丹江口库区及上游COD和氨氮工业污染源解析

Seediscussions,stats,andauthorprofilesforthispublicationat:  in  ChangjiangLiuyuZiyuanYuHuanjing/ResourcesandEnvironmentintheYangtzeValley·April2014CITATIONS2READS604authors,including:Someoftheauthorsofthispublicationarealsoworkingontheserelatedprojects:DiffusiveprocessofSPAHsacrossthesediment-waterinterfaceinriverswhichreceivewastewaterastheirmanlysourcesViewprojecttheChinaPostdoctoralScienceFoundation2017M622782ViewprojectPeiLeiNanjingUniversity47PUBLICATIONS   61CITATIONS   SEEPROFILEHongZhangResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences90PUBLICATIONS   651CITATIONS   SEEPROFILEBoyaShanUniversityofHuddersfield74PUBLICATIONS   225CITATIONS   SEEPROFILEAllcontentfollowingthispagewasuploadedbyPeiLeion13September2014.Theuserhasrequestedenhancementofthedownloadedfile.　第２３卷第２期２０１４年２月长江流域资源与环境ResourcesandEnvironmentintheYangtzeBasinVol􀆰２３No􀆰２Feb．２０１４　丹江口库区及上游COD和氨氮工业污染源解析雷　沛１,张　洪１∗,单保庆１,张高科２(１􀆰中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京１０００８５;２􀆰武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉４３００７０)摘　要:利用２０１０年工业污染源普查更新数据,以COD和氨氮为分析对象,从排放总量、排放经济强度以及石化、冶金等１３类工业行业分类来综合解析丹江口库区及上游工业污染源排放特征和行业贡献.结果表明:丹江口库区及上游工业点源COD、氨氮排放量分别为１７９１９􀆰７t、２８４１􀆰３t;十堰、汉中、商洛工业源COD和氨氮贡献率分别为３９􀆰７％、２２􀆰６％、１９􀆰４％和１８􀆰８％、３５􀆰９％、３８􀆰１％,是COD、氨氮排放贡献率最大的３个地级市.制药、食品和石化为丹江口库区及上游COD排放贡献较高的行业,贡献率分别为４０％、１９％和１６％;而石化、采掘和冶金分别为氨氮排放贡献了４５％、２０％和１７％,为丹江口库区及上游高氨氮排放行业.皮革、造纸２个行业的万元工业产值COD及氨氮排放量均位于前列,分别为３３􀆰５kgCOD/万元、２５􀆰１kgCOD/万元和４􀆰７０kg氨氮/万元、２􀆰２７kg氨氮/万元.丹江口库区及上游区域污染防治与管理应从流域层面综合考虑,实施“分区管理、重点控制,分期执行,长久监管”措施.关键词:丹江口库区及上游;工业污染源;COD;氨氮中图分类号:X５２４　　文献标识码:A　　文章编号:１００４Ｇ８２２７(２０１４)０２Ｇ０２４３Ｇ０９DOI:１０􀆰１８７０/cjlyzyyhj２０１４０２０１３收稿日期:２０１２Ｇ１２Ｇ１４;修回日期:２０１３Ｇ０４Ｇ０８基金项目:国家科技支撑计划(SQ２０１１BAJY３６３５Ｇ０３);水利部公益性行业科研专项项目(２０１１０１００１)作者简介:雷　沛(１９８９~　),男,博士研究生,主要从事流域水污染过程控制研究􀆰EＧmail:leipei２９＠１６３􀆰com∗通讯作者EＧmail:hongzhang＠rcees􀆰ac􀆰cn①　国家发改委,水利部,环保部,等．丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划[Z]．２００６．我国流域水污染形势日益严峻[１,２],众多流域水体面临着需氧性污染物[３]、植物营养污染物[４]、石油类污染物[５]、剧毒污染物[６]等水污染问题.了解水体污染物来源是有效控制水污染、保障水环境安全的重要前提.工业废水对水体危害较大,工矿企业作为工业污染源的载体对流域水环境质量有直接的影响[７].工业污染防治是流域水环境治理的根本,解析流域工业污染源对流域社会经济和环境协调发展具有重要意义.丹江口库区及上游因包含丹江口水库(南水北调中线工程取水处)使得其生态区位十分重要.２００６年,国家发改委、水利部、环保部等多个中央部委编制了«丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划»,进一步表明国家对丹江口库区及上游区域污染防治的高度重视.虽然丹江口水库总体水质良好,符合«地表水环境质量标准»(GB３８３８Ｇ２００２)Ⅱ类标准[８,９],但近年来水库周边如十堰、南阳等城市工业发展迅猛,工业行业众多,不同行业排放的工业废水对水库支流水体造成严重污染[１０,１１],威胁着丹江口水库的水质安全.自２００７年国家实施污染源普查工作以来,作为防治流域水污染的有效手段,污染源(尤其是工业源)调查和解析一直备受关注[１２,１３].丹江口库区及上游工业废水排放污染严重,但这一关键区域工业污染排放特征和污染行业贡献并未明晰[１４],针对该区域污染物的研究也多集中于小区域范围内某些特征污染物的排放特点[１５,１６]和单一工业行业污染处理技术的优化[１７],缺乏从整个流域层面来解析工业污染源排放特征和行业贡献组成.本研究选择主要水体耗氧污染物COD和氨氮作为分析对象,分别统计丹江口库区及上游各省、地级市及县级行政单位污染物排放量、排放强度,获得污染物排放分布图,并按照石化、冶金等１３类工业行业分类分析污染物行业贡献,从而识别污染物排放的主要行业来源,为丹江口库区及上游的区域水污染控制、水环境容量管理提供理论依据和技术支持.１　区域概况和研究方法１􀆰１　研究区域概况流域边界范围参照«丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划»中规定的范围:以秦岭与黄河流域为界,东北以伏牛山与淮河流域为界,西南以米仓山与嘉陵江流域为界,东部是南阳盆地,南部有大巴山脉,集水面积９􀆰５２万km２,涉及陕西、湖北、河南、甘肃、四川、重庆等６省市,因甘、渝、川３省面积之和占区域总面积比重较小(低于３􀆰４％)且所辖区县多处于库区边界,因此工业污染源解析仅对陕西、湖北、河南３省进行.对丹江口库区及上游包含的３省、１０个地级市、４６个县(市辖区、县级市)相关工业源污染指标进行统计分析.区域行政区划组成如图１、表１示.周至县太白县凤县略阳县漾水河玉带河宁强县漾家河勉县镇巴县牧马河泾洋河褚河汉阴县西县县汉台区城固县洋县宁陕县酉水河襄河红崖河水河子午河石泉县池河月河紫阳县洞河岚皋县任河岚河坝河平利县汉滨区旬阳区柞水县郧西县白河县竹溪县竹山县镇坪县神农架林区房县丹江口市内乡县郧县恒河旬河乾佑河蜀河夹河(金钱河)银花河洛南县卢氏县栾川县丹凤县商州区武关河淇河商南县滔河天河(天桥河)霍河(秦口河)官渡河闾河泗河西峡县淅川县老灌河(淅川)丹江02550100150200km流域边界县级政府驻地县界河流丹江口水库丹江口水库图例106°0′0″E106°0′0″E108°0′0″E109°0′0″E110°0′0″E111°0′0″E112°0′0″E31°0′0″N32°0′0″N33°0′0″N34°0′0″N35°0′0″NN图１　丹江口库区及上游行政区划图Fig􀆰１　AdministrativeDivisionsofDanjiangkouReservoirAreaandUpperReaches　表１　丹江口库区及上游行政区划组成Tab􀆰１　AdministrativeDivisionsofDanjiangkouReservoirAreaandUpperReaches省地级市县(市辖区、县级市)陕西汉中汉台(区)、南郑、城固、洋县、西乡、勉县、略阳、宁强、镇巴、留坝、佛坪安康汉滨(区)、汉阴、石泉、宁陕、紫阳、岚皋、镇坪、平利、旬阳、白河商洛商州(区)、洛南、丹凤、商南、山阳、镇安、柞水宝鸡凤县、太白西安周至河南三门峡卢氏洛阳栾川南阳西峡、淅川、内乡湖北十堰丹江口(市)、郧县、郧西、竹山、竹溪、房县、张湾(区)、茅箭(区)、武当山(特区)省直辖神农架(林区)注:神农架林区是１９７０年经国务院批准建制属湖北省直接管辖的行政单位;２００３年,湖北省委、省政府赋予武当山旅游经济特区独立行使正县级管理职能和权限,属十堰市管辖．丹江口库区及上游流域总面积９􀆰５２万km２,其中陕西和湖北两省分别占有６５􀆰７％和２３􀆰６％,河南省占有比例较小,为７􀆰３％,仅６７３１km２.流域面积超过１００００km２特大型城市有陕西省商洛市、汉中市、安康市和湖北省十堰市４个城市,这４个城市面积之和占库区及上游总面积的８８􀆰２％.２０１０年,丹江口库区及上游总人口为１１８８万人,总体属于人口相对稀少地区.陕西省人口总数最多,为７５５􀆰７万人,占总人口６３􀆰６％.地级市以商洛市、汉中市、安康市和十堰市等４个城市人口数量相对较大,各市人口均在２００万人以上,占总人口１５％~２７％,４个城市人口之和占总人口８９􀆰４％.整个区域２０１０年工业总产值为８５０􀆰９亿元,其中湖北省为３９９􀆰７亿元,占整个区域的４７􀆰０％;陕西省、河南省分别占３３􀆰１％、１９􀆰９％.地级市以十堰市工业总产值最大,近４００亿元,占全区域的４６􀆰６％;汉中市、４４２长江流域资源与环境第２３卷　南阳市工业总产值均超过１５０亿元.１􀆰２　数据来源和解析方法１􀆰２􀆰１　数据来源COD和氨氮工业污染源数据来自２０１０年全国污染源普查更新数据,以工业排污厂为统计单元,收集了湖北、河南、陕西３省所有区县包括行业类别、工业总产值、COD排放量、氨氮排放量等指标.其它收集资料包括流域边界、主要水系分布、库区水体功能区划.从国家基础地理信息系统获取了研究区域内１∶４００万电子地图,包括省、地、县３级行政区划、３级以上河流及水库等基础地理信息数据[１８];人口数据来源于２０１０年第６次全国人口普查,从各省、市人民政府门户网站上获取.１􀆰２􀆰２　排放总量及强度解析方法统计不同污染物排放量来可获得各行政单位污染物排放总量和污染物空间分布;将各污染物排放总量除以相应工业总产值,可得到单位产值污染负荷,这一指标是判断地区企业产值效益和污染排放综合环境指标之一,用以反映其对水环境的影响强度[１９,２０].其计算公式为:Pij＝Qij/Vj式中:Pij为第j个行政单位中排放污染物i单位工业产值污染负荷;Qij为第j个行政单位排放污染物i排放总量;Vj为第j个行政单位工业总产值.１􀆰２􀆰３　行业分类方法国民经济行业分类(GB/T４７５７Ｇ２０１１)[２１]中行业类别较多,为了便于数据处理和分析,将各行业重新划分石化、冶金、印染、造纸、食品、采掘、电子、机械、皮革、制药、建材、电力及其它行业(包括烟草、加工处理等)等１３个大类进行统计和分析.１􀆰２􀆰４　数据处理和图形制作方法所有数据整理与计算在MicrosoftExcel２０１０上完成;相关饼图、柱状图分别在MicrosoftExcel２０１