东风西沙水库污染源识别

东风西沙水库污染源识别

长江河口地区经常发生突发性水污染事件。陈兴水库、青草沙水库和东风沙水库属于高敏感环境风险的受体，容易受到周边地区主要环境风险因素的影响，不可避免地面临突发性水污染事故。突发性废水事件的发生，直接影响了上海供水安全和城市经济和社会系统的正常运行。东风西沙水库位于陈行水库、青草沙水库的上游,具有重要的水质预警“前哨”作用,对其开展风险源识别和风险应急评估指标体系研究具有重要的意义,可为建立长江口水源地有效应急管理提供一定依据。1东沙水区的基本情况1.1建设红水集约型水集约经营水库崇明岛四面环水、水量充沛,枯水期长江受盐水入侵威胁严重,目前岛内没有集中式水源地。为加快崇明岛供水集约化进程并改善供水水质,规划建设东风西沙水库作为崇明岛水厂的集中原水供应地。东风西沙水库位于长江口南支上段的北侧、崇明岛西南部,是利用东风西沙与崇明岛之间的夹泓建设的水库,属于避咸蓄淡水库,水库总库容为982.79万m3,规划近期供水规模为21.5万m3/d,远期供水规模为40万m3/d。1.2水库下游排水系统排水在非咸潮期,东风西沙水库利用长江口潮汐特性,高潮时主要利用水闸自流引水,非咸潮期遇水温较高时,若不及时换水,局部区域可能会出现富营养化现象。为此,低潮位时利用水库下游水闸排水,通过上、下游水闸联动的运行方式,增加水库内水体的流动性,从而提高水体抵御富营养化的能力。在咸潮来临前,利用泵站提水将水库预蓄至最高蓄水位,以满足咸潮入侵期间原水供应需求。咸潮期内,一般有间隙性淡水出现,为充分利用淡水资源,可抢补淡水,确保咸潮期的供水安全。东风西沙水库取输水泵闸工程布置见图1。1.3类划分标准近年来,东风西沙水库取水口水质总体较好,且较为稳定,除TN为劣Ⅴ类外(部分情况下粪大肠菌群为Ⅲ类),其余各项指标均能达到Ⅰ~Ⅱ类标准。监测结果见表1。2风险源类型及污染特性水源地突发性污染事故是指,在水源保护区域(或邻近水域),遇突发性事故,污染物排放和泄漏,对水源地取水口产生严重威胁或造成水源地水质瞬时恶化的污染事件。突发性水源污染事件具有形式多样性、发生突然性、危害严重性、处理艰巨性等特点。东风西沙水源地风险源类型可分为固定源、移动源和流域源等3类,其中固定源包括工业污染源、废水处理厂、危险有毒化学品仓库、废弃物填埋厂、装卸码头,其污染特性由点及面,从局部扩散,多为化学性污染;移动源包括航运船舶、货运车辆,其污染特性由点及面,或带状污染,主要为油品及化学性污染;流域源包括咸潮入侵、面源污染、水灾,其污染特性为水体盐度增高,污染区域有机物浓度激增,以生物污染为主。2.1固源检测2.1.1国内污染物来源长江沿岸重化工业项目较多。根据长江水利委员会的调查,上海、南京、武汉等21个城市的790km江段中,已形成560km的污染带,并向城市下游转移,而巨量的化工污水排放是长江水质恶化的原因之一。东风西沙水库来水主要为上游徐六泾来水和长江北支的倒灌。相关研究表明,徐六泾断面2010年的年入海COD量已达到869.7万t、总磷约57.0万t、重金属4.5万t,有近70%的站位超出国家海水水质Ⅳ类标准(COD≤5mg/L)。长江口80%以上的主要污染物来自徐六泾断面。此外,长江口沿岸分布了南通、常熟、嘉定、宝山等数个工业区,大量企业的废水都排入长江。东风西沙水库水源地周边污水直排长江的工业企业排污负荷见表2,工业污染源分布情况见图2。宝钢集团排水量达到834.7万t/a,其他企业排水量达到25289万t/a,一旦企业发生事故性泄漏排放,将对东风西沙取水口水质产生很大影响。因此,长江口区域企业事故性泄漏排放是东风西沙水源地的主要风险源之一。2.1.2高影响、高挡江洪水东风西沙水库附近上、下游共有3座引排水设施,见图3。新建水闸位于水库取水口上游,主要任务为引淡、排涝、挡潮并兼顾通航,2012年7~8月“海葵”台风过境期间,新建水闸最大瞬时排江流量接近100m3/s;明珠湖引排水涵闸位于水库取水口上游,排水量很小;庙港水闸位于水库取水口下游,净宽16m,在引淡、排涝、挡潮方面起着重要作用。3座水闸一般以引水为主,汛期根据防洪排涝要求进行排涝。长江口区域水流水质数值模拟结果表明:当新建水闸排水水质为劣V类时,东风西沙取水口COD浓度增加19%,NH3-N浓增加22%,TP浓度增加6.3%,但除了NH3-N水质指标由Ⅱ类变为Ⅲ类以外,其他水质指标均保持原来的Ⅰ、Ⅲ类不变。因此,水闸排水水质对东风西沙取水口水质影响较小,可归为一般风险源。2.1.3其他固定源东风西沙水源地保护范围内,污水处理厂、装卸码头等分布较少,且历史上未发生过其他固定源的水污染事件,均归为一般风险源。2.2货运车辆移动源污染近几年来,随着长江沿线港口的发展以及上海国际航运中心的建设,越来越多的超大型船舶进出长江口深水航道,船舶溢油和化学品泄漏事件不断发生,对水源地水质构成了严重威胁。东风西沙水库周围没有重要交通道路,因此不考虑货运车辆移动源的影响。2011年2月23日,“锦德3”与“希瑞503”货轮在长江口水域发生碰撞,数吨润滑油和机舱油泄漏;2012年6月26日,两货船在九段沙相撞,致60t燃料油泄漏;2012年2月3日,韩籍货轮苯酚泄漏,导致镇江水污染;2012年5月18日,吴淞口发生撞船事故造成漏油膜污染事件等。2004~2007年长江口船舶溢油污染事故共计62起,见表3。长江口船舶溢油和化学品泄漏污染事故的突然发生,在一定程度上直接对长江口水源地构成了威胁。根据历史数据和污染事例可知:航运船舶是目前威胁长江口水源地的主要风险源之一。2.3流域源识别2.3.1去除污水中的污染物长江口系感潮河段,在枯水季节易发生北支咸水倒灌南支的现象,北支水质劣于南支河段,倒灌会对南支江水含氯度和水质造成一定影响。陈娓等人根据东风西沙水库取水口水域枯水期、平水期以及北支河道丰水期、枯水期的水质监测资料,采用水质监测分析与模型计算相结合的方法分析得到:即使在特枯年的枯水期,北支咸潮倒灌导致取水口水域产生最大的污染物浓度增量也不超过0.22mg/L,除TP由Ⅲ类降低为Ⅳ类外,其他指标类别基本不变,均优于Ⅲ类。因此,北支倒灌对东风西沙水库来说可归为一般风险源。此外,长江口还面临的水灾风险,但与其他主要风险源相比,该风险相对较小,可归为一般风险源。2.3.2地表周边面源污染东风西沙水库是利用东风西沙岛与崇明岛之间夹泓建成的,由于原防汛大堤的阻隔,水库属于封闭型水库,基本不受周边面源污染的影响。另外,东风西沙水库水源地周边面源污染物质主要通过降雨径流排入崇明岛内河,再通过内河排水,进而对东风西沙取水口产生一定影响。据统计,历史上长江口区域未发生突发性面源污染事故,因此,面源污染可归为一般风险源。2.4水源主要风险事件类型东风西沙水库水源主要风险源包括周边工业污染源、水源地取水口上下游排水闸、污水处理厂等8项。根据上述分析,水源地主要风险包括两项:(1)长江口区域工业企业污染源,主要风险事件类型为企业事故性泄漏排放;(2)航运船舶,主要风险事件类型为船舶事故性溢油泄漏。3评估水质风险源突发水污染事件的指标在对水源地突发性污染事故风险识别的基础上,综合考虑主要风险源突发性水污染事故的特征、污染物质(油品、化学品)水中运动变化的过程特点、事故影响程度等,构建了水源地主要风险源突发性水污染事件的评估指标。主要包括:危害性指标、严重性指标、紧急性指标和迁移性指标,分别对应泄漏物质危害、泄漏总量、泄漏位置、水体流速等4项关键指标因子。3.1有害指标根据泄漏物质的毒性和持久性,将化学品和油品分为5类,并按5分制分别赋分,见表4。分值越高,事故对水源地水质危害越大。3.2泄漏事件的分级根据多年来长江口区域船舶泄漏事故的统计资料,分析泄漏总量和泄漏量区间分布规律,将泄漏级别分为5级,泄漏量大于100t定义为特大型泄漏事件,分值为5,100~10t的分值为4;10~1t的分值为3;1~0.1t的分值为2;小于0.1t定义微型泄漏事件,分值为1。分值越高,事故后果越严重。3.3事故处理紧急性分值于520km根据东风西沙水源地的位置和保护范围,将泄漏位置分为5类。由于泄漏位置指标对取水口的影响最为直接,将其最高分值定为5,以取水口为中心,向上下游两侧递减。分值越高,事故处理紧急性越强。具体情况为:上游10km、下游5km区域分值为5;上游10~30km区域分值为4;下游5~10km区域分值为3;下游10~30km区域分值为2;上下游30km以外区域分值为1。3.4长江口区域油气象条件分析油品在水体中的运动主要表现为两种过程:(1)平流作用下的整体移动;(2)在剪切流和湍流作用下的扩散。对于长江口区域突发性溢油事件来说,重点考虑油品漂移的影响(扩散影响一般在海洋溢油事故分析中考虑)。化学物质在水中的迁移主要通过水流传输,流速和流向是影响污染物在水体中运动轨迹的关键因素。上海市海岸带调查资料表明,长江口实测最大落差流速约为2.8m/s,实测最大涨潮流速为2.35m/s。迁移性指标等级划分见表5。4事故类型及风险评估指标(1)东风西沙水库水源地主要水污染风险源包括两类:(1)水源保护区的工业污染源,主要风险事件类型为企业事故性泄漏排放;