同江市饮用水源地污染现状及防治措施
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作者: 杨宏 林永波
摘 要：近些年来随着经济的发展、城镇规模的不断扩大，同江市饮用水源地地区存在不同程度的污染。根据《饮用水水源保护区划分技术规范》和当地实际情况，确定水源地一级保护区面积为0.22km2，二级保护区面积5.928km2。一级保护区内有华鸿家具市场、煤气站、加油站、水泥纤维板厂应全部迁移出水源地保护区。二级保护区内清运两大垃圾坑，对居民旱厕，排水沟进行防渗处理；对现有牲畜圈舍底部进行防渗处理，设置顶棚并建设储粪池，用于收集、贮存牲畜粪便。通过一系列的措施减少污染从而达到保护同江市饮用水源地的目标。
关键词：水源地；地下水污染；防治措施
中图分类号：X832 文献标识码：A
同江市位于黑龙江省东北部松花江与黑龙江交汇处南岸的三角地带，是黑龙江沿边开放带的重要国际口岸城市，为国家一类口岸城市。东西长146km，南北宽42km，总面积6300km2，总人口6.2万人。
目前同江市仅有1处水源，位于城区西南侧，涉及到6眼水井，其中3眼的出水量严重不足，已停止使用作为备用水源井。现使用中的3眼井单井出水量170m3/h，分别位于同三公路东侧2眼、西侧1眼。现供水能力为1万m3/d。该水源广泛出露第四系地层，砂砾层厚度为155.31m，富含孔隙水，含水层厚度大，分布面积广，透水性强，含水丰富，其间无连续隔水层，为统一大厚度含水岩组。分层抽水试验资料表明，含水层实际厚度89.34m，地下水位埋深2.53m，孔隙度0.25～0.30，渗透系数12.43，属水量丰富区。周围多属水量极丰富区，单井涌水量大于3000m3/d。地下水为潜水，水位埋深5.0～6.0m，化学类型为HCO3-Ca-Mg型。同江市水源地供水水质例行监测报告主要检测因子见下表1。
表1 同江市供水水质主要检测因子表
检验项目 国家标准限值 检验结果 单位
pH值 6.5～8.5 6.88 pH单位
总硬度（以CaCO3计） 450 44 mg/L
溶解性总固体 1000 147 mg/L
硫酸盐 250 <5 mg/L
氯化物 250 3 mg/L
铁 0.3 11.42 mg/L
锰 0.1 0.34 mg/L
铜 1.0 <0.005 mg/L
锌 1.0 0.007 mg/L
高锰酸盐指数 3.0 1.6 mg/L
硝酸盐 20 <0.50 mg/L
亚硝酸盐 0.02 0.002 mg/L
氨氮 0.2 0.28 mg/L
总大肠菌群 3 <1 CFU/100mL
细菌总数 100 <1 CFU/mL
由上表可以看出，地下水中氨氮、Fe、Mn已经超过《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）的要求，其他各项水质评价因子均不超标。铁锰超标来源于天然地质环境，氨氮超标则说明水源地保护区内人们的生产、生活活动已经严重的影响到供水水质。加强对同江水源地的污染治理十分必要。
1 饮用水源地保护区范围的划定
1.1 国内外水源地保护区规划的研究现状
1.1.1 国外现状
德国和英国是最早提出并建立水源地保护区的国家。欧美国家已从对地下水的污染治理转变为对地下水资源的全面保护[1]。
1.1.1.1 德国
20世纪18世纪末期德国开始了水源地保护区的建设，19世纪50年代西德颁布了《水法》，随后相继推出《地下水水源地保护区条例》、《水库水水源地保护区条例》、《湖水水源地保护区条例》3种水源地保护区条例。1994年德国《地下水水源地保护区条例》的第4版为最全面的地下水水源地保护区条例[2]。
1.1.1.2 英国
1902年提出取水井口的1500码为保护范围，1948年建议3km的圆形保护区，20世纪70年代使用简单的标准水利公示，1991年把水源保护区划分为内区、外区和流域区。1991～1997年国家流域委员会开展了实验方法研究，基本上形成了保护区的划定规范，这一规范将用于其他水源保护区的划定[3]。
1.1.1.3 美国
在20世纪80年代开展了水源地保护工作，1986年通过了对1974年的清洁水法修正案以后，美国开展了全国性的井源保护计划（WHP）。各州根据不同的地质、地理和井区水文地质的情况，使用不同的方法进行井源保护工作。采用的方法包括含水层试验、水文编图和计算机模拟[4]。
1.1.2 国内现状
我国于1984年颁布实施《中华人民共和国水污染防治法》[5]开始了水源地保护区的划分工作，但仅限于地表水型水源地。1989年国家环保总局颁布了《饮用水水源保护区污染防治管理规定》[6]，提出了地表及地下饮用水水源保护区的划分和防护原则。2002年颁布了《中华人民共和国水法》[7]，但没有统一执行的标准。直到2007年初颁布了《饮用水水源保护区划分技术规范》[8]（以下简称为《规范》），对水源地保护区的划分标准、方法、要求等做了系统的规定。同时也是划分同江市饮用水源地保护区的依据。
1.2 一级保护区的确定
根据《三江平原同江——抚远地区区域水文地质调查报告》同江市饮用水源利用的是第四系松散堆积层孔隙水，从水动力特征看属于孔隙潜水，含水层岩性为中粗砂。依据《规范》地下水饮用水源地按开采规模分为中小型水源地（日开采量<5万m3）和大型水源地（日开采量≥5万m3）。同江水源日开采量为1m3，所以划定为中小型水源地。
保护区半径计算公式采用《规范》提供的孔隙水潜水型水源保护区的划分方法中“中小型水源地保护区划分”计算的经验公式，公示如下所示： R = α×K×I×T/n
式中，R—保护区半径，m；
α—安全系数，一般取150%，（为了安全起见，在理论计算的基础上加上一定量，以防未来用水量的增加以及干旱期影响造成半径的扩大）；
K—含水层渗透系数，m/d；
I—水力坡度（为漏斗范围内的水力平均坡度）；
T—污染物水平迁移时间，天（一级保护区T取100d）；
n—有效孔隙度。
计算结果为150m，由于同江市水源地孔隙水含水层岩性以中粗砂为主，计算结果大于粗砂保护区经验值下限值，故R=150m。
同江饮用水源井的井间距离均小于一级保护区半径的2倍，依《规范》以外围井的外接多边形为边界，向外径向距离为一级保护区半径的多边形区域形成一级保护区，一级保护区面积为0.22km2。
1.3 二级保护区的确定
保护区半径计算公式采用《规范》提供的孔隙水潜水型水源保护区的划分方法中“中小型水源地保护区划分”计算的经验公式，公式如下所示：
R = α×K×I×T/n
式中，R—保护区半径，m；
α—安全系数，一般取150%，
K—含水层渗透系数，m/d；
I—水力坡度（为漏斗范围内的水力平均坡度）；
T—污染物水平迁移时间，天（二级保护区T取1000d）；
n—有效孔隙度。
计算结果为1500m。由于同江市水源地孔隙水含水层岩性以中粗砂为主，计算结果大于粗砂保护区经验值下限值，故R=1500m。
由于水源井的井间距均小于二级保护区半径的2倍，依《规范》以外围井的外接多边形为边界，向外径向距离为二级保护区半径的多边形区域形成二级保护区。该区的地下水主要补给来源主要接受中部平原地下水和大气降水，松花江为地下水的排泄区，故对二级保护区做适当缩小。依《规范》充分利用永久性明显标志，西侧以江堤为界，北侧以大直路为边界，东侧以一条乡村公路为界，南侧以胜利村边的道路为边界，二级保护区面积5.928km2。
2 水源地保护区现状及存在问题
对同江市水源保护区内进行污染源调查并提出可能导致地下水水质发生变化的问题，确定污染程度及影响，具体问题如下。
2.1 供水存在问题
同江自来水厂现供水能力为1万m3/d，但随着人口的增长、工业的发展以及对俄贸易的不断加强，供水能力将严重不足。根据预测，近期2015年水量将达到3.0万m3/d，远期2030年用水量将达到7.0万m3/d。如果长期持续超采地下水，会引起地下水水位的不断下降，不仅延长了地下水补给的路径，还增加了地下水的溶滤作用，使地下水的硬度、矿化度、硫酸盐等指标升高，造成水质恶化[9]。
2.2 工业企业污染源
在同江水源地保护区的一级保护区内有华鸿家具市场、煤气站、加油站、水泥纤维板厂和自来水厂。华鸿家具市场建有污水管网与市政管网相连；煤气站、加油站、水泥纤维板厂仅建有防渗旱厕。虽然企业建有防渗措施，但不能保证所有废物、废水可以得到妥善处理。而本地区地下水的主要补水为大气降水，一旦污染物随雨水渗入到地下就会对地下水产生一定的影响。
2.3 生活污染源
同江市水源地保护区二级保护区内有大量的居民住房及生活辅助设施。本地区以平房为主，市政设施尚未完善，增加了水源保护、控制难度。该地区产生的生活污水及生活垃圾对地下水有着不同程度的影响。
生活污水的主要污染物质包括大量有机物、氮、合成洗涤剂、无机盐及病原菌等[10]，这些污水未经处理直接排入渗井或明渠对地下水造成威胁。保护区内最大的污染源为两大垃圾坑，两个垃圾坑均位于二级保护区内，其中一个占地面积40000m2，深5m，垃圾堆体为200000m3（原为天然深坑用于填埋同江市所产垃圾并未作任何防渗处理，现已封场），另一个占地面积6000m2，深4.5m垃圾堆积体27000m3。根据经验公式法[11]估算垃圾渗滤液的年产量约为9494.4m3/a，而垃圾渗滤液是一种高强度的有机废液，由于垃圾坑未作任何防渗处理，渗滤液直接渗入地下水体当中，严重的影响地下水水质。该地区的地下水流向为北东方向，通过黑龙江干流及河谷潜流流出盆地，也对黑龙江水质产生一定的影响。
2.4 农牧业污染源
水源地保护区内有耕地147.342hm2，现代农业生产为提高农作物产量，过量使用农药、化肥，有机氮肥磷肥钾肥呈逐年增加趋势[12]。根据有关资料显示，同江地区的化肥流失率氮为20%，农药的流失率为10%[13]。根据美国环境保护局国家农药调查项日的结果表明，土壤中残留的农药种类及其降解的衍生物达100多种[14]。这些农药、化肥随着降水和灌溉渗入到地下对地下水造成污染。
保护区内部分居民饲养了牲畜，以散养形式为主。牲畜108只，其中猪37头，牛26头，羊45只，年产畜禽粪便约为297.11t。牲畜圈舍都比较简易，农户对牲畜粪便管理不到位，使大部分牲畜排泄物直接渗入地下或靠自然蒸发，在雨季来临时大量有机污染物和病原菌随雨水渗入地下，对地下水造成严重的威胁。
3 同江市水源地污染防治措施
3.1 工业企业污染源防治措施
根据《中华人民共和国水污染防治法》的相关规定禁止在饮用水水源一级保护区内新建、改建、扩建与供水设施和保护水源无关的建设项目；已建成的与供水设施和保护水源无关的建设项目，由县级以上人民政府责令拆除或者关闭。同江水源地保护区的一级保护区内除自来水厂外，其余的华鸿家具市场、煤气站、加油站、水泥纤维板厂应全部迁移出水源地保护区。
3.2 生活污染源防治措施 平房居民家中都建有旱厕均未做防渗处理。在完善该地区市政设施之前，需要对居民旱厕以及排污沟经行防渗处理，减少生活污水及粪便对地下水的影响。需要拆除全部简易旱厕，共计656座；修建同等数量的卫生厕所及一定数量的化粪池，化粪池中的粪便定期清运堆肥处理可以作为农家肥沃地。在完善该地区排水管网后，由同江市污水处理厂处理。
保护区内原有垃圾坑需要完全清运，移除的垃圾堆体运至同江市卫生垃圾填埋场填埋。对垃圾坑移土覆盖，回填平整垃圾坑之后种植林木进行绿化，既避免了污染也可以涵养水源。
针对保护区内居民所产生的生活垃圾在保护区内设立4座垃圾收集间，便于收集居民生活垃圾，为防止渗滤液下渗需要对收集间底部进行防渗处理，为防止雨水浸泡垃圾收集间需设置顶棚。垃圾经收集间集中收集后，再由专门的垃圾车将垃圾运至城同江市生活垃圾卫生填埋场处理。
3.3 农牧业污染防治措施
保护区内存在一定面积的耕地，教授农户科学的种植知识，减少现有农药、化肥的使用量；大力发展绿色农业，推广低毒农药、有机化肥的使用。
畜禽污染已经给保护区环境造成很大的压力，治理工作已经刻不容缓，要真正对畜禽养殖污染进行治理，不留畜禽粪便治理的盲区和死角。牲畜粪便治理过程中要遵循“无害化、减量化、资源化、生态化”，即收集粪便加工成有机肥，让原来的废物产出经济效益；采取种养结合，将发酵处理后的畜禽粪便沃田种植，实行综合利用，做到生态化。对现有牲畜圈舍底部进行防渗处理，设置顶棚防止雨水灌入，每座牲畜圈舍建一座储粪池，用于收集、贮存牲畜粪便。牲畜粪便在储粪池中发酵成熟肥后沃田。
3.4 加强日常监管，建立应急、预警机制
环境管理的最终目的是保证水源地水质满足要求。这需要同江市环保局负责日常管理和监督工作，同时进行环境保护宣传教育。设立水源地的水环境监测机构，大力加强水源地水质监测力度，及时了解地下水水位及水质变化情况，根据监测情况采取相应的措施进行控制，确保同江市城市饮用水水源的安全。
制定突发性水污染应急预案并建立事故处理小组，一旦发现水质遭到污染应马上启动应急预案。及时查明污染源并做出补救措施防止污染扩大。
3.5 制定保护区管理规定，加大宣传力度
制定并公布与同江市相适应的本地区饮用水水源保护区防护的管理规定，进一步加强法规建设，建立协调统一的管理机构。严格执行管理规定，并制定相应的奖惩办法，确保饮用水源保护的法律约束力和监管力度，同时建立健全水源保护机构，明确保护责任，加强监督检查，统筹兼顾，整体联动，减少并逐步杜绝水源污染。加强水源保护工作的宣传，提高民众水源保护意识，使广大人民群众自主遵守水源保护规定。
4 结论
经计算，同江水源地保护区的划分：一级保护区面积为0.22km2，二级保护区依《规范》充分利用永久性明显标志，西侧以江堤为界，北侧以大直路为边界，东侧以一条乡村公路为界，南侧以胜利村边的道路为边界，二级保护区面积5.928km2；一级保护区内有华鸿家具市场、煤气站、加油站、水泥纤维板厂应全部迁移出该水源地保护区；二级保护区内2个垃圾坑完全移除，并移土覆盖种植林木进行绿化；在完善该地区市政设施之前，需要对居民旱厕以及排污沟经行防渗处理，减少生活污水及粪便对地下水的影响。在完善该地区排水管网后，由同江市污水处理厂处理；对现有牲畜圈舍底部进行防渗处理，设置顶棚防止雨水灌入，每座牲畜圈舍建一座储粪池，用于收集、贮存牲畜粪便，牲畜粪便在储粪池中发酵成熟肥后沃田。
参考文献
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