東風(fēng)西沙水庫(kù)污染源識(shí)別

長(zhǎng)江河口地區(qū)經(jīng)常發(fā)生突發(fā)性水污染事件。陳興水庫(kù)、青草沙水庫(kù)和東風(fēng)沙水庫(kù)屬于高敏感環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的受體，容易受到周邊地區(qū)主要環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，不可避免地面臨突發(fā)性水污染事故。突發(fā)性廢水事件的發(fā)生，直接影響了上海供水安全和城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。東風(fēng)西沙水庫(kù)位于陳行水庫(kù)、青草沙水庫(kù)的上游,具有重要的水質(zhì)預(yù)警“前哨”作用,對(duì)其開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急評(píng)估指標(biāo)體系研究具有重要的意義,可為建立長(zhǎng)江口水源地有效應(yīng)急管理提供一定依據(jù)。1東沙水區(qū)的基本情況1.1建設(shè)紅水集約型水集約經(jīng)營(yíng)水庫(kù)崇明島四面環(huán)水、水量充沛,枯水期長(zhǎng)江受鹽水入侵威脅嚴(yán)重,目前島內(nèi)沒(méi)有集中式水源地。為加快崇明島供水集約化進(jìn)程并改善供水水質(zhì),規(guī)劃建設(shè)東風(fēng)西沙水庫(kù)作為崇明島水廠的集中原水供應(yīng)地。東風(fēng)西沙水庫(kù)位于長(zhǎng)江口南支上段的北側(cè)、崇明島西南部,是利用東風(fēng)西沙與崇明島之間的夾泓建設(shè)的水庫(kù),屬于避咸蓄淡水庫(kù),水庫(kù)總庫(kù)容為982.79萬(wàn)m3,規(guī)劃近期供水規(guī)模為21.5萬(wàn)m3/d,遠(yuǎn)期供水規(guī)模為40萬(wàn)m3/d。1.2水庫(kù)下游排水系統(tǒng)排水在非咸潮期,東風(fēng)西沙水庫(kù)利用長(zhǎng)江口潮汐特性,高潮時(shí)主要利用水閘自流引水,非咸潮期遇水溫較高時(shí),若不及時(shí)換水,局部區(qū)域可能會(huì)出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。為此,低潮位時(shí)利用水庫(kù)下游水閘排水,通過(guò)上、下游水閘聯(lián)動(dòng)的運(yùn)行方式,增加水庫(kù)內(nèi)水體的流動(dòng)性,從而提高水體抵御富營(yíng)養(yǎng)化的能力。在咸潮來(lái)臨前,利用泵站提水將水庫(kù)預(yù)蓄至最高蓄水位,以滿足咸潮入侵期間原水供應(yīng)需求。咸潮期內(nèi),一般有間隙性淡水出現(xiàn),為充分利用淡水資源,可搶補(bǔ)淡水,確保咸潮期的供水安全。東風(fēng)西沙水庫(kù)取輸水泵閘工程布置見(jiàn)圖1。1.3類劃分標(biāo)準(zhǔn)近年來(lái),東風(fēng)西沙水庫(kù)取水口水質(zhì)總體較好,且較為穩(wěn)定,除TN為劣Ⅴ類外(部分情況下糞大腸菌群為Ⅲ類),其余各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到Ⅰ~Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。2風(fēng)險(xiǎn)源類型及污染特性水源地突發(fā)性污染事故是指,在水源保護(hù)區(qū)域(或鄰近水域),遇突發(fā)性事故,污染物排放和泄漏,對(duì)水源地取水口產(chǎn)生嚴(yán)重威脅或造成水源地水質(zhì)瞬時(shí)惡化的污染事件。突發(fā)性水源污染事件具有形式多樣性、發(fā)生突然性、危害嚴(yán)重性、處理艱巨性等特點(diǎn)。東風(fēng)西沙水源地風(fēng)險(xiǎn)源類型可分為固定源、移動(dòng)源和流域源等3類,其中固定源包括工業(yè)污染源、廢水處理廠、危險(xiǎn)有毒化學(xué)品倉(cāng)庫(kù)、廢棄物填埋廠、裝卸碼頭,其污染特性由點(diǎn)及面,從局部擴(kuò)散,多為化學(xué)性污染;移動(dòng)源包括航運(yùn)船舶、貨運(yùn)車輛,其污染特性由點(diǎn)及面,或帶狀污染,主要為油品及化學(xué)性污染;流域源包括咸潮入侵、面源污染、水災(zāi),其污染特性為水體鹽度增高,污染區(qū)域有機(jī)物濃度激增,以生物污染為主。2.1固源檢測(cè)2.1.1國(guó)內(nèi)污染物來(lái)源長(zhǎng)江沿岸重化工業(yè)項(xiàng)目較多。根據(jù)長(zhǎng)江水利委員會(huì)的調(diào)查,上海、南京、武漢等21個(gè)城市的790km江段中,已形成560km的污染帶,并向城市下游轉(zhuǎn)移,而巨量的化工污水排放是長(zhǎng)江水質(zhì)惡化的原因之一。東風(fēng)西沙水庫(kù)來(lái)水主要為上游徐六涇來(lái)水和長(zhǎng)江北支的倒灌。相關(guān)研究表明,徐六涇斷面2010年的年入海COD量已達(dá)到869.7萬(wàn)t、總磷約57.0萬(wàn)t、重金屬4.5萬(wàn)t,有近70%的站位超出國(guó)家海水水質(zhì)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)(COD≤5mg/L)。長(zhǎng)江口80%以上的主要污染物來(lái)自徐六涇斷面。此外,長(zhǎng)江口沿岸分布了南通、常熟、嘉定、寶山等數(shù)個(gè)工業(yè)區(qū),大量企業(yè)的廢水都排入長(zhǎng)江。東風(fēng)西沙水庫(kù)水源地周邊污水直排長(zhǎng)江的工業(yè)企業(yè)排污負(fù)荷見(jiàn)表2,工業(yè)污染源分布情況見(jiàn)圖2。寶鋼集團(tuán)排水量達(dá)到834.7萬(wàn)t/a,其他企業(yè)排水量達(dá)到25289萬(wàn)t/a,一旦企業(yè)發(fā)生事故性泄漏排放,將對(duì)東風(fēng)西沙取水口水質(zhì)產(chǎn)生很大影響。因此,長(zhǎng)江口區(qū)域企業(yè)事故性泄漏排放是東風(fēng)西沙水源地的主要風(fēng)險(xiǎn)源之一。2.1.2高影響、高擋江洪水東風(fēng)西沙水庫(kù)附近上、下游共有3座引排水設(shè)施,見(jiàn)圖3。新建水閘位于水庫(kù)取水口上游,主要任務(wù)為引淡、排澇、擋潮并兼顧通航,2012年7~8月“?？迸_(tái)風(fēng)過(guò)境期間,新建水閘最大瞬時(shí)排江流量接近100m3/s;明珠湖引排水涵閘位于水庫(kù)取水口上游,排水量很小;廟港水閘位于水庫(kù)取水口下游,凈寬16m,在引淡、排澇、擋潮方面起著重要作用。3座水閘一般以引水為主,汛期根據(jù)防洪排澇要求進(jìn)行排澇。長(zhǎng)江口區(qū)域水流水質(zhì)數(shù)值模擬結(jié)果表明:當(dāng)新建水閘排水水質(zhì)為劣V類時(shí),東風(fēng)西沙取水口COD濃度增加19%,NH3-N濃增加22%,TP濃度增加6.3%,但除了NH3-N水質(zhì)指標(biāo)由Ⅱ類變?yōu)棰箢愐酝?其他水質(zhì)指標(biāo)均保持原來(lái)的Ⅰ、Ⅲ類不變。因此,水閘排水水質(zhì)對(duì)東風(fēng)西沙取水口水質(zhì)影響較小,可歸為一般風(fēng)險(xiǎn)源。2.1.3其他固定源東風(fēng)西沙水源地保護(hù)范圍內(nèi),污水處理廠、裝卸碼頭等分布較少,且歷史上未發(fā)生過(guò)其他固定源的水污染事件,均歸為一般風(fēng)險(xiǎn)源。2.2貨運(yùn)車輛移動(dòng)源污染近幾年來(lái),隨著長(zhǎng)江沿線港口的發(fā)展以及上海國(guó)際航運(yùn)中心的建設(shè),越來(lái)越多的超大型船舶進(jìn)出長(zhǎng)江口深水航道,船舶溢油和化學(xué)品泄漏事件不斷發(fā)生,對(duì)水源地水質(zhì)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。東風(fēng)西沙水庫(kù)周圍沒(méi)有重要交通道路,因此不考慮貨運(yùn)車輛移動(dòng)源的影響。2011年2月23日,“錦德3”與“希瑞503”貨輪在長(zhǎng)江口水域發(fā)生碰撞,數(shù)噸潤(rùn)滑油和機(jī)艙油泄漏;2012年6月26日,兩貨船在九段沙相撞,致60t燃料油泄漏;2012年2月3日,韓籍貨輪苯酚泄漏,導(dǎo)致鎮(zhèn)江水污染;2012年5月18日,吳淞口發(fā)生撞船事故造成漏油膜污染事件等。2004~2007年長(zhǎng)江口船舶溢油污染事故共計(jì)62起,見(jiàn)表3。長(zhǎng)江口船舶溢油和化學(xué)品泄漏污染事故的突然發(fā)生,在一定程度上直接對(duì)長(zhǎng)江口水源地構(gòu)成了威脅。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和污染事例可知:航運(yùn)船舶是目前威脅長(zhǎng)江口水源地的主要風(fēng)險(xiǎn)源之一。2.3流域源識(shí)別2.3.1去除污水中的污染物長(zhǎng)江口系感潮河段,在枯水季節(jié)易發(fā)生北支咸水倒灌南支的現(xiàn)象,北支水質(zhì)劣于南支河段,倒灌會(huì)對(duì)南支江水含氯度和水質(zhì)造成一定影響。陳娓等人根據(jù)東風(fēng)西沙水庫(kù)取水口水域枯水期、平水期以及北支河道豐水期、枯水期的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料,采用水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析與模型計(jì)算相結(jié)合的方法分析得到:即使在特枯年的枯水期,北支咸潮倒灌導(dǎo)致取水口水域產(chǎn)生最大的污染物濃度增量也不超過(guò)0.22mg/L,除TP由Ⅲ類降低為Ⅳ類外,其他指標(biāo)類別基本不變,均優(yōu)于Ⅲ類。因此,北支倒灌對(duì)東風(fēng)西沙水庫(kù)來(lái)說(shuō)可歸為一般風(fēng)險(xiǎn)源。此外,長(zhǎng)江口還面臨的水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),但與其他主要風(fēng)險(xiǎn)源相比,該風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小,可歸為一般風(fēng)險(xiǎn)源。2.3.2地表周邊面源污染東風(fēng)西沙水庫(kù)是利用東風(fēng)西沙島與崇明島之間夾泓建成的,由于原防汛大堤的阻隔,水庫(kù)屬于封閉型水庫(kù),基本不受周邊面源污染的影響。另外,東風(fēng)西沙水庫(kù)水源地周邊面源污染物質(zhì)主要通過(guò)降雨徑流排入崇明島內(nèi)河,再通過(guò)內(nèi)河排水,進(jìn)而對(duì)東風(fēng)西沙取水口產(chǎn)生一定影響。據(jù)統(tǒng)計(jì),歷史上長(zhǎng)江口區(qū)域未發(fā)生突發(fā)性面源污染事故,因此,面源污染可歸為一般風(fēng)險(xiǎn)源。2.4水源主要風(fēng)險(xiǎn)事件類型東風(fēng)西沙水庫(kù)水源主要風(fēng)險(xiǎn)源包括周邊工業(yè)污染源、水源地取水口上下游排水閘、污水處理廠等8項(xiàng)。根據(jù)上述分析,水源地主要風(fēng)險(xiǎn)包括兩項(xiàng):(1)長(zhǎng)江口區(qū)域工業(yè)企業(yè)污染源,主要風(fēng)險(xiǎn)事件類型為企業(yè)事故性泄漏排放;(2)航運(yùn)船舶,主要風(fēng)險(xiǎn)事件類型為船舶事故性溢油泄漏。3評(píng)估水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)源突發(fā)水污染事件的指標(biāo)在對(duì)水源地突發(fā)性污染事故風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的基礎(chǔ)上,綜合考慮主要風(fēng)險(xiǎn)源突發(fā)性水污染事故的特征、污染物質(zhì)(油品、化學(xué)品)水中運(yùn)動(dòng)變化的過(guò)程特點(diǎn)、事故影響程度等,構(gòu)建了水源地主要風(fēng)險(xiǎn)源突發(fā)性水污染事件的評(píng)估指標(biāo)。主要包括:危害性指標(biāo)、嚴(yán)重性指標(biāo)、緊急性指標(biāo)和遷移性指標(biāo),分別對(duì)應(yīng)泄漏物質(zhì)危害、泄漏總量、泄漏位置、水體流速等4項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)因子。3.1有害指標(biāo)根據(jù)泄漏物質(zhì)的毒性和持久性,將化學(xué)品和油品分為5類,并按5分制分別賦分,見(jiàn)表4。分值越高,事故對(duì)水源地水質(zhì)危害越大。3.2泄漏事件的分級(jí)根據(jù)多年來(lái)長(zhǎng)江口區(qū)域船舶泄漏事故的統(tǒng)計(jì)資料,分析泄漏總量和泄漏量區(qū)間分布規(guī)律,將泄漏級(jí)別分為5級(jí),泄漏量大于100t定義為特大型泄漏事件,分值為5,100~10t的分值為4;10~1t的分值為3;1~0.1t的分值為2;小于0.1t定義微型泄漏事件,分值為1。分值越高,事故后果越嚴(yán)重。3.3事故處理緊急性分值于520km根據(jù)東風(fēng)西沙水源地的位置和保護(hù)范圍,將泄漏位置分為5類。由于泄漏位置指標(biāo)對(duì)取水口的影響最為直接,將其最高分值定為5,以取水口為中心,向上下游兩側(cè)遞減。分值越高,事故處理緊急性越強(qiáng)。具體情況為:上游10km、下游5km區(qū)域分值為5;上游10~30km區(qū)域分值為4;下游5~10km區(qū)域分值為3;下游10~30km區(qū)域分值為2;上下游30km以外區(qū)域分值為1。3.4長(zhǎng)江口區(qū)域油氣象條件分析油品在水體中的運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為兩種過(guò)程:(1)平流作用下的整體移動(dòng);(2)在剪切流和湍流作用下的擴(kuò)散。對(duì)于長(zhǎng)江口區(qū)域突發(fā)性溢油事件來(lái)說(shuō),重點(diǎn)考慮油品漂移的影響(擴(kuò)散影響一般在海洋溢油事故分析中考慮)?；瘜W(xué)物質(zhì)在水中的遷移主要通過(guò)水流傳輸,流速和流向是影響污染物在水體中運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)鍵因素。上海市海岸帶調(diào)查資料表明,長(zhǎng)江口實(shí)測(cè)最大落差流速約為2.8m/s,實(shí)測(cè)最大漲潮流速為2.35m/s。遷移性指標(biāo)等級(jí)劃分見(jiàn)表5。4事故類型及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)(1)東風(fēng)西沙水庫(kù)水源地主要水污染風(fēng)險(xiǎn)源包括兩類:(1)水源保護(hù)區(qū)的工業(yè)污染源,主要風(fēng)險(xiǎn)事件類型為企業(yè)事故性泄漏排放;