庆阳地区北部三县水源污染现状及对策研究
(课题组)
第一章 研究区概况
1.自然地理概况
1.1地理位置及研究区的范围
庆阳地区北部的庆阳、华池、环县三县,位于甘肃省东部,泾河上有,介于东经106°21′-108°33′,北纬35°42′-27°09′之间,东西长约186㎞,南北宽164㎞,西北部以环县接宁夏回族自治区,东部为华池县与陕西的吴旗县接壤,南部的庆阳县与西峰市毗邻,三县总面积15705㎞2,占庆阳地区总面积的58%。
本次研究的主要范围为环县环城以南,庆阳县庆城以北的环江及柔远河两岸及其支沟,涉及三县的37个乡(镇)。
1.2地貌类型特点及分布状况
该片大部分为黄土层覆盖,其地貌类型主要有黄土高原沟壑区,黄土残原沟壑区及干旱黄土丘陵沟壑区三种,因地貌组成不同,因而侵蚀特点各异。
(1)黄土高原沟壑区:主要由塬面、梁峁坡面、沟谷三种基本单元组成,坡度一般在5°到25°之间。多面平均侵蚀模数为5000t/㎞2,主要分布在庆阳县的蔡家庙、南庄、翟家河、玄马等。
(2)黄土残原沟壑区:该区地貌类型与高原沟壑区有相似之处,但侵蚀比其剧烈,侵蚀模数多年平均8000t/㎞2,由大小不等的一百多个小塬组成,塬面窄小破碎,多以崾岘相接,高差一般在150-250米,大塬如华池县的上里塬面积约6.8㎞2,小者近于峁顶,塬面所占的比例在30%以下,坡度大,旱灾多,只有局部山地有一定的水利条件,农业生产条件较高原沟壑区差,主要分布在庆阳县马岭以北的曲子、木钵、八珠及华池县五蛟以西。
(3)干旱的黄土丘陵沟壑区:该区地形多有梁、峁状丘陵及沟谷组成,黄土层较厚,土质疏松,但植被较差,开荒种地等是造成本区梁峁状水土流失的主要原因,侵蚀模数多年平均为5000—12000t/㎞2,主要分布在华池县悦乐以北的元城、庙巷、乔川等地。
1.3土壤和植被
1.3.1土壤
该片主要的土类有黑垆土和黄绵土,还有红黏土、淤积土、潮土分布。
(1)黑垆土:是该片分布比较广泛的一个土类,从环县北部以南,华池东部的子午岭边缘以西都有黑垆土分布,根据目前的分布范围及地形部分分析,晚更新世末期龙洞黄土原地及黄土丘陵区得马兰黄土上分布的广泛的分布着黑垆土,由于近代侵蚀加剧,原区沟坡和丘陵梁峁分布的黑垆土几乎侵蚀殆尽,目前仅散见于局部地段,绝大部分地标的黄土母质裸露,形成现在的黑垆土与马兰黄土交错分布,并且表现为残原的现状。其有机质含量1.0-1.5%腐殖质层厚1.0m以上。
(2)黄绵土:是黄土母质上形成的一种侵蚀性土壤,主要分布在黄土梁峁、丘陵、塬边、咀稍以及沟谷坡地上,是面积最大的一类土壤,大部分农耕地属此土壤,具有质地疏松,结构良好,易于渗水,有机质含量在0.7%左右。
1.3.2植被
该片植被的地带性分布自南而北是:(1)温带森林草原带,即庆阳以北环县山城以南,是落叶阔叶林向草原过渡的地带,天然植被已残缺不全,牧草组成以禾本科的披碱、针草为主,另有冰草、芨芨草等;(2)温带灌木草原带,即山城、南湫以北地区。环县的甜水、南湫不仅历史上存在有一定的林地,近代也有完整的灌木林,由于自然因素和认为乱垦滥伐,这种地带性灌木林已趋向消失,少量的森林仅存于边缘的、人口稀少的子午岭林区,树种有山杨、白桦、辽辽东栎、油松、侧柏等,被覆度约为20-80%。其余大部分地区植被稀疏,水土流失严重。
片内植被的衰减程度为五六十年代最为突出,据环县县志记载,50年代初期,环县实有耕地10万公顷,1985年耕地达25万公顷,在此期间,净开荒山荒荒坡15万公顷,其中曲子西部成片的灌木林也基本绝迹,形成越垦越穷,越穷越肯的恶性循环,致使生态环境恶化,制约了当地的经济发展。80年代后期,随着各级政府部门及广大群众生态环境意识的增强,植树造林有了长足的发展,草业逐渐恢复,植被减退现象得到缓解。但是,近年来由于矿产资源的开发及交通运输业的发展,人为毁坏植被的现象有所增长,水土流失严重,地表水体内污染物增多,城镇农村水源紧张,生态环境将又一次受到了新的威胁。
1.4河流水系
庆阳地区北部三县大部分属于马莲河水系,另有环县北部甜水以及北属苦水河和清水河水系,毛井乡以南属蒲河水系,华池县东部的子午岭以东属北洛河水系。
1.4.1马莲河水系:马莲河流域上游主要由环江和柔远河两大干流组成,横岭是这两条河的分水岭,从华池县西北县界南进入环县,又于别盖峁入华池,穿过县西南至庆城南。
环江:发源于陕西省定边县白于山,由西北流向东南,全长159㎞,境内长约150㎞,流经环县的山城、鸿洪德、曲子及马岭等,于庆城南入马莲河,较大的支流有马坊川、城西川、安山川、合道川等14条支流,流域面积(西川水文站以上)10603㎞2,支流多分布在右岸,水系形态呈树枝形,左右岸不对称。流域内多年平均年降雨量432.1㎜,年径流总量22700万m3,出口流量6.8m3/s,年总水量22700万m3,年输沙量4780万t。
柔远河:发源于陕西省定边县白马崾岘乡,由铁角城进入华池县,全程101㎞,境内河段长92㎞,流域面积(贾桥水文站以上)3.63㎞2,流经华池县的乔川、元城、怀安、五蛟、李良子、悦乐,较大的支流有元城川、白马川、柔远川、城壕川等,支流多早左岸,左右岸不对称,流域内多年平均降雨量483.6㎜,入境流量0.208m3/s,年水量1440万m3,其中基流3911万m3,基流全部为苦水,人畜均不能饮用。
1.4.2苦水河和清水河系:以环县甜水乡的朱家大山、鲁家大山和南湫的代家洼为分水岭,以北属苦水河及清水河水系,由南向北注入黄河,在环县境内流域面积879㎞2,多年平均基流流量0.1m3/s,年水量1440万m3,其中基流3911万m3,基流全部为苦水,人畜均不能饮用。
1.4.3蒲河水系:蒲河发展于环县芦家湾乡,在环县境内流域面积1021㎞2,平均基流流量0.6m3/s,年水量3070万m3,其中基流1762万m3,基流全部为淡水。
1.4.4北洛河水系:属于该水系的葫芦和,古称“华水”,发源于华池县的紫坊,流经山庄、林镇,由动画吃入境,河段长46㎞,境内面积1080㎞2,占三县总面积的6.9%,主要有二将川、荔园堡川、小河沟、大风川、豹子川等支沟。该流域地处子午岭林区,有森林面积510㎞3,出口年平均流量0.786m3/s,年输沙量74万t。
2.水文气象特点
2.1气候
庆阳地区北部三县属温带大陆性气候,气候温凉干燥,旱灾频繁,年平均气温在7℃—9℃,绝对最高气温37.9℃,绝对最低气温-23.2℃,日照时数2431.7小时,无霜期154天,气温及降雨由北向南逐渐升高。因环县西北海拔较高,华池县东部受子午岭林区的影响,两地成为该片气温最低的两个地方,庆城附近的川台地区,因海拔相对较低,地形四周闭塞,气温较高,多年平均降水量481.8㎜,降水日数89.9天,平均陆面蒸发量477.7㎜,环县北部最小仅350㎜,水面蒸发量1100㎜以上,陆面蒸发和降水趋势一致,水面蒸发和降水趋势相反。
2.2降水
(1)空间分布:该片年降水量由南至北呈明显减少的趋势,环城以南年平均降水量400-500㎜,环城以北年平均降水量300—400㎜。
(2)年内变化:降雨量多集中于汛期,由南向北集中趋势更加明显,多年平均汛期(6—9月)降水量占年降水量的70%左右,虽然北部比较干旱,但暴雨相对减少很多,多年平均最大降雨量庆阳49.9㎜,环县50.5㎜,洪德89.1㎜。
(3)年际变化:分局环江及柔远河流域1954—1995年降雨资料分析,庆阳地区北部三县多年平均降雨量为457.9㎜,最大年降雨量约为最小年的2.5倍,年际变化较大。
环江及柔远河流域不同时期降雨量变化见表1-2-1,从表中可知,环江流域1969年以前,年平均降雨量441.7㎜,同该期相比,70年代减少了3.5%,80年代减少了8.8%,90年代增加了5.3%;柔远河1969年以前,年平均降水量514.0㎜,同该期相比,70年代减少了9.8%,80年代减少了9.8%,90年代减少了8.7%;从两个流域多年平均降水量来看,东部降雨较西部降雨充沛。
表1-2-1 环江、柔远河不同时期降水量变化统计表单位:mm
(注:1990—1995年的降雨资料为庆阳站和贾桥两站单站资料,其他均为全流域资料的平均值。)
2.3径流
根据环江庆阳水文站及柔远河贾桥水文站1954—1994年历年的资料分析,径流在年内的分配较为集中,洪水量一般占年径流量的54%,基流量占年径流的46%,径流的利用率较低。径流在年际的差异也十分明显,最大年径流量约为最小年的3.9倍,多年平均各项径流指标见表1-2-2。
表1-2-2 环江、柔远河多年平均径流指标统计表单位:万mmmm3/s
环江及柔远河不同时期径流量的变化见表1-2-3,从表中可知,环江1969年以前年平均径流量22732万m3,同该期相比,70年代,年平均水量减少13.0%,80年代年平均减少14.0%,90年代年平均增加8.3%,柔远河1969年以前年平均水量9352万m3,同该期相比,70年代年平均减少6.4%,80年代增加1.2%,90年代增加14.1%。
表1-2-3 环江、柔远河不同时期水量变化统计表单位万m3
2.4泥沙
环江及柔远河各时期年平均输沙量见表1-2-4
表1-2-4 环江、柔远河不同时期输沙量统计表单位:万t
从表中可知,环江多年平均输沙量为8720万吨,1969年以前年平均输沙量9342万吨,同该期相比,70年代年平均减少20.6%,80年代减少25.4%,90年代年平均减少15.4%。
柔远河多年平均输沙量2265万吨,1969年以前年平均输沙量2324万吨,同该期相比,70年代年平均减少10.6%,80年代减少27.9%,90年代年平均增加26.9%。
2.5地下水资源概况
2.5.1地下水的类型划分及其分布状况
地下水是通过降雨入渗,蓄积在各种地层的孔隙、裂隙、溶洞中的水,地下水在渗入和蓄积的同时,其水质、水量在运动中还在不断的发生变化,但其运动变化的速度是相当缓慢的,庆阳地区北部三县的地下水,根据其在含水层中的储存状态,一般分为潜水和承压水两种。
(1)潜水
潜水是指包气带一下,第一隔水层以上包水带中的地下水。潜水含水层的上部是以地下水面为界的,这个地下水面是自由水面,是随含水层中地下水的储量变化升高和降低的,降雨通过包气带岩土中的空隙可自由地由地表渗入到含水层中去。潜水面一般和地表地形的起伏大体上保持一致,但并不完全一样。
庆阳地区北部三县原区的潜水埋藏较深,作为人畜饮水水源开采比较困难,在环江、柔远河及其支沟的河床漫滩及一二级阶地的砂石层或砾卵石层中,水位埋藏较浅,多在3—20米之间,但含水层分布的面积和厚度变化很大,一般厚5—20米,最薄的仅1—2米,河谷潜水水质比较好,水量相对较稳定,开采方便,是该区目前主要的饮用水源。
(2)承压水
庆阳地区北部三县地处鄂尔多斯盆地内,该盆地是一个巨大的开启型自流水盆地,白垩系是其中含水最丰富的岩体,阻隔了与山系间的水力联系,限制了承压自流水的外源补给,以区内大气降水为主要补给来源。由于承压水上部没有同意的隔水顶板,潜水与承压水之间局部地段水力联系密切,大气降水或地表水通过潜水或径流补给承压水。自流水的运动,以白于山、东胜梁、子午岭为分水岭,分别向西北部的黄河、东部的无定河及洛河、南部的马莲河排泄。
白垩系地下水按岩性差异和传统习惯自下而上分为宜君组(K)11、洛河组(K21)、华池组(K31)、环河组(K41)四个层组,按沉积旋回和岩性组合特征,可以归结为两套含水岩组,即下部得宜君、洛河组(K11+2)、上部的华池、环河组(K31+4)。
宜君、洛河含水岩组,天然资源量4.10亿m3/a,在该区的分布面积较大,在不对称向斜构造的控制下,由东向西逐渐加深,水层厚350—450m,埋深400—800m,水位标高1000—1350m,在环江河谷地有较高的自流水和涌水量,一般水头高出数十米,最高可达102m,单井自流水量从数百m3/d到上千m3/d,最高可达13000m3/d,矿化度1.8—3.1g/l,可作为工业及生活洗涤用水水源。
华池、环河含水岩组:天然资源量3.20亿m3/a,广泛分布于盆地腹部宜君、洛河含水岩组的内侧,分布范围和富水次之,华池组是该含水岩组的主体部分,该区被环河组覆盖,华池组含水层在环河中下游河谷地带,水头往往高出地表而自流。单井产水量多小于500m3/d,单位涌水量10—50m3/d.m,华池组的水质,在上覆含盐分较高的环河组地层水及自身水交替滞缓的影响下,普遍较差,矿化度2—4g/l,只有直接接受大气降水补给充沛的情况下,矿化度才降到1g/l以下。
3.社会经济概况
3.1行政划分及人口状况
庆阳地区北部三县共有63个乡镇,576个行政村,3879个自然村,截止1995年底,三县共有157379户,733056口人,其中农业人口628661人,占总人口的85.8%,城镇104359人,占总人口的14.2%,各县的详细情况见表1-3-1。
表1-3-1 庆阳地区北部三县行政区划及人口状况统计表
(根据1995年各县统计资料)
3.2土地利用现状
庆阳地区北部三县土地面积15704㎞2,各类土地分县统计情况见表1-3-2。
表中耕地是指种植农作物的土地,园地是指连片种植,覆盖度达到50%以上、集约经营的多年生农作物用地,林地指生长生长森林等主要用于林地林业的土地,包括以森林为主的自然保护区;草地是指除林地、疏林草地以外,生长一般草本植物,被覆盖度达到15%以上的土地。水域是指内陆水域和水利设施用地,难利用地指目前条件下难于利用的土地,其他地类包括工矿用地、居民点用地和交通道路用地等。
表1-3-2 庆阳地区北部三县土地利用现状表单位:㎞2
(注:上表中庆阳县为1995年的统计资料,华池、环县为1982年农业区划调查资料,仅供参考。)
3.3工农业生产及畜牧业状况
庆阳地区北部三县,以农本型产业结构为主,农业总产量占工农业总产值的60%,农业又以种植业为主,农作物种类主要有冬小麦、玉米、糜谷和豆类等,整体经济水平较低,主要经济总量指标居于我省中下水平,1995年,三县的工农业总产值为83546.37万元,其中农业产值49728.17万元,农业人口年人均纯收入环县为790元,华池为780.88元,庆阳为842.41元。
畜牧业综合生产水平低下,天然草场大面积以自由放牧为主,经营粗放。1995年末,三县大家畜存栏25.38万头,羊83.79万只,生猪存栏16.47万头。
各县基本情况见表1-3-3。
表1-3-3 庆阳地区北部三县1995年工农业产值及畜牧业状况统计表
注:工农业总产值均按90年不变价统计。
第二章 水源利用状况及水质评价
一、水源基本情况
庆阳地区北部三县水资源以地表水为主,大的河流有马莲河水系的环江(西河)和柔远河(东河),人年均占有水量为553立方米,分别是全省和全国平均水平的36.5%、20.2%。环江,唐代称“马岭水”,上有洪德以北水质苦涩,不能利用,其水质的高硬度取决于特定的地址和土壤条件,从环县县城北关到庆阳县城入马莲河口,全河段硬度均值73.7德国度,由于沿途各支沟水的加入,硬度逐渐降低。(其变化趋势见表2-1-1)柔远河水质尚好,全河段硬度均值为20.6德国度,可以利用。
表2-1-1 环江干流各段面水质硬度监测结果(1985年)
(此值为1985年监测结果)
环江和柔远河,在70年代以前,尚无污染。1981年5月,庆阳地区水利部门对环江、柔远河的水质化验成果列于表2-1-2。1969年,“地质部石油局第三普查勘探大队在庆阳县钻探了庆参井。在三叠纪地层中,发现了工业性油流”;1970年9月,“长庆油田庆1井出油,是陇东马岭油田的第一口发现井”,“10月中旬,长庆油田大会战开始。”(庆阳县志)自此,随着油田开发建设和地方工业发展,水污染逐渐加剧。1985年开展的马莲河地面水首次环境监测结果见表2-1-3(19断面,枯丰两期,评价标准执行GB3838-83第二级):
1984年度的《甘肃省环境质量报告书》中这样评价马莲河(东西河及干流)水质污染:“马莲河油污染极为严重,平均值是44.85mg/L,最高值竟达450.0mg/L,超标1499倍,污染指数达1065.915,是全省地面水油污染之首。油污染最严重的河段是支流西河,西河上漂浮的油膜,甚至油块,顺流而下,河边两岸被染成黑色油带。除油之外,还有亚硝酸盐氮、汞、砷、六价铬、镉、氰化物的污染,都居全省之首。这些含量极高的污染物,多出现在马莲河上游西河上。西河沿岸的长庆油田等石油化工企业将占全地区73.82%的废水,未经处理直接排入西河,使水质严重恶化。马莲河全河段的综合污染指数是79.492,是全省污染最重,水质最差的一条河流”。
1983年开展的《庆阳东河水污染现状及防治对策初探》课题研究结果指出:“东河主河道各水期、各断面全部为第四级即污染级水,第一位的污染物是石油”。“东河水不仅受到污染,不能饮用和养鱼,而且由于单位体积中石油污染物的含量高,就是用作灌溉用水,其危害方面尚需进一步研究。东河已经接近于弃水”。
北三县饮用水源分为地面水和地下水两类,地面水有河、沟、窖水,地下水有井水、泉水、(部分地下水水质情况如表2-1-5)。在以上水源中,约有95%的取水地点分布在农村,饮用人口占北三县人口的85%,按饮水含盐量大于2克/升、供水量小于10升/人。日和服务半径超过1.5公里计算缺水人口,其人口数达52万人,占北三县人口总数的71%。城镇人口现多采用集中式供水,北三县县城供水现状见表2-1-4。
表2-1-4 北三县县城供水现状统计表
北三县是庆阳地区发展引水农灌较早的地区,《庆阳县志》载“清光绪二十年(公园1894年),四川移民在蔡家庙寺沟川引水种稻40亩”。此为该片农灌之始。1949年后大兴水利,1995年底,北三县有效灌溉面积8.46万亩,占全区的17.18%。
北部三县是我省石油化工基地之一,石油矿区内工业和生活用水受水质影响,限制了工业发展。部分企业单位为解决饮用水问题,不得不从董志塬的驿马等地拉水,成本高昂。
表2-1-2 环江、柔远河水质化验成果表单位:mg/L
表2-1-5 北三县部分地下水水质化验成果表(1981年7月)
二、水质评价
2.1水源纳污情况
该片污染排放单位主要分布在环江、柔远河干流沿岸。据环保部门统计,柔远河年接纳污水39万吨,其中工业废水19万吨,环江年接纳污水280万吨,其中工业废水250万吨。环江“曲子—庆城”西河沿岸支沟内虽无常设排污口,但井场污油、泥随雨水冲刷、部分集输油站事故性排污以及管线破裂排油,均有污染进入支沟水体。
2.2地表水水质监测结果与评价
2.2.1环江、柔远河水质例行监测结果分析与评价
地区环保监测站1986—1995年间,对环江(西河)、柔远河(东河)每年分丰、平、枯三期进行连续监测,年均值结果汇于表2-2-1和表2-2-2.
由统计结果可以看出,环江污染程度明显大于柔远河,监测项目中的石油类、挥发酚、化学需氧量等高居不下,是柔远河的数倍。1995年两河例行检测结果汇于表2-2-3和表2-2-4(表附后),环江除PH、高锰酸盐指数、生化需氧量、硝酸盐氮、氰化物、砷、汞、锌、铜、镉、铅等11项指标外,剩余7项指标年均值超过《地面水环境质量标准》(GB38378—88)Ⅲ类标准值,其年均值及浓度范围分别为(单位:mg/L):化学耗氧量132.8(287.00—5.00)、亚硝酸盐0.206(0.554—0.060)、挥发酚0.020(.0130—0.001)、六价铬0.074(0.195—0.008)、硫酸盐1015.03(1858.05—240.22)、氯化物996.53(1864.42—286.86)、石油类0.062(0.326—0.025)。和1986年相比,明显上升的指标及倍数为:化学需氧量(32.95)挥发酚(3.33)、生化需氧量(1.22)、亚硝酸盐氮(1.21)、六价铬(1.95)。柔远河水质中,超过《地面水环境质量标准》(GB38378—88)Ⅱ类标准值的项目及浓度范围为:化学需氧量27.68(70.20—5.00)、硫酸盐266.205(1022.748—114.650)、石油类0.395(1.865—0.025),和1986年相比,上升的指标及倍数为:化学需氧量(6.02)、生化需氧量(1.10)、亚硝酸盐氮(1.17)、石油类(2.29)。
按加权均值型指数法,计算两河历年污染综合指数,结果见于表2-2-5(表附后),其年际变化趋势见图2-2-1。环江(西河)污染综合指数居高不下,最高年份为1990年(27.17),最低年份为1995年(4.24),严重污染的年份十占其九。主要污染物及其污染分担率分别为:石油类(70.71%)、挥发酚(8.58%)、总硬度(5.39%)、氨氮(4.56)、化学需氧量(3.12%)、亚硝酸盐氮(1.92%)、六价铬(1.72%)、柔远河(东河)污染综合指数较环江低,重污染的年份占到8年,余两年为重污染(1987年、1991年)。主要污染物及其污染分担率分别为:石油类(51.82%)、氨氮(12.08%)、总硬度(8.68%)、PH(7.52%)、六价铬(5.79%)。两河的污染均属石油污染,石油类的污染分担率均在50%以上。
2.2.2环江、柔远河支沟水质监测结果及评价
1996年7月,地区环保监测站组织对环江、柔远河两侧28条大的支沟水质进行监测。选取的17项指标检测结果汇于表2-2-6和表2-2-7(表附后)。有统计结果可以看出,两河支沟水体明显受到污染,水质较差。按《生活饮用水卫生标准》(GB5084-85)(化学耗氧量、石油类选用GB3838-88Ⅱ类,矿化度选用GB5084-851类),各支沟水质至少超标2项以上。在这28条支沟中,有23条沟化学需氧量超标,占82.14%,最高值mg/L(解放沟),超标16.47倍;矿化度超标的12条,占42.86%,最高值为3308mg/L(环县城东河),超标2.31倍;六价铬超标的有17条,占60.71%,最高值为0.119mg/L(清林沟),超标1.38倍;石油类超标的有10条,占35.71%,最高值出现在庆阳县辛家沟,为80.60mg/L。硫酸盐和氯化物超标的分别有13条和8条,分别占46.43%和28.57%。从项目超标次数看,柔远河两侧支沟水质好于环江两侧支沟水质,这与污染源分布密度大小情况是一致的。
对28条支沟的水质监测结果,按加权均值型指数法计算其污染综合指数(评价标准执行GB5749-85),列于表2-2-8(表附后)。污染指数超过1.0的有16条,占59.26%,超过2.0的有10条,占37.04%,属中度污染,排列前三位的分别为庆阳县辛家沟(161.93)、庆阳县野狐沟(83.31)、庆阳县枇杷寨沟(81.73)。污染最重的7条支沟,对水质影响最大的污染物为石油类,其污染分担率分别为99.55%、99.27%、98.13%、37.98%、49.80%、69.69%、58.75%,说明两河支沟水质污染也属石油污染类型。
2.3地下水监测结果及评价
2.3.1人饮土井、大口井水质检测结果分析
这次调查中主要对污染区内浅层水水质进行了监测,污染区内尚有一部分深井,主要是长庆局水电厂,其采水井承担为油田注水供水任务,年供水量近200万吨,还有少部分深井用于工业生产冷却水,其水质均差,属高盐水,水味苦、涩、咸,人饮需高代价处理。人饮土井、大口井多分布在两河及支沟的坪上,分布广,数量多。取样点基本上沿河等距离而设,共监测28口,其结果汇于表2-3-1。按《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)和《地下水环境质量标准》(GB/T14848-93)Ⅲ类标准值评价,总硬度超标的有10口,占35.71%;氨氮超标的有18口,占64.28%;六价铬超标的有19口,占67.86%;氟化物超标的有5口,占17.86%;氯化物超标的有10口,占35.71%;挥发酚超标的有4口,占14.29%。
2.3.2人饮土井、大口井水质评价结果
对人饮土井、大口井水质评价选用评分法,执行《地下水环境质量标准》(GB/T14848-93),先按下表分别确定风格单项组分评价分值Fi:
再按下式计算综合评价分值F。
同时按下表规定划分水质级别:
其结果列于表2-3-2,由结果可以看出,28口井中,水质良好的2口,仅占7.14%;水质较差的13口,占46.23%;水质极差的13口,占46.23%。除本底值较高的总硬度、六价铬、氯化物外,对水质影响较大的迹象污染指标,如氨氮、硝酸盐氮、高锰酸钾指数,在本次监测结果中,也很突出。究其原因,地处污染区,石油开发建设对潜水水质的影响不容忽视。这次布点监测的庆阳县辛家沟辛小红家的三口水井,水质口感均差,其院内离井约30米处的一口废油井,虽已封闭,但影响仍在,监测的一口井水质指标和距其仅300米的辛德平家的一口水井相比较,总硬度、高锰酸盐指数、硝酸盐氮、氯化物都相当高。此类现象在污染区内具一定的代表性。
三、水源污染的影响
从水源水质监测结果看,污染区内水源不同程度受到污染,污染类型为石油污染。就几种水源的被污染程度而言,地表水重于地下水。其大小依序如下:
环江(西河)>柔远河(东河)>环江支沟>柔远河支沟>地表潜水>地下承压水
如前所述,现有水源基本上是该片唯一可开发利用的水资源。历史上除环江水质因矿化度高不能利用外,柔远河及两河支沟、地表潜水水质一般尚好,宜于人畜饮用、农田灌溉和工业用水。70年代以后,油田开发建设、地方工业发展带来的水污染,已经制约着该片经济和社会的进一步发展。
水源被污染,现有的水源不能利用或难以利用,经济上的损失难以估算。其一,水源污染后的恢复是非常困难的,污染源已经存在,其排放污染物的水平即使得到很好的控制(要保证一定的投资),仍会有一部分排放,也需要相当长一段时间来自净(五年,十年,或许更长);其二,无水可用的前景令人悲观,在该片开发新的水源以替代被污染的水源,除了资金的制约外,水资源匮乏是决定性的制约因素。
工业、农业生产缺水,要保证一定的用水比例,就要支付高昂的代价。污染区内,城镇、矿区、农村饮水困难问题,困扰着社会各界。据统计,污染区内因污染造成程度不同饮水困难的农村人口达34.66万人,城镇人口10.43万人。
缺水和饮水不洁影响人群健康,导致地方病和传染病高发流行是显而易见的。当污染物达到一定的数量和浓度阀值,超过机体本身所能承受的负荷时,人群的健康状况就受到影响。免疫机能低下,抵抗力降低,终究要导致某些疾病的发病率和死亡率增加。污染区内水源污染以石油污染为主,原油进入水体,除影响水循环和影响水中生物生存外,原油的组成成分中含有的有毒物质,特别是其中沸点在300℃—400℃间的稠环芳烃大多是致癌物,如苯并芘、苯并蒽等,100毫升原油可含3,4苯并芘40-166微克,按低限保守估算,污染区内通过各种排放途径经年排入水体的苯并芘约40㎏。目前尚未开展该区污染状态和人群健康相关效应的调查和监测,其具体影响未知。同时,除急性中毒事件外,水源污染对人群健康的影响大多是潜在的远期危险。这次调查从防疫部门收集的北三县乙类传染病发病统计情况见表2-3-3。
表2-3-3 北三县乙类传染病发病统计表
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对北三县37个污染乡镇1995年乙类传染病发病统计,发病人数2398人,占北三县发病人数的71.22%,占全区的28.22%,发病率为691.89人/10万。
环江(西河)1986—1995年水质例行监测结果统计表
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表2-2-1 环江(西河)1986—1995年水质例行监测结果统计表
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续表2-2-1 柔远河(东河)1986—1995年水质例行监测结果统计表
表2-2-2 柔远河(东河)1986-1995年水质例行监测结果统计表
表2-2-3 环江1995年水质监测结果 浓度单位:mg/L
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续表2-2-3 环江1995年水质监测结果 浓度单位:mg/L
表2-2-4 柔远河1995年水质监测结果 浓度单位:mg/L
续表2-2-4 柔远河1995年水质监测结果 浓度单位:mg/L
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表2-2-5 环江历年污染综合指数统计结果 浓度单位:mg/L
表2-2-6 环江(西河)、柔远河(东河)支沟水质检测结果统计表
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表2-2-8 环江(西河)、柔远河(东河)支沟水质评价结果表
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表2-3-1 北部三县人饮土井水质监测结果统计表 浓度单位:mg/L
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表2-3-2 北部三县人饮土井水质评价结果统计表
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第三章 水源污染源的调查、评价
一、污染源分布
该片水源污染主要来自于工业污染。工业污染源除少量地方工业企业外,主要是石油矿区内长庆石油勘探局所属的二、三级生产单位、省属庆阳石化总厂,集中分布在环江、柔远河沿岸,其中,长庆局采油厂、马岭炼油厂和庆化厂为省列重点污染源。
环江、柔远河两岸排放废水重点企业排放、处理情况见表3-1-1,排放位置见图3-1-1.统计结果,11个排放口年排放工业废水264.37万吨(占全区有污染企业工业废水排放量的55.77%),其中环江246.37万吨,占93.19%,柔远河18万吨,占6.81%。工业废水处理量为84.41万吨,处理率为31.93%;处理后达标按《污水综合排放标准》(GB8978-88)排放32.91万吨(马岭炼厂),达标排放率为12.45%。
除上述直接向环江、柔远河干流排放废水的排放口外,长庆局分布在城华、元城、马岭、环北的四个采油区块,共有生产油井923口,注水井230口,计量站59个,加热站、中转站等44个,输油、输水管线2100多公里。同时,污染区内还有数十口报废油井和未封探井,年外排高盐水上百万方。这些,都在两河沿岸的沟岔、支沟,伴随钻井、试井、修井、采油和输油形成了一个致密的面污染源。
二、水源污染源监测、评价
主要对表3-1-1所列的11个排污单位排放废水的水质进行了监测,这项工作由地区环保监测站承担,已进行多年数次,对同一排放口选用最近一次的监测结果,统计在表3-1-2.
根据各排污口排放废水量和排放各污染物的浓度计算废水中主要6种污染物的年排放量,汇于表3-1-1。结果表明,年排放废水污染物3622.9吨,其中排入环江3418.8吨,占94.37%,排入柔远河204.1吨,占5.63%。污染物中,悬浮物946.46吨,化学耗氧量2185.21吨,挥发酚7.538吨,石油类444.95吨,硫化物38.74吨。
按《工业污染源评价标准》计算所排污染物等标污染负荷,结果汇于表3-13。可以看出,按等标污染负荷大小排序,污染物依序为石油类、挥发酚、硫化物、化学耗氧量、悬浮物,等标污染负荷及负荷比分表为889.90(39.23%)、753.80(33.23%)、387.40(17.80%)218.52(9.63%)、18.93(0.83%)。废水排放源按等标污染负荷大小排名,排在最前列的为采二和庆化,这两户排放企业,等标污染负荷占到全部的98.48%。
三、事故性排油对水体的污染
据北三县环境监理部门1993—1995年统计,污染区内共发生排油事故90余起,60%以上是因为输油管线破裂造成的。平均每次排放水体的原油约20立方米左右,依次统计每年由于事故排放水体的原油在1000立方米以上。一种环江河及支沟共发生事故性排油69起,柔远河及支沟发生事故性排油21起。至于遍布沟岔塬峁的落地油、泥浆等,已无法统计。原油进入水域后,由于处理不及时,处置方法不当,仅能回收极少部分。其余一部分随河水漂散下游,一部分粘连河床,绵延数里,恶化水质,无法清除。以冬春两季尤甚,只有在洪水期到来后才能被冲走或被淤泥覆盖,影响期长,且后患无穷。
表3-1-1 环江、柔远河沿岸主要污染源污染物排放量统计表
续 表
表3-1-2 环江、柔远河沿岸主要工业污染源排放废水监测结果
表3-1-3 环江、柔远河沿岸主要工业污染源排污水年评价结果
第四章 水源污染控制
一、水源与水源污染
通过对水源水质、水量的调查分析,以及对污染源排污情况的统计、监测和评价,已有的数据基本上可以说明,该片水源污染来源于以下四个方面。
1.工业废水排放源,以长庆局所属生产单位和庆华厂、地方工业为主,夹杂一部分生活污水,排放的废水,对环江、柔远河干流污染严重。
2.事故性排油,主要来源于长庆局采油二厂所属集转站等违章排污、输油管线破裂及井场事故性排油,对环江、柔远河支沟水体污染严重。
3.未封高盐水井及废油井,有一定数量,流量大,含盐量高,对地面水污染,对地下水有一定影响。
4.污染的地表水通过各种补给渠道渗入地下含水层,对一定范围内的地表潜水形成程度不同的污染。
对水源的污染主要表现在以下3个方面:
1.环江、柔远河干流水质较差,人畜不能饮用,柔远河干流干旱期虽用于灌溉,但水质已超过农灌水标准,长期引水灌溉,对农作物生长和食用有影响。
2.环江、柔远河大部分支沟水质变差,人不能饮用,牲畜不宜长期饮用,可勉强用于灌溉。
3.地下水水质差,污染区内人饮土井水质主要监测项目超标率高,长期饮用不利于人群健康。
二、水源污染源控制现状
作为污染区内排污大户的长庆局和庆华厂,自80年代中期以来,积极开展水污染防治工作,相继建成一批老污染源治理工程。据统计,1985-1995年间,长庆局先后投资957万元,建成大的污水处理项目10个,年处理废水能力达到190万吨,正常运行,每年可减少向水体排放各种污染物200多吨,采油二厂北区、中区污处站的建成偷用,一度使油田采出水的回注回灌率达到80%以上。
虽然经过10多年的污染综合防治,但水源污染的现状仍未从根本上得到缓解,存在的主要问题有:
1.污染防治力度弱,治理投资少,效益差。据1995年重点工业污染源核查结果,环保设施投资仅占企业固定资产原值的0.60%;已建的废水处理设施运行不稳定,处理率和达标排放率低。
2.油田采出水回注现状不容乐观,原有回注管线年久失修、腐蚀严重,加之污处费用高昂,故污水基本上不在回注含油层,改用新鲜水,污水外排今年呈上升趋势。
3.钻、试、修井排污未得到有效控制,井场建设缺乏规范化,污油、污泥回收不及时,流失严重。
4.管线维护不力,事故性破裂排油处置不当,回收不力,是污染区水体污染的主要来源之一。
5.集输站管理力度弱,青年职工环境意识单薄,站内、站外排污隐患清除、预防措施不到位,事故性排污时有发生。
6.探井及废井未全数关闭,高盐水、污水自流排污严重。
7.拉油、拉水车辆管理松散,部分司机责任心不强,随处放油、放水现象多有发生。
8.油井、管线承包管理有漏洞,偷油现象未得到根本杜绝,破坏油田设施造成水体污染占到事故性排油的两成左右。
三、水源污染源控制对策
认真贯彻执行《水污染防治法》,加大执法力度,加强对污染源的监督控制,增加投资,治理污染源,对污染区内新上项目严格控制,坚持执行环境影响评价制度和环境保护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的“三同时”制度,积极贯彻《国务院关于环境保护若干问题的决定》,对土炼油等“十五小”重污染企业,限期取缔或关闭停运,加强污水处理设施的监督管理,保证达标正常运行。
3.1对重点工业污染源的控制
此类污染源,主要为长庆局采油二厂、马岭炼厂和庆化厂等,排污类型,排放量和排放时间相对稳定,纳污水体为环江和柔远河干流,根据“谁污染,谁治理”的原则,进行限期治理,开展排污申报登记和排污许可制度,进行排污总量控制,分时段削弱污染物排放,达标排放的目的;扩改建项目要实行“以新带老”,做到增产减污。考虑到纳污水体的功能,上述排污单位排放废水中污染物的浓度限值,环江干流沿岸执行《污水综合排放标准》(GB8978-88)中二级标准,柔远河干流沿岸执行一级标准。按此标准,在一定时限要求内(实施阶段),排污企业需削减排污总量的84.97%,削减量达到3071吨,详见表3-3-1。
表3-3-1 环江、柔远河沿岸重点工业污染源排放削减计划表
对油田采出水,《污水综合排放标准》和《油气田环境保护暂行规定》,对回注率和回注水质分别有明确规定,回注率必须达到85%-90%,水质必须达到《油田注水水质控制指标》的要求。
3.2对分散污染源的控制
此类污染源,以长庆局采油二厂所属采油井场,集输站和输油管线为主,其排污无规律,有一定的偶然性,事故性排放占较大比例。其控制以推行清洁生产、实施生产全过程控制为主,强化监督管理和预防措施,进行清洁无害化队、站、井场建设。对井场实施封闭管理,保证污油、污泥不出井场;对输油管线加强维护保养,合理调度输油量,降低输油压力,减少裂管溢罐等事故排油;对集输站加强制度建设,设置必要污油回收设施,配置站内调节缓冲装置,建设达标清洁站。
四、水源保护对策
4.1制定水资源保护规划,划分水源保护区
现有的水资源开发利用,都未真正纳入水源污染防治有关内容。1994年9月30日,省政府以甘政办发【1994】75号文件印发了《甘肃省地面水环境保护功能类别划分规定》,其中对环江和柔远河的划分结果如下:
柔远河(东河)“铁角城-庆阳县城”段,执行《地面水环境质量标准》(GB3838-88)Ⅱ类标准,其功能“主要适用于集中式生活饮用水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场。”
环江(西河)“洪德-五里桥”段执行Ⅲ类标准,其功能“主要适用于集中式生活饮用水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳去区”;“五里桥-庆阳县城”段执行Ⅳ类标准,其功能“主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区”。
对其他水域,规定“以专业生产、养殖和以农业用水为主兼有水产养殖的水域(河、渠等)及分散式饮用水源,原则上适用于地面水环境质量Ⅱ类标准”,同时,按照“上游河段的功能划分应满足下游的功能要求”;柔远河各支沟水质至少执行Ⅱ类标准,环江各支沟执行Ⅲ类标准,且支沟水作为生活饮用水取水点时,必须同时满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)的要求。
这些功能类别划分规定和要求,虽与现状适用功能有一定距离,但作为水源水质保护的终极目标,在编制污染区水源保护规则时,应充分予以体现。
围绕上述目标,急待着手要搞的工作是建立水源保护区,尤其是饮用水源保护区,按照《饮用水水源保护区污染防治管理规定》制定各类保护区管理办法,积极开展各项污染防治和水质保护工作。按照“甘肃省人民政府关于贯彻《国务院关于环境保护若干问题的决定》的意见”精神,在生活饮用水一级保护区内严禁新建、扩建与供水设施和保护水源无关的建设项目,已设置的排污口,由县级人民政府责令限期拆除或限期治理,确保群众用水安全。
4.2加强水源监控,建立水环境监测网络
污染区内现行的水源监控体系,水文测量由黄委会西峰水文水资源勘测大队承担,分别在庆城和贾家桥设立水文站,两河干流的水质监测由地区环保监测站承担,长庆局环保监测站亦开展环江干流部分河段的水质监测;至于生活饮用水监测,三县县城水源由卫生防疫部门负责,石油矿区则由企业自寻门路。缺乏统一布点、全面考虑的监测网络和水情监测结果,不利于及时掌握水源变化情况和科学决策。这种现状已不适应该片经济和社会发展的要求,应该由水利部门牵头,各有关部门、企业参与,建立起一个完整的水源监测网,定期向政府和有关部门通报监测结果,反映情况。
4.3合理开发利用水资源,加强生态保护,改善自然环境条件
水资源是有限的,北三县水资源受降雨条件和地质因素的限制可利用程度本身很小,且现有水源不同程度受到污染,前景不容乐观。在开发利用过程中,一方面要合理开发、循环利用、减轻污染;另一方面要加强生态保护,营造水源涵养林木、保护植被,减少水土流失,蓄积水资源,保证补给。只有这样,才能让有限的水资源最大限度的支持和满足该片经济社会发展的需要。
小 结
水源污染与治理是近年来环保工作中的热点问题,受到各级领导部门和广大人民群众的普遍重视。本项研究根据实地调查和监测结果,首次比较全面的对庆阳地区北部三县的水源污染问题作了客观的分析,我们坚持从实际出发,主要从以下三个方面进行了深入的研究:
(一)利用水文资料,分析了个年代降雨及径流的变化,根据人均占有水量及城镇和农村的供水现状,分析了造成缺水的自然因素和社会因素。
(二)根据环保监测资料,对环江、柔远河的主河段及其分布在两河沿岸的主要支沟、人饮土井等水体的污染现状及发展趋势进行了分析研究,并采用加权均值型指数法对其水质进行了综合评价。
(三)通过调查和监测,初步摸清了水体污染物的来源和污染源的分布,结合目前在水源保护方面存在的问题,有针对性地提出了相应的控制措施和解决水源短缺的途径。
在研究中,我们既重视过去的研究成果,又不受传统观念的束缚,注意准确地把握影响水质变化的主要因素,力求为北部三县水源保护宏观决策提供比较可靠的依据。但是,由于时间不足,加之我们的水平有限,不妥之处在所难免,欢迎批评指正。
(本课题为原庆阳地区1996年重点社科项目,由原甘肃省环保研究所、原庆阳地区环保处、原庆阳地区水利处、革委会西峰小保站和
革委会西峰水文队共同承担完成。
课题组成员为:杨漪、罗全华、付奕宁、王砚冰)
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