。7对排污大户也应实行重点治理，如金山屯造纸厂等同类企业，应建立碱回收车间，化学浆车间和半化学浆车间，产生的黑液经蒸发浓缩后，送至碱回收喷射炉,有机物燃烧转化为热能予以回收等办法,并建立污水处理厂,对生产废水进行处理。建议对人造板生产厂家（如友好木材加工厂）应本着加快企业节水技术改造，提高水资源重复利用率的原则，推广新技术，实行废水清污分流，提高水循环使用率等措施。对伊春啤酒厂、西钢两家公司应推行清洁生产技术，严格控制资源消耗指标和污染物产生指标以减少生产废水对汤旺河水体的污染。加快城市污水处理厂的建设速度，在2010年以前应将伊春区和南岔区污水处理厂建成投产，加强污水资源化工作进程，在规划污水集中处理系统时，应同时规划污水回用工程，提高污水回用和水资源综合利用率。上述方法如能顺利按计划实施，预计到2010年，汤