王国龙
(辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司,辽宁 沈阳 110006)
总氮的污染会造成水体富营氧化，对人体和生态环境造成较大危害。对此学者进行了多方面研究，董斯齐等[1]对粤港澳大湾区陆源氮污染来源结构与空间分布进行了研究，研究结果表明:控制总氮排放，能有效恢复生态平衡；
钟秀娣[2]对龟石水库总氮污染特征进行了分析并制定防控对策，分析结果表明:采取总氮排放的防控措施，能有效改善水资源环境；
贾娟娟等[3]对鄱阳湖湖区总磷总氮污染变化趋势进行了分析，分析结果表明：经过科学的治理，湖区总氮浓度逐年降低；
陈丽娜等[4]对武宜运河小流域平原河网地区总氮污染特征及来源进行了研究，研究结果表明：控制养殖业及生活污染源，能有效降低总氮排放；
王辉等[5]对渤海氮污染的来源结构与污染压力空间分布进行研究，研究结果表明:治理居民生活及农业耕种总氮污染，能有效改善生态环境。
本文对兴城河流域总氮排放污染源进行了调查，并对水质进行了分析，通过所得资料，制定了污染风险源治理措施和管理措施。
兴城市位于辽宁省西南部，东南濒临渤海，兴城河发源于郭家满族镇西端的把石岭，由西北向东南直接流入渤海(如图1所示)。由于部分入海河流水质恶化，葫芦岛兴城河、连山河等河流总氮浓度总体呈现沿程升高趋势。为确保渤海生态环境不再恶化，确定开展陆源污染治理行动、海域污染治理行动、生态保护修复行动及环境风险防范行动。
图1 兴城河流域图
2.1 总氮排放源调查
根据污染源普查成果，兴城河流域内涉及总氮直接排放的污染企业共有10家，包括5座屠宰场，4座食品厂和1座机械加工厂。经统计，工业污染源总氮入河量为0.307t/a。兴城河流域城镇生活污水主要包括2个部分，一是现状城镇污水处理厂排污，二是污水管网未覆盖的城乡结合部及各乡、镇生活污水散排。流域范围内现有污水处理厂2座，处理厂出水均排入兴城西河。流域内未建设污水处理厂的区域，污水产生量等于污水排放量，生活污水总氮入河量为92.59t/a。
兴城河流域内共有58家规模化养殖场、144家养殖户，主要养殖的畜禽为生猪、鸡、肉牛和羊，牲畜全年出栏量共计为11.77万头猪当量，其规模化养殖场均配套有相应的无害化及资源化处理设施，畜禽粪污综合利用率90.71%，其余则直接排放。根据估算，兴城河流域内畜禽养殖污染物总氮入河量共计57.30t/a。兴城河干流及支流河两岸种植大量的农作物，有机肥、生物农药利用率低，施用的农药化肥中的氮素通过降水冲刷、农田排水和地下渗漏等方式进入水体，土壤中氮营养元素的流失会造成河流中总氮浓度偏，造成农业面源污染，其农业种植污染物总氮的入河量为55.30t/a。
根据现场调查，兴城河流域河道内垃圾倾倒堆放现象较严重，且以生活垃圾为主。兴城河穿越村庄集中区时，部分农村河道漂浮物及岸线垃圾较多，垃圾分散堆置未收集。由于雨水、河水冲刷下，河道垃圾中的总氮逐渐浸出，影响水体水质。兴城河干流河道较长，流经的乡、镇、街道较多，中游两岸居民将大量的生活垃圾、废弃的农业垃圾及建筑垃圾等堆放至河道两侧或河道内，影响河流水质的同时，还会造成河道受阻，流通不畅。经初步估算，兴城河流域河道生活垃圾量约为4.93万m3，总氮浸出量为500～700mg/kg，计算生活垃圾总氮入河量为16.87t。
河道底泥污染也是水体污染的重要原因之一。由于受到温度、pH值、流速及底泥状态结构的影响，一般情况下，河湖底泥中各种污染物与水体中的污染物维持一种稳定的状态。当外界环境改变到一定阙值时，河流底泥中污染物就会重新被释放出来发挥面源污染的作用。根据现场调查及资料收集分析，兴城河流域底泥污染主要为城郊区域生活基础设施滞后所影响的兴城东河等支流河、受沿线居民的生活污水、垃圾、腐败植物影响较大的兴城河城区。按照底泥厚度30～50cm进行估算，底泥中总氮含量约31.55t。根据《不同环境要素条件下大河口水库底泥氮磷释放特征研究》中，大河口水库中底泥在不同温度下氮素释放速率的进行分析，分别以5、15、25℃代表冬季、春季和秋季、夏季的河流温度，估算出兴城河底泥的总氮释放量共计为16.73t。
根据对兴城河流域的污染源分析，各污染源总氮入河量及污染负荷占比如图2所示。
图2 兴城河流域各污染源总氮负荷分布图
通过对兴城河流域内各污染源总氮入河量分析可知，元台子满族乡和红崖子镇总氮入河量最高，分别为30.621t/a和27.36t/a，分别占流域内总氮入河量的12.30%、10.99%；
占比最少的为杨郊乡(5.29t/a)和钓鱼台街道(4.88t/a)，分别占流域内总氮入河量的2.13%、1.96%(见表1)。
表1 兴城河流域各区域污染负荷情况
2.2 水质分析及同位素监测
兴城河流域总氮主要由硝态氮和有机氮构成，且以硝态氮为主(见表2)。
表2 兴城河流域各区域总氮构成情况
兴城河干流总氮浓度升高的原因除受干流沿岸畜禽养殖、河道垃圾、生活污水排放等引起外，非点源污染排放及总氮浓度超标支流来水的汇入，也可能是干流水质总氮含量超标的原因。总氮浓度超标支流来水中的总氮含量虽相对于干流较低，但没有起到有利于自净能力强化的稀释作用，还进一步削弱了干流自净效果，也是造成干流水质氮含量持续超标的原因之一。
本研究在兴城河干流设置同位素监测点位10个，在支流设置同位素监测点位11个。根据兴城河干流及各主要支流河的氮稳定同位素变化及分析结果，该流域中除部分区域外，多数区域的养殖、农村生活等潜在污染源均距离河道较远，耕地为河道沿河主要的景观类型，多种潜在污染源在入河前，均需经过长度不等的旱耕地，耕地由此成为各类污染源的缓冲介质。不同来源的氮素污染物进入耕地后经土壤的截留、吸附等作用暂存于土壤中。
由于取样期为冬季枯水期、河流上冻、土壤冻结，缺少使留存于耕地土壤中的各类氮素，经水土流失进入河流的动力，也就使流失的氮素以先期耕地水土流失进入河流的土壤氮素为主，表现为氮素流失的滞后性。综合已获得的数据，兴城河潜在氮素来源是畜禽养殖、村镇生活和农业种植的潜在混合污染造成，在枯水期表现为农业面源污染排放为主的污染特征。
3.1 工程措施
针对兴城河流域土壤有机氮输入、农业种植污染、农村生活污染问题，大力推进生态缓冲带、生态净化沟渠建设，充分发挥其污染阻控作用，减少流域总氮污染物入河。建设与修复河道、河口湿地，提升河流自净能力。针对河道环境差，河道垃圾多，局部区底泥总氮含量高等问题，在干流、支流河道实施垃圾清理、水生植物残体及淤积底泥清理，减少内源总氮释放。城郊区完善生活污水管网建设，扩大污水管网覆盖范围，应收尽收。
城区完善污水管网，推进雨污分流改造，加强管网养护及破损管网修复。强化对规模化养殖场的监管，推动企业切实履行污染防治责任，完善粪污治理及资源化利用设施。加快推进养殖户、散养户粪污治理设施建设。种养结合，推进流域养殖粪污的资源化利用[6- 8]。
3.2 管理措施
严格落实各级河长在河道管理方面的职责，开展巡河工作，及时发现、整改影响河流水质的各类突出问题。持续加强工业、企业排污执法监管，对超标排放、非法倾倒等违法行为进行严厉查处。加强入河排污口执法检查，严肃查处污水偷排和管网私搭乱接行为。对禁(限)养区内养殖场户开展排查，对规模场户进行执法抽查。积极防控种植业污染，从源头开始控制化肥使用，推广测土配方技术，优化施肥方式，促进施肥结构调整，推进化肥科学施用。
加强农业废弃物回收利用，严格控制畜禽养殖污染，优化养殖结构，严格限制河流两侧300m范围内新增规模养殖场、养殖户，对于现有的养殖场、养殖户强化监管，加强露天晾晒和无标准化设施堆肥活动的排查和清理工作。针对主要支流河设置监测考核断面，定期对水质进行分析研判。加强生态文明教育，有效发挥媒体舆论的引导和监督作用，着力引导企业履行社会责任，自觉防污治污，大力发展绿色循环经济。
本文通过对兴城河流域总氮排放源进行了调查，结果显示兴城河流域总氮排放污染源来自于工业排放污染、生活污染、农业污染等。应加强生态建设，提升系统功能。建设缓冲带、生态净化沟渠，阻控总氮污染入河，并加强河道内源的治理。完善城镇、农村基础设施，完善生活污水管网建设，扩大污水管网覆盖范围。推进畜禽养殖粪污治理及资源化利用，完善粪污治理及资源化利用设施。严格落实各级河长在河道管理方面的职责，开展巡河工作，并持续加强工业、企业排污执法监管，积极防控种植业污染，开展水体监测与考核工作。
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