太谷縣水體污染調(diào)查及水生態(tài)狀況評價

宋鑫玥

（山西省晉中市水文水資源勘測站，山西 太谷 030800）

1 調(diào)查范圍

太谷縣位于山西省中部，全縣面積1 053 km2，境內(nèi)一般海拔在767～1 914 m 之間。

入河排污口調(diào)查范圍，涉及全縣各大河流及其支流，共計入河排污口45 門。從排放類型的分布情況看，排放規(guī)律多為，生活污水以常年排放為主，工業(yè)污水以間斷排放為主；排放方式為自流入河。污水性質(zhì)為，生活污水排污口30 處，占總數(shù)的66.67%；工業(yè)廢水排污口13 處，占總數(shù)的28.89%；混合排污口2 處，占總數(shù)的4.44%。

全縣45 處入河排污口，經(jīng)測算，全縣廢污水年入河總量為925.74 萬t，其中年生活污水排放量36.06 萬t，占全縣廢污水入河量的3.90%；年工業(yè)廢污水量為50.68 萬t，占全縣廢污水入河量的5.47%；年混合污水量為839 萬t，占全縣廢污水入河量的90.63%。

2 內(nèi)源污染調(diào)查

2.1 內(nèi)源污染調(diào)查

太谷縣內(nèi)源污染主要包括底泥污染和水產(chǎn)養(yǎng)殖污染。本次調(diào)查主要針對具有重要供水意義的郭堡水庫、龐莊水庫、石畝水庫、石河水庫。

2.2 內(nèi)源污染估算

內(nèi)源負(fù)荷是將底泥釋放產(chǎn)生的濃度，通過內(nèi)湖有關(guān)參數(shù)再合算為水庫底泥的年釋放量。則底泥釋放量計算公式為：

污染物釋放量=水庫庫容×污染物濃度。

經(jīng)估算，郭堡水庫主要污染物年排放量約為：COD 512.38 t、氨氮6.53 t、TP 0.93 t、TN 37.33 t；龐莊水庫主要污染物年排放量約為：COD 373.90 t、氨氮10.73 t、TP 1.26 t、TN 17.29 t。太谷縣4 座水庫內(nèi)污染調(diào)查計算詳見表1。

3 面源污染調(diào)查與估算

3.1 面源污染調(diào)查

面源污染調(diào)查對象包括：農(nóng)村生活污水與固體廢棄物、農(nóng)藥化肥、禽畜養(yǎng)殖、城鎮(zhèn)地表徑流四項。

3.1.1 農(nóng)村生活污染與固體廢棄物

生活污染主要表現(xiàn)為日常生活中產(chǎn)生的垃圾等固體污染物、生活污水等液態(tài)污染物以及二氧化碳等氣態(tài)污染物。從短期來分析，農(nóng)村生活污染的來源具有分散性、隨意性、復(fù)雜性等特點，這是由農(nóng)村地理環(huán)境的局限性、人們的生活習(xí)慣等因素決定的。但從長期來看，其特點仍呈穩(wěn)定性和持續(xù)性，即隨季節(jié)、時間的轉(zhuǎn)換，污染的發(fā)生基本無變化，污染物的種類基本確定。

在農(nóng)村生活污染中，生活污水是重要的組成部分。農(nóng)村生活污水一般來源于廚房污水、生活洗滌污水和廁所污水。

3.1.2 農(nóng)藥、化肥

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的施用是保證農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的必要措施，但是化肥、殺蟲劑、生長素等的不合理施用，將導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)浪費、農(nóng)藥殘留和有機(jī)或無機(jī)污染，并通過農(nóng)田地表徑流和地下滲漏進(jìn)入水體，造成水環(huán)境污染，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)多方面失調(diào)，成為面源污染的主要來源之一。

3.2 面源污染估算

3.2.1 農(nóng)村生活污染

農(nóng)村生活污染源包括生活污水、固體廢棄物兩部分。

（1）生活污水

污染物排放量=農(nóng)村人口×污染物排放系數(shù)×污染物入河系數(shù)×365×10-6

式中的農(nóng)村人口，根據(jù)《山西省統(tǒng)計年鑒》（2017），太谷縣農(nóng)村人口為159 971 人；

污染物排放系數(shù)取值：COD 50 g/（cap·d），氨氮3.2 g/（cap·d），TP 1.3 g/（cap·d），TN 6.4g/（cap·d）。

污染物入河系數(shù)：分析污染物情況，入河系數(shù)取3%。

（2）固體廢棄物

污染物排放量=農(nóng)村人口×人均生活垃圾日產(chǎn)量系數(shù)×污染物排放系數(shù)×入河系數(shù)×365×10-3

污染物排放系數(shù)，人均生活垃圾日產(chǎn)量系數(shù)按1.2 kg/（cap·d）計算，氨氮、TP、TN 所占百分比分別為0.021%、0.22%、0.21%；

入河系數(shù)：根據(jù)河北省水環(huán)境監(jiān)測中心《河北省面源污染分析》，結(jié)合太谷縣實際情況，入河系數(shù)取7%。

經(jīng)計算，太谷縣每年農(nóng)村生活污染產(chǎn)生COD87.58 t，氨氮6.635 t，TP 13.068 t，TN 21.51 t。詳見表2。

表2 農(nóng)村生活污染排放量 單位：t/年

3.2.2 農(nóng)藥、化肥污染

COD=源強(qiáng)系數(shù)（COD）×耕地面積×COD 流失系數(shù)；氨氮=TN×10%；

TP=（磷肥+復(fù)合肥×0.3）×磷肥流失系數(shù)，計算方法參考河北省水環(huán)境監(jiān)測中心《河北省面源污染分析》；

TN=（氮肥+復(fù)合肥×0.3+磷肥×0.185）×氮肥流失系數(shù)，計算方法參考河北省水環(huán)境監(jiān)測中心《河北省面源污染分析》。

式中的源強(qiáng)系數(shù)（COD）計算方法參考《全國地表水環(huán)境容量核定和總量分配工作方案》中的源強(qiáng)系數(shù)說明；

耕地面積：根據(jù)《晉中市用水統(tǒng)計年報》（2017），太谷縣灌溉總面積為1.315 萬hm2；

COD 流失系數(shù)：根據(jù)《全國水資源綜合規(guī)劃地表水水質(zhì)評價及污染物補(bǔ)充技術(shù)細(xì)則（2003 年）》，流失系數(shù)取40%；

根據(jù)《太谷縣統(tǒng)計年鑒》（2017），氮肥、磷肥、復(fù)合肥施用量分別為122 581 t、75 836 t、139 841 t；

根據(jù)《全國水資源綜合規(guī)劃地表水水質(zhì)評價及污染物補(bǔ)充技術(shù)細(xì)則（2003 年）》，氮肥、磷肥流失系數(shù)分別為20%、15%；

經(jīng)計算，太谷縣每年農(nóng)藥、化肥污染產(chǎn)生COD 4 116.79 t，氨氮357.67 t，TP 17 668.2 t，TN 35 766.6 t。

3.2.3 分散禽畜養(yǎng)殖污染

污染物排放量=養(yǎng)殖規(guī)?！良S便排放量×糞便污染物含量×入河系數(shù)×365×10-3

式中的養(yǎng)殖規(guī)模，根據(jù)《太谷縣統(tǒng)計年鑒》（2017），太谷縣養(yǎng)殖規(guī)模為：豬300 895 頭、牛7 948 頭、羊137 479 只、家禽4 446 660 只、大牲畜469 頭；

糞便排放量，根據(jù)《全國水資源綜合規(guī)劃地表水水質(zhì)評價及污染物補(bǔ)充技術(shù)細(xì)則（2003 年）》，詳見表3。

表3 畜禽糞排放量 單位：kg/只·d

糞便污染物含量：根據(jù)《全國水資源綜合規(guī)劃地表水水質(zhì)評價及污染物補(bǔ)充技術(shù)細(xì)則（2003 年）》，詳見表4。

表4 畜禽糞便污染物含量 單位：%

入河系數(shù)：COD、TP、TN 取5%，氨氮取3%。取值參考河北省水環(huán)境監(jiān)測中心《河北省面源污染分析》。

經(jīng)計算，太谷縣每年禽畜養(yǎng)殖污染產(chǎn)生COD 1 350.84 t，氨氮4.85 t，TP 395.75 t，TN311.68 t。詳見表5。

表5 太谷縣畜禽糞便污染物 單位：t/年

3.2.4 城鎮(zhèn)地表徑流負(fù)荷

（1）年污染負(fù)荷計算表達(dá)式如下：

式中：L——年負(fù)荷量，kg；

R——年徑流量，mm；

C——徑流污染物平均濃度（詳見表6），mg/L；

表6 不同土地利用類型的徑流污染物平均濃度單位：mg/L

A——集水區(qū)面積，m2。

（2）年徑流量R 由下式確定：

式中：P——年降雨量，根據(jù)《太谷縣水資源開發(fā)利用配置研究》取1956—2000 年均值466.3 mm；

Rv——徑流系數(shù)。

由于太谷縣居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、公路面積難以分別統(tǒng)計，且現(xiàn)在工業(yè)區(qū)分布較少，以居民區(qū)和商業(yè)區(qū)為主，則2017 年太谷縣建成區(qū)面積59 km2進(jìn)行估算，太谷縣每年城鎮(zhèn)地表徑流產(chǎn)生TN 60.53 t，TP 8.25 t，CODcr 2 200.9 t。

4 生態(tài)需水與水生態(tài)評價

由于現(xiàn)在許多小河斷流，本次根據(jù)山西省水文計算手冊，僅對烏馬河、象峪河7 條汾河一級支流進(jìn)行生態(tài)需水滿足程度評價。

根據(jù)山西省水文計算手冊資料，分別采用Tennant法及95%保證率法計算河流生態(tài)基流，經(jīng)綜合分析比較后采用Tennant 法計算成果，烏馬河、象峪河非汛期生態(tài)基流量按照多年平均天然徑流量的20%計算，汛期按10%計算，具體計算成果詳見表7。

表7 生態(tài)基流計算成果表

結(jié)合太谷縣水生態(tài)環(huán)境情況，評價年份太谷縣重要江河湖泊水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率考核目標(biāo)為45%，實際達(dá)標(biāo)率為75%，完成了考核目標(biāo)。