孫楠思，李若溪

(1.青島市水文中心，山東 青島 266071； 2.中科院海洋研究所，山東 青島 266071)

青島位于山東半島東南部黃海之濱，全市面積11 282 km2。青島河流眾多，主要分為大沽河、北膠萊河和沿海河流這三大河系。大沽河是膠東半島最大的河流，干流全長199 km，流域面積6 205 km2，年平均徑流量4.34億m3；萊西產(chǎn)芝水庫是膠東最大的水庫，庫容3.798億m3；西海岸陡崖子水庫是開發(fā)區(qū)等地區(qū)重要的飲用水源[1]。眾所周知，青島是嚴(yán)重缺水的北方城市之一，工業(yè)和農(nóng)業(yè)以及生活方面的用水需求量極大。水資源容易受到氣候變化的影響，尤其是降水。自2010年以來，山東一直遭受干旱。2011—2015年，青島的水資源從20.93億m3急劇減少達(dá)到6.85億m3。然而，青島的用水量近年來變化不大，仍為9億m3。缺水是青島市的基本情況，也是制約青島經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要因素。水源污染是導(dǎo)致缺水的一個重要原因，對于水污染的分析調(diào)查有利于進(jìn)一步改善對污水的治理，減少水污染。當(dāng)前水污染形勢是青島市全體市民關(guān)注的焦點(diǎn)，而目前對于青島市水污染的系統(tǒng)調(diào)查研究還比較少。因此，本文通過對青島市12個城鎮(zhèn)工業(yè)排污點(diǎn)以及35座水庫污水排放情況的研究是十分有必要的，可為水庫污染控制、改善水質(zhì)、管理水庫等提供依據(jù)，也可為水資源環(huán)境治理提供參考。

1 調(diào)查內(nèi)容與結(jié)果分析

1.1 調(diào)查方法

主要污染物入河量核算內(nèi)容包括2部分：①對點(diǎn)污染源入河量進(jìn)行調(diào)查核算；②對重要河、庫(湖)水質(zhì)造成影響的面污染源入河量進(jìn)行調(diào)查估算。

點(diǎn)源污染物入河量調(diào)查分析以水功能區(qū)套縣為基本單元，以2020年核查的青島市12處城鎮(zhèn)生活和工業(yè)入河排污口為主，調(diào)查統(tǒng)計現(xiàn)狀年廢污水入河量；依據(jù)有關(guān)調(diào)查和監(jiān)測數(shù)據(jù)成果，分析計算主要點(diǎn)源污染物入河量；面源污染物入河量調(diào)查選擇《山東省水資源調(diào)查評價技術(shù)細(xì)則》中確定的13座水庫[2]和《青島市水功能區(qū)劃》《青島市飲用水水源保護(hù)區(qū)劃》中涉及的其他22座飲用水源水庫[3-4]，共35座水庫作為調(diào)查單元，按農(nóng)村生活、農(nóng)田、分散式畜禽養(yǎng)殖和城鎮(zhèn)地表徑流4個方面測算面源污染物入河量。

1.2 調(diào)查結(jié)果及分析

1.2.1 點(diǎn)源污染物入河量

根據(jù)2020年各排污口監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，2020年12座入河排污口年污水排放量為20 508萬m3，12座排污口的具體排污量見表1，數(shù)據(jù)都來自于實(shí)測水質(zhì)檢測。根據(jù)排污量和排污年均入河濃度來計算年入河量。按下式估算主要污染物入河量：

W排=10-6×Q排×C排

式中，W排為某種污染物的年入河量；Q排為廢污水年入河量；C排為某種污染物的年均入河濃度。

計算得出青島市12座排污口COD年入河量為6 075.44 t；氨氮年入河量為163.73 t；BOD5年入河量為1 549.22 t；總磷年入河量為63.14 t；總氮年入河量為3 097.27 t；揮發(fā)酚年入河量為0.62 t。

各入河排污口污染物排放濃度及污染物入河量計算成果見表1。

表1 青島市點(diǎn)源污染物入河量排放量統(tǒng)計及計算結(jié)果Tab.1 Statistics and calculation results of point source pollutant discharge into the river in Qingdao city

1.2.2 點(diǎn)入河污染物排放量合理性檢驗(yàn)

點(diǎn)污染入河量的情況與地區(qū)污水產(chǎn)生總量、經(jīng)濟(jì)狀況、污水處理水平、產(chǎn)業(yè)類型相關(guān)，同時和政府監(jiān)管強(qiáng)度、企業(yè)重視程度相關(guān)。根據(jù)各區(qū)市用水量和污水處理廠規(guī)模,復(fù)核污水排放量的合理性。各個排污點(diǎn)的用水量、排污量以及污染入河量應(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)，因此有必要分析排放量是否合理。此外，對污染入河排放量的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)有利于相關(guān)單位進(jìn)一步優(yōu)化治理水污染。青島市各區(qū)域年用水量、年最大污水處理量和年污水排放量如圖1所示。

圖1 青島市各區(qū)域年用水量、年最大污水處理量和年污水排放量Fig.1 Water consumption maximum sewage treatment volume and sewage discharge volume in each area of Qingdao

(1)城陽區(qū)年用水總量為8 540萬m3，設(shè)計年最大污水處理能力為11 315萬m3，廢污水排放量為6 410萬m3，占用水總量的75.1%，占年最大污水處理能力的56.7%，污水排放量在合理范圍內(nèi)。

(2)西海岸新區(qū)年用水總量16 458萬m3，膠南污水處理廠設(shè)計年最大污水處理能力為1 095萬m3，廢污水排放量458萬m3，占用水總量的2.8%，占年最大污水處理能力的41.8%。由于西海岸新區(qū)內(nèi)污水處理廠僅膠南污水處理廠設(shè)置了入河排污口，其他污水處理廠出水排污口入海或者回用，所以西海岸新區(qū)污水入河量比例較小。

(3)即墨區(qū)年用水總量7 021萬m3，設(shè)計年最大污水處理能力為6 570萬m3，廢污水排放量2 969萬m3，占用水總量的42.3%，占年最大污水處理能力的45.2%。由于部分村鎮(zhèn)污水目前無法集中處理，污水處理廠進(jìn)水主要為即墨城區(qū)范圍內(nèi)污水。

(4)膠州市年用水總量6 283萬m3，設(shè)計年最大污水處理能力為4 380萬m3，廢污水排放量3 429萬m3，占用水總量的54.6%，占年最大污水處理能力的78.3%。由于部分村鎮(zhèn)污水目前無法集中處理，污水處理廠進(jìn)水主要為膠州城區(qū)范圍內(nèi)污水。

(5)平度市年用水總量14 195萬m3，設(shè)計年最大污水處理能力為4 015萬m3，廢污水排放量3 553萬m3，占用水總量的25.0%，占年最大污水處理能力的88.5%。由于平度市村鎮(zhèn)面積較大，大部分村鎮(zhèn)污水目前無法集中處理，平度市污水處理廠污水集中處理率相對較低，污水處理廠進(jìn)水主要為平度城區(qū)范圍內(nèi)污水。

(6)萊西市年用水總量6 400萬m3，設(shè)計年最大污水處理能力為4 380萬m3，廢污水排放量3 689萬m3，占用水總量的 57.6%，占年最大污水處理能力的84.2%。由于部分村鎮(zhèn)污水目前無法集中處理，污水處理廠進(jìn)水主要為萊西城區(qū)和姜山鎮(zhèn)范圍內(nèi)污水。

通過以上分析可知，各區(qū)域污水處理廠污水排放量與區(qū)域用水量、污水處理廠規(guī)模正向相關(guān)，無明顯偏離實(shí)際數(shù)據(jù)，污水排放量成果基本合理。

1.2.3 面源主要污染物

面污染源也稱為非點(diǎn)源，指在較大范圍內(nèi)，溶解性或固體污染物在降雨徑流的作用下，通過地表或地下徑流進(jìn)入受納水體，從而造成的水體污染[5]。根據(jù)青島市水資源調(diào)查評價要求，青島市面源調(diào)查選擇了35座水庫，按農(nóng)村生活、農(nóng)田、分散式畜禽養(yǎng)殖和城鎮(zhèn)地表徑流測算面源污染物入河量。

農(nóng)村生活污染調(diào)查主要包括農(nóng)村生活用水供應(yīng)情況、農(nóng)村居民人數(shù)、人均用水量等指標(biāo)，各水庫流域人口根據(jù)各區(qū)市統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)計算，人均用水量指標(biāo)是指《青島市水資源綜合規(guī)劃》(修訂)中各區(qū)市人均用水量[6]。農(nóng)村污水產(chǎn)生量采用人均生產(chǎn)污水計算法和人均污染系數(shù)法計算。農(nóng)村家庭污染面源系數(shù)是指農(nóng)村人口每天人均產(chǎn)生的污水量和污染物量。農(nóng)村家庭污染物排放因子是農(nóng)村人均每天向野外排放的生活污水和污染物的量。

為調(diào)查估算化肥農(nóng)藥施用量和流水量，首先要調(diào)查每個流域的耕地面積，并根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)估算每個流域的耕地面積。關(guān)于農(nóng)田面源污染入河量的調(diào)查主要包括化肥、農(nóng)藥施用量。

分散式畜禽養(yǎng)殖污染主要調(diào)查流域內(nèi)豬、奶牛、肉牛、羊、蛋雞、肉雞的數(shù)量，根據(jù)各區(qū)市2016年年鑒統(tǒng)計數(shù)據(jù)估算。 畜禽養(yǎng)殖污染生產(chǎn)因子按《第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》估算[7]。

城鎮(zhèn)地表徑流面源污染主要調(diào)查流域內(nèi)城鎮(zhèn)的土地利用情況和城鎮(zhèn)徑流的污染物平均濃度。流域內(nèi)的城鎮(zhèn)面積根據(jù)地形圖資料量算；流域年徑流量根據(jù)具體區(qū)域年徑流深計算求得；徑流污染物平均濃度參照《青島市區(qū)域水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測報告》中監(jiān)測成果，無資料區(qū)域參照周邊鄰近流域資料。

經(jīng)統(tǒng)計，由表2可知，青島市面污染物各類型產(chǎn)量中，計算得35座水庫COD年入河量為52 110.9 t/a；氨氮年入河量為1 034.05 t/a；總磷年入河量為1 028.2 t/a；總氨年入河量為6 437.8 t/a。COD、總氨和總磷主要來自于分散式畜禽養(yǎng)殖污染物，所占百分比分別為86.03%、64.12%、50.47%。其中，總磷的另1個來源是農(nóng)田肥料和農(nóng)藥流失污染，占比41.99%。氨氮主要來源于農(nóng)村生活污染物，占比高達(dá)84.74%。由此可見，青島市水庫面污染1個主要的來源是分散式畜禽養(yǎng)殖污染物，其次為農(nóng)村生活污染、農(nóng)田肥料和農(nóng)藥流失污染物，相比之下，城市地表徑流污染物占比十分低。

表2 青島水源面污染入河量Tab.2 The amount of water surface pollution into the river in Qingdao

2 環(huán)境風(fēng)險分析

根據(jù)青島市各區(qū)域點(diǎn)污染和面污染入河量的總污染量來看，污染量最高的3個行政區(qū)為萊西市、平度市、膠州市，分別占全市污染總量的33%、28%和16%，如圖2所示。當(dāng)污染量占比高于15%時，認(rèn)為該區(qū)域具有一定的環(huán)境風(fēng)險，可能會造成以下負(fù)面影響。

圖2 青島市各區(qū)域污染量分布Fig.2 Distribution of pollution in each area of Qingdao

(1)污水處理不合理導(dǎo)致污染物進(jìn)入水流體系，水源污染問題將直接影響城鄉(xiāng)居民的飲用水安全。衛(wèi)生部的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國64.4%的人口飲用非合格水。水源地污染引起的社會問題相當(dāng)突出，出現(xiàn)了當(dāng)?shù)厝罕婏嬎y的問題。

(2)水源污染對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有極其負(fù)面的影響。伴隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，對于水資源的需求量日益提高，工農(nóng)業(yè)用水量急劇攀升，水資源短缺矛盾日漸緊張。然而，工農(nóng)業(yè)的發(fā)展、生活用水量的提升導(dǎo)致水污染問題嚴(yán)重，水資源短缺矛盾日益銳化。水資源的短缺導(dǎo)致工農(nóng)業(yè)的發(fā)展受到嚴(yán)重影響，部分地區(qū)甚至用污水灌溉農(nóng)作物，污水導(dǎo)致土地污染，同時也導(dǎo)致作物被污染無法食用。水污染對漁業(yè)也產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，污染嚴(yán)重的部分區(qū)域已經(jīng)沒有魚和蝦的蹤影。

(3)水體污染對人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。處理不當(dāng)?shù)呐盼墼斐伤次廴?，污染?yán)重區(qū)域影響人們飲水安全，污水灌溉導(dǎo)致附近水域、土地、農(nóng)牧漁產(chǎn)品污染，生態(tài)環(huán)境遭受破壞(圖3(a))。水體污染對人體健康已構(gòu)成了威脅，據(jù)一些地區(qū)居民健康普查結(jié)果，污染區(qū)居民的腸道疾病率、癌癥發(fā)病率及嬰兒先天性畸變、畸胎的發(fā)生率均比對照區(qū)有明顯的增高[8-9]。

(4)水污染會嚴(yán)重影響環(huán)境。污染物進(jìn)入河流、湖泊、地下水等水體后，其含量超過水體的自然凈化能力，水體的水質(zhì)和水質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)會改變生物群落組成，從而降低水體的使用價值和使用功能。水污染會導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化(圖3(b))，例如水中含有過多的磷等，導(dǎo)致水中的藻類瘋狂生長，廣生藻類在水面上越長越厚，有些被壓在水面下，很難看到陽光而死亡。

圖3 水源污染造成魚類死亡和水體富營養(yǎng)化造成藻類瘋長Fig.3 Water pollution causes fish deaths and water eutrophication causes algae to grow wildly

3 治理措施和方案

水生態(tài)治理一直是環(huán)境治理的重點(diǎn)，采取了積極的治理措施和方案，治理措施如下。

(1)優(yōu)先發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)推進(jìn)綠色無機(jī)肥種植，培育綠色無公害農(nóng)產(chǎn)品。 應(yīng)該鼓勵減少使用殺蟲劑，推廣人工除草，同時加快發(fā)展高產(chǎn)和抗蟲作物，減少農(nóng)藥和除草劑的使用。 根據(jù)特點(diǎn)農(nóng)作物，可以種植合適的果樹。

(2)“五水治理”戰(zhàn)略是一項(xiàng)重大戰(zhàn)略解決水資源和水污染問題的解決方案。 五水共同處理是指污水處理、防洪、排水、供水保護(hù)、節(jié)約用水，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)5個方面，處理水污染等問題。

(3)加強(qiáng)企業(yè)污水處理。對高污染、高耗能企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，采用原址環(huán)保，對部分水污染嚴(yán)重的行業(yè)和企業(yè)開展整治活動。 搬遷場地遠(yuǎn)離水源，淘汰落后產(chǎn)能和不達(dá)標(biāo)排放全面整頓，改善企業(yè)水污染問題，對違規(guī)企業(yè)實(shí)施嚴(yán)厲處罰，引導(dǎo)企業(yè)向綠色生態(tài)轉(zhuǎn)型。

(4)建立完善的城市水污染治理設(shè)施。要以政府為主導(dǎo)，加快完善城市建設(shè)污水處理設(shè)施。 以政府投資為主、民間為輔資金，將加快污水處理設(shè)施的配置，不斷提高城市污水收集率和處理率。加快污水處理設(shè)施及配套管網(wǎng)建設(shè)，不斷提高再利用，實(shí)現(xiàn)城市污水處理的既定目標(biāo)。

(5)加強(qiáng)水資源保護(hù)教育，開展全民環(huán)境教育，加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)，提高城市居民的環(huán)保意識，宣傳水資源的重要作用，增強(qiáng)居民參與水資源污染防治的責(zé)任感，如沿河設(shè)置警示牌，保護(hù)水資源，呼吁保護(hù)水質(zhì)。還應(yīng)鼓勵居民參與城市水污染源的監(jiān)管，調(diào)動人民群眾保護(hù)水環(huán)境的積極性，共同履行水資源保護(hù)監(jiān)督職責(zé)。

4 結(jié)論

通過對青島市12處城鎮(zhèn)點(diǎn)污染入河量以及排污合理性檢驗(yàn)分析，表明青島市各區(qū)域排污量基本合理，但是部分村鎮(zhèn)污水目前無法集中處理，存在污染水源的可能性，需加強(qiáng)污水處理治理。青島市范圍35座水庫的面污染主要入河量數(shù)據(jù)分析表明，分散式畜禽養(yǎng)殖污染是面污染重要來源，因此加強(qiáng)對養(yǎng)殖排污的集中處理，對減少水源面污染起著關(guān)鍵影響。此外，水源污染對居民的飲用水安全、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民群眾健康、環(huán)境造成負(fù)面影響。