何靜林，溫東輝，高 波

1.杭州市蕭山區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，浙江 杭州 311200 2.北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100871

杭州蕭山區(qū)飲用水源地鐵污染評(píng)價(jià)及控制對(duì)策研究

何靜林1,2，溫東輝2，高 波1

1.杭州市蕭山區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，浙江 杭州 311200 2.北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100871

以杭州市蕭山區(qū)2008—2014年飲用水源地鐵含量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為分析對(duì)象，研究飲用水源地的鐵含量時(shí)空分布并評(píng)價(jià)鐵污染狀況,結(jié)果表明,鐵含量單次測(cè)值歷年超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)0.01～8.80，超標(biāo)率16.7%～86.1%，7年間超標(biāo)率呈現(xiàn)階段性的螺旋式上升，鐵污染日趨嚴(yán)重，到2014年有所減輕。通過(guò)對(duì)飲用水源地周邊環(huán)境和污染源調(diào)查，結(jié)合文獻(xiàn)資料，分析鐵污染成因，提出防治對(duì)策：制定地表水體中鐵的分類標(biāo)準(zhǔn)，完善廢水的鐵排放標(biāo)準(zhǔn)；建立跨行政區(qū)域的水環(huán)境管理機(jī)制，全面實(shí)施河長(zhǎng)制；加強(qiáng)水土保持和酸雨控制，進(jìn)行河流綜合整治；加強(qiáng)飲用水源管理，擴(kuò)建備用水源和另找水源。

飲用水源；鐵污染；控制對(duì)策

鐵(Fe)在地球上分布很廣，約占地球質(zhì)量的5.6%，但天然水體中鐵含量并不高[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，部分地表水體的鐵含量逐年升高，水體呈現(xiàn)黃色，影響了水體功能，帶來(lái)飲水安全隱患。為了保障飲水安全，我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)規(guī)定，作為集中式生活飲用水地表水補(bǔ)充項(xiàng)目，鐵的含量控制在0.3 mg/L以下，世界衛(wèi)生組織《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》(ISBN 92 4 154638 7)、美國(guó)《飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(EPA 822-S-12-001)、俄羅斯《生活飲用水(集中式供水)水質(zhì)衛(wèi)生要求》(САНПИН 2.1.4.1074-1)、日本《飲用水水質(zhì)基準(zhǔn)》(第101號(hào)厚生省令)等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定飲用水中鐵含量不超過(guò)0.3 mg/L。

2008—2014年，浙江省杭州市蕭山區(qū)飲用水源地重金屬項(xiàng)目中未見(jiàn)銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、鉻(六價(jià)鉻)、鉛的測(cè)值超標(biāo)，錳超標(biāo)不常見(jiàn)，鐵超標(biāo)卻常見(jiàn)，其中在用飲用水源地的鐵超標(biāo)率：2008年16.7%，2009年13.9%，2010年27.8%， 2011年52.7%，2012年69.4%，2013年86.1%，2014年66.7%，最大超標(biāo)倍數(shù)8.08[2-3]。蕭山飲用水源地的鐵污染日趨嚴(yán)重，增加了自來(lái)水和工業(yè)用水的處理難度；枯水期，水體中的鐵和其他污染物相互作用，形成飲用水源的復(fù)合型污染，自來(lái)水處理難度更大、成本更高，極易引發(fā)水質(zhì)型缺水危機(jī)，影響生活和生產(chǎn)用水，制約當(dāng)?shù)爻鞘泻徒?jīng)濟(jì)的發(fā)展。控制飲用水源地的鐵含量，改善水質(zhì)，保障飲水安全，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，勢(shì)在必行。因此，通過(guò)研究飲用水源地的鐵含量時(shí)空分布和鐵污染狀況、分析污染成因，具有現(xiàn)實(shí)意義，將為保護(hù)飲用水源提供新思路，為治理飲用水源鐵污染提供技術(shù)支撐，并為流域管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 研究區(qū)域

1.1.1 研究區(qū)域概況

蕭山區(qū)位于錢(qián)塘江南岸，屬杭州市[4]。全區(qū)總面積1 420.22 km2，2014年末常住人口224.02萬(wàn)，全年實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值4 740.00億元。區(qū)內(nèi)地勢(shì)南高北低，自西南向東北傾斜，中部略呈低洼；氣候濕潤(rùn)，降水豐富，水系發(fā)達(dá)，主要有兩大水系：浦陽(yáng)江水系和蕭紹平原河網(wǎng)，均屬錢(qián)塘江水系。浦陽(yáng)江水系位于蕭山南部，系以浦陽(yáng)江為干流呈樹(shù)枝狀展布的河網(wǎng)系統(tǒng)，主要有2條支流凰桐江和永興江，江水由南向北流動(dòng)，出水直接注入錢(qián)塘江干流一級(jí)飲用水源保護(hù)區(qū)。蕭紹平原河網(wǎng)位于蕭山中北部、錢(qián)塘江右岸，河網(wǎng)水量靠錢(qián)塘江補(bǔ)給。蕭山飲用水源一級(jí)保護(hù)區(qū)位于富春江、浦陽(yáng)江和錢(qián)塘江形成的“三江口”水域：富春江蕭山入口富春村連接至錢(qián)塘江聞堰黃山村出口11 km水域，浦陽(yáng)江入錢(qián)塘江出口上游3 km至浦陽(yáng)江出口水域，陸域沿岸縱深100 m；備用水源湘湖由湘河與三江口毗鄰相通，水源通過(guò)錢(qián)塘江三江口的小礫山排灌站引入。

1.1.2 采樣點(diǎn)設(shè)置

為了研究需要，鐵含量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)(斷面)分為3個(gè)部分：①為了弄清飲用水源地的鐵含量情況，在4個(gè)飲用水源取水口設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)即南片水廠(南片水廠與許賢水廠共同取水口)、小礫山水廠(蕭山第一水廠、第二水廠、第三水廠3個(gè)水廠的共同取水口)、聞堰水廠和湘湖備用水源，其中3個(gè)在用飲用水源地監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別位于水廠取水口上游100 m處，湘湖備用水源地監(jiān)測(cè)點(diǎn)于備用水源泵站取水口。②為了弄清浦陽(yáng)江鐵含量對(duì)飲用水源地的影響，在浦陽(yáng)江及其支流設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(斷面)，即進(jìn)化(浦陽(yáng)江入口，蕭山與諸暨交界處)、尖山(凰桐江與浦陽(yáng)江交界處)、永興江出口(永興江與浦陽(yáng)江交界處)和浦陽(yáng)江出口(浦陽(yáng)江流入飲用水源地的交界處)。③為了了解土壤和河流底泥中的鐵對(duì)飲用水源及浦陽(yáng)江含鐵量的影響，在水質(zhì)采樣點(diǎn)設(shè)置了相應(yīng)的土壤和底泥采樣點(diǎn)各8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。對(duì)上述8個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了GPS定位，南片水廠為東經(jīng)120°08′23.05″、北緯30°05′13.78″，小礫山水廠為東經(jīng)120°10′55.52″、北緯30°06′28.43″，聞堰水廠為東經(jīng)120°10′29.67″、北緯3029°07′13.41″，湘湖為東經(jīng)120°13′51.06″、北緯30°09′33.78″，進(jìn)化為東經(jīng)120°17′13.98″、北緯29°56′36.84″，尖山：東經(jīng)120°15′08.92″、北緯29°58′50.07″，永興江出口：東經(jīng)120°11′08.32″、北緯30°03′07.51″，浦陽(yáng)江出口為東經(jīng)120°11′16.20″、北緯30°04′20.51″。飲用水源和浦陽(yáng)江水系的水質(zhì)監(jiān)測(cè)位示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 飲用水源和浦陽(yáng)江的采樣點(diǎn)設(shè)置Fig.1 Sample profile in drinking water sources and Puyang River

1.2 樣品的采集與處理

1.2.1 水樣的采集與處理

水樣采集：采樣前，所用聚乙烯塑料瓶用洗滌劑洗凈，再用體積比1∶1的硝酸(優(yōu)級(jí)純)溶液浸泡24 h以上，用去離子水沖洗干凈。采集水樣時(shí)，用河水(湖水)的表層水沖洗采樣器3次，浦陽(yáng)江出口分左、中、右3個(gè)點(diǎn)位采樣，測(cè)值取平均值，其余各監(jiān)測(cè)點(diǎn)1個(gè)點(diǎn)位采樣；水樣采集后自然沉降30 min，取上層非沉降部分，立即用優(yōu)級(jí)純鹽酸酸化，使水樣的pH為1～2，冷藏待測(cè)。

水質(zhì)采樣頻次：飲用水源每月初采樣1次，浦陽(yáng)江水系逢雙月初采樣1次。

1.2.2 土壤和底泥的采集與處理

土壤采集：在水質(zhì)采樣點(diǎn)附近，選取1個(gè)有代表性的土壤點(diǎn)位，去除表層土上的生長(zhǎng)物，采集0～20 cm表層土壤，完全混合均勻后放置于聚乙烯塑料袋，冷凍密封保存，經(jīng)自然風(fēng)干后，用研缽磨碎過(guò)0.150 mm篩備用。

底泥采集：在水質(zhì)采樣點(diǎn)正下方，用重力式抓斗采泥器采集0～10 cm表層底泥，完全混合均勻后放置于聚乙烯塑料袋，冷凍密封保存，經(jīng)自然風(fēng)干后，用研缽磨碎過(guò)0.150 mm篩備用。

采樣時(shí)間：土壤、底泥于2015年11月2日采樣1次。

1.3 測(cè)試項(xiàng)目和方法

測(cè)試項(xiàng)目包括地表水體中的鐵、土壤和底泥中的鐵、土壤酸浸出液中的鐵、底泥水浸出液中的鐵。前述樣品中的鐵含量，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以及《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)》的規(guī)定要求進(jìn)行，采用火焰原子吸收分光光度法分析測(cè)定，儀器為美國(guó)Thermo S4 AA System。

1.3.1 土壤和底泥中鐵的測(cè)定

稱取0.500 0 g風(fēng)干過(guò)篩樣品置于DEENA全自動(dòng)樣品消解裝置的泰氟隆消解管內(nèi)用幾滴水潤(rùn)濕后，加入硝酸和鹽酸各10 mL[5]，振搖10 s，在150 ℃加熱90 min；冷卻30 min后，加入5 mL氫氟酸和3 mL高氯酸，振搖10 s，在150 ℃加熱40 min；再加入1 mL硝酸和5 mL水，在150 ℃繼續(xù)加熱20 min，冷卻至室溫，用1%的鹽酸溶液定容至50.0 mL，振搖30 s后，測(cè)定消解液中的鐵。

1.3.2 土壤酸浸出液中鐵的測(cè)定

1.3.3 底泥水浸出液中鐵的測(cè)定

稱取5.000 g風(fēng)干過(guò)篩樣品置于150 mL磨口錐形瓶中，加去離子水50 mL，密塞浸泡24 h后[10]，用干濾紙過(guò)濾，測(cè)定濾液中的鐵。

1.3.4 數(shù)據(jù)和質(zhì)量保證

飲用水源、浦陽(yáng)江水系和廢水中的鐵含量引用蕭山區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，土壤、底泥及其浸出液中的鐵含量經(jīng)適時(shí)采樣分析測(cè)定獲得。

為保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的代表性、準(zhǔn)確性、精密性、可比性和完整性，本研究依據(jù)《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 91—2002)、《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)等國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求進(jìn)行調(diào)查、采樣、分析等工作。采取的質(zhì)控措施：全程序空白和實(shí)驗(yàn)空白的測(cè)定，2個(gè)空白值符合要求；水和土壤每批樣品隨機(jī)抽取10%～20%進(jìn)行平行樣的測(cè)定，平行雙樣的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0～15%；測(cè)定過(guò)程中進(jìn)行考核樣的測(cè)定，考核樣測(cè)定結(jié)果合格率100%，土壤加標(biāo)回收率90%～109.0%。

1.4 評(píng)價(jià)方法

根據(jù)飲用水源地對(duì)鐵含量的限制值，采用單因子評(píng)價(jià)法，判斷監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)值是否超標(biāo)，計(jì)算其超標(biāo)倍數(shù)和超標(biāo)率。超標(biāo)倍數(shù)=(測(cè)值-0.30)/0.30，點(diǎn)位測(cè)值超標(biāo)率=大于0.30的測(cè)值個(gè)數(shù)/點(diǎn)位的測(cè)值總數(shù)×100%。

2 結(jié)果與討論

2.1 南片水廠監(jiān)測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià)

南片水廠水源中鐵平均值評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表1(表1中鐵的測(cè)值小于檢出限以檢出限值0.03 mg/L記；豐水期指6—9月，枯水期指1、2、11、12月，平水期指3、4、5、10月)。對(duì)照飲用水源地水質(zhì)要求，蕭山南片水廠水源地中的鐵含量除2008年外，其余幾年均有超標(biāo)，超標(biāo)率：2009年8.3%，2010年33.3%，2011年41.7%，2012年50.0%，2013年83.3%，2014年66.7%；最大超標(biāo)倍數(shù)6.43，出現(xiàn)在2012年的豐水期。年均值超標(biāo)率42.9%，最大超標(biāo)倍數(shù)0.74，出現(xiàn)在2013年。2008—2009年，鐵含量的測(cè)值枯水期>豐水期>平水期；2010—2014年，除2011年外(平水期>豐水期﹥枯水期)，鐵含量測(cè)值豐水期>平水期>枯水期。

表1 南片水廠水源中鐵平均值評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2 小礫山水廠監(jiān)測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià)

小礫山水廠水源中鐵平均值評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。對(duì)照飲用水源地水質(zhì)要求，2008—2014年，小礫山水廠水源地中的鐵含量每年均超標(biāo)，超標(biāo)率：2008年25%，2009年25%，2010年16.7%，2011年66.7%，2012年100%，2013年83.3%，2014年66.7%；最大超標(biāo)倍數(shù)8.80，出現(xiàn)在2012年的豐水期。年均值超標(biāo)率71.4%，最大超標(biāo)倍數(shù)1.55，出現(xiàn)在2012年。2008—2009年鐵含量的測(cè)值豐水期>枯水期>平水期，2010年鐵含量測(cè)值枯水期﹥豐水期>平水期，2011—2014年鐵含量測(cè)值豐水期>平水期>枯水期。

表2 小礫山水廠水源中鐵平均值評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3 聞堰水廠監(jiān)測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià)

聞堰水廠水源中鐵平均值評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。對(duì)照飲用水源地水質(zhì)要求，2008—2014年，聞堰水廠水源地中的鐵含量每年均超標(biāo)，超標(biāo)率：2008年25%，2009年8.3%，2010年33.3%，2011年50.0%，2012年58.3%，2013年91.7%，2014年66.7%；最大超標(biāo)倍數(shù)6.68，出現(xiàn)在2012年的豐水期。年均值超標(biāo)率57.1%，最大超標(biāo)倍數(shù)1.08，出現(xiàn)在2013年。2008、2010、2013年，鐵含量測(cè)值枯水期最大；2009、2012、2014年，鐵含量測(cè)值分別在豐水期最大；2011年鐵的測(cè)值平水期最大。

表3 聞堰水廠水源中鐵平均值評(píng)價(jià)結(jié)果

2.4 湘湖備用水源監(jiān)測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià)

湘湖備用水源中鐵平均值評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4。湘湖應(yīng)急備用水源于2012年建成，同年進(jìn)行水體中的鐵含量監(jiān)測(cè)，對(duì)照集中式生活飲用水地表水源地水質(zhì)要求，2012—2014年，湘湖備用水源中的鐵含量在2013年平水期超標(biāo)，超標(biāo)率16.7%，最大超標(biāo)倍數(shù)0.26，年均值未見(jiàn)超標(biāo)。

2.5 蕭山飲用水源中鐵含量年度變化

2008—2014年，蕭山飲用水源各取水點(diǎn)鐵的年均值變化趨勢(shì)如圖2所示。2008—2014年間，幾個(gè)飲用水源取水點(diǎn)的鐵含量年度變化趨勢(shì)總體上一致：2008—2010年，鐵含量年均值先降后升，總體上不超標(biāo)；2011—2014年，鐵含量年均值先升后降，除備用水源外，其他飲用水源地中鐵的年均值都超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)為0.23～1.55。其中小礫山水廠，2012年鐵含量的超標(biāo)率最高，年均值超標(biāo)倍數(shù)最大。

表4 湘湖備用水源中鐵平均值評(píng)價(jià)結(jié)果

圖2 蕭山飲用水源地中鐵含量年度變化Fig.2 Annual change on Fe concentration of the drinking water sources in Xiaoshan

3 飲用水源地鐵污染成因分析

3.1 飲用水源地周邊環(huán)境及主要污染源調(diào)查

蕭山飲用水源地位于錢(qián)塘江感潮河段，江水在潮汐作用下，變得渾濁，略帶黃色。南片水廠水源地位于富春江蕭山富春村入口處下游，取水口江面上船只往來(lái)于碼頭；江南岸是富春村和河西村，經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主，有少量工業(yè)企業(yè)。小礫山水廠和聞堰水廠的水源地位于富春江和浦陽(yáng)江的交匯出口下游，屬錢(qián)塘江飲用水源一級(jí)保護(hù)區(qū)，實(shí)施了封閉管理；保護(hù)區(qū)內(nèi)沿江兩岸工業(yè)企業(yè)少，部分段位高樓林立，少有綠色屏障，地表徑流直接流入飲用水源一級(jí)保護(hù)區(qū)。湘湖備用水源位于國(guó)家4A級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)，周邊企業(yè)少，游船使用電瓶船，水土保持好。浦陽(yáng)江飲用水源保護(hù)區(qū)以外的河道范圍內(nèi)，多處灘地上建有砂石堆場(chǎng)和臨時(shí)廠房、民房等建筑物，浦陽(yáng)江出口附近?？坑羞M(jìn)入杭甬運(yùn)河的大量船只。

通過(guò)2010年杭州市錢(qián)塘江飲用水源地綜合整治和近年來(lái)的“五水共治”(治污水、防洪水、排澇水、保供水、抓節(jié)水)，蕭山區(qū)搬遷、取締了飲用水源一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)采砂制砂作業(yè)場(chǎng)、砂石碼頭、船廠、石料廠、水泥廠，關(guān)停了飲用水源上游化工、電鍍、五金、鑄造等重污染企業(yè)近100家。浦陽(yáng)江蕭山段現(xiàn)有涉及鐵錳生產(chǎn)企業(yè)已做到廢水零排放，工業(yè)污染源基本不對(duì)浦陽(yáng)江產(chǎn)生鐵污染影響。在調(diào)查中，居民反映，經(jīng)常有車輛開(kāi)過(guò)來(lái)向浦陽(yáng)江及其支流傾倒渣土，把江面染得渾黃。富陽(yáng)區(qū)也搬遷、取締了轄區(qū)內(nèi)飲用水源一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)的砂石碼頭、造船廠、水上加油站，并對(duì)飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)砂石碼頭進(jìn)行整治，以保證富春江進(jìn)入蕭山的出水水質(zhì)。

3.2 浦陽(yáng)江水系鐵含量狀況

浦陽(yáng)江水系中鐵平均值評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5。為了弄清浦陽(yáng)江水體的鐵含量對(duì)下游飲用水源地鐵含量的影響，2011年起，蕭山環(huán)境監(jiān)測(cè)站在浦陽(yáng)江的出入境和2條支流的匯入處布點(diǎn)，進(jìn)行鐵含量監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，2011—2014年，浦陽(yáng)江水系各監(jiān)測(cè)點(diǎn)鐵含量的測(cè)值，從豐水期、枯水期、平水期3期的平均值來(lái)看，48期中有43期測(cè)值超過(guò)0.30 mg/L(地表水中沒(méi)有鐵的標(biāo)準(zhǔn)，引用飲用水源地鐵的標(biāo)準(zhǔn)值)；從年均值來(lái)看，只有尖山點(diǎn)位(凰桐江流入浦陽(yáng)江的出境斷面)的年均值在2014年小于0.30 mg/L，其余各點(diǎn)的年均值均大于0.30 mg/L。總體上，浦陽(yáng)江出口(浦陽(yáng)江流入飲用水源地的出境斷面)的鐵含量，豐水期大于平水期和枯水期；出境斷面鐵的年均值大于入境斷面(進(jìn)化)鐵的年均值(2012年除外)。說(shuō)明浦陽(yáng)江攜帶大量的鐵從諸暨進(jìn)入蕭山，在流經(jīng)途中匯入了含鐵量高的凰桐江和永興江2條支流，浦陽(yáng)江在蕭山境內(nèi)鐵污染加重后流入飲用水源地。2012年，浦陽(yáng)江出口的鐵含量年均值低于上游3個(gè)點(diǎn)位的監(jiān)測(cè)值，說(shuō)明浦陽(yáng)江干流在蕭山境內(nèi)起到了稀釋沉淀凈化鐵的作用，但另外3年(2011、2013、2014年)，上游3個(gè)點(diǎn)位鐵含量年均值低于浦陽(yáng)江出口測(cè)值，浦陽(yáng)江在蕭山境內(nèi)的鐵污染加重，說(shuō)明浦陽(yáng)江的鐵污染在蕭山境內(nèi)另有污染源。

表5 浦陽(yáng)江水系各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的鐵含量均值

3.3 土壤及河流底泥中鐵含量對(duì)飲用水源地的影響

土壤和河流底泥及其浸出液中鐵含量測(cè)值見(jiàn)表6。蕭山土壤主要分為紅壤、黃壤、潮土類、鹽土類和水稻土類，經(jīng)采樣分析，土壤全鐵量高。湘湖土壤屬紅壤，鐵含量為36 475 mg/kg，其他幾個(gè)點(diǎn)位的土壤屬潮土類、鹽土類和水稻土類，其全鐵量均小于湘湖點(diǎn)位的測(cè)值。與土壤的全鐵量相比，除浦陽(yáng)江出口外，各點(diǎn)位底泥的全鐵量要小些。由于沒(méi)有浸出液中鐵含量的標(biāo)準(zhǔn)，引用飲用水源地鐵含量標(biāo)準(zhǔn)(鐵含量不超過(guò)0.3 mg/L)，經(jīng)測(cè)定分析，土壤酸浸出液中的鐵含量均超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)為0.43～5.77。經(jīng)過(guò)酸雨浸泡，土壤中的鐵隨酸雨pH的升高以階段性的規(guī)律溶出后，隨地表徑流流入飲用水源及上游河流，形成飲用水源鐵污染的面源污染。通過(guò)測(cè)定，底泥水浸出液的鐵含量均超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)為0.700～3.40，說(shuō)明沉降到江中底泥中的鐵會(huì)釋放到水體中，形成飲用水源地及上游河流中鐵的二次污染。

表6 研究區(qū)域內(nèi)土壤和河流底泥及其浸出液中鐵含量

3.4 飲用水源地鐵超標(biāo)成因分析

2008—2011年，蕭山在用飲用水源地的鐵含量年均值總體上沒(méi)超標(biāo)；2011—2014年，飲用水源地鐵含量年均值總體上超標(biāo)，日趨嚴(yán)重，到2014年有所減緩。從豐水期、枯水期、平水期來(lái)看，豐水期飲用水源地鐵含量的超標(biāo)次數(shù)最多，超標(biāo)倍數(shù)也最大。經(jīng)調(diào)查分析，形成飲用水源地鐵污染的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)因素，相互作用而成。

1)水土流失。豐水期(6—9月)，在雨水特別是以梅雨鋒(5—6月間)和熱帶風(fēng)暴(7—9月)形成的暴雨[7]沖刷下，大量土壤隨地表徑流流入水體。隨土壤進(jìn)入水體中的鐵(經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，蕭山土壤含鐵量高)，一部分隨大顆粒土壤逐漸沉降到水體底部，一部分溶解于水中，還有一部分以膠體的形式附著在懸浮顆粒上， 懸浮在水中，使水體發(fā)黃變渾[8]，導(dǎo)致水體的鐵含量升高。特別是2010年以來(lái)，蕭山跟其他地方一樣，大量開(kāi)發(fā)土地和礦產(chǎn)資源，植被和表層土壤遭到嚴(yán)重破壞，水土流失加劇，導(dǎo)致河流泥沙量增加，尤其是在7—9月的暴雨期，浦陽(yáng)江帶入錢(qián)塘江的泥沙量急劇增大[9]，使飲用水源地的鐵含量隨之升高。

2)潮汐和航運(yùn)的影響。蕭山飲用水源地位于錢(qián)塘江感潮河段，在7—9月的涌潮期，漲潮將海底及錢(qián)塘江下游的沉積物向河口及其上游方向搬運(yùn)，錢(qián)塘江河口以上河道含沙量急劇增大[10]，同時(shí)在潮流和水流作用下，沉積在飲用水源地底部的底泥也被裹挾夾卷到水體上層，使飲用水源的泥沙量更大。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，河流沉積物含鐵量高，飲用水源地的鐵含量隨水體中泥沙量的劇增而升高。另外進(jìn)入杭甬運(yùn)河的船只大量?？吭谄株?yáng)江出口附近，船只攪起的泥漿水以及潮汐倒流激起浦陽(yáng)江底部的沉積物，使浦陽(yáng)江進(jìn)入飲用水源地的水流渾濁發(fā)黃，加重飲用水源地的鐵污染。

3)企業(yè)違法排放。在環(huán)境執(zhí)法檢查中，發(fā)現(xiàn)企業(yè)偷排含鐵高的廢水時(shí)有發(fā)生，特別是暴雨天，石料廠、建筑行業(yè)趁機(jī)將含鐵量高的泥漿水(經(jīng)測(cè)定，鐵含量高達(dá)2 800 mg/L)傾倒入浦陽(yáng)江及其支流，使浦陽(yáng)江的鐵含量急劇增加，使飲用水源地在豐水期的鐵污染嚴(yán)重。另外，飲用水源地上游幾個(gè)污水處理廠使用鐵鹽作為絮凝劑，經(jīng)監(jiān)測(cè)，排水的鐵含量為0.120～0.685 mg/L，因排放量大，直接增加接納水體浦陽(yáng)江及其支流的鐵濃度，勢(shì)必影響下游水體的鐵含量。

4)酸雨侵蝕及底泥釋放的影響。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，土壤的酸浸出液和底泥水浸出液中的鐵濃度均大于飲用水源地鐵的限制值(鐵含量不超過(guò)0.30 mg/L)。土壤經(jīng)酸雨浸泡和底泥在相對(duì)靜止的流水浸泡下，都會(huì)溶出鐵進(jìn)入水體，增加水體中的鐵含量。蕭山2010年為中度酸雨區(qū)，2011年為較重酸雨區(qū)，2012—2014年均為重酸雨區(qū)[3]，不可忽視酸雨對(duì)土壤的侵蝕以及對(duì)裸露在空氣中的鋼鐵構(gòu)件的腐蝕作用，導(dǎo)致含鐵物質(zhì)隨降水、降塵及地表徑流進(jìn)入水體，增加水體中的鐵含量。在平水期和枯水期，底泥釋放鐵的作用增強(qiáng)，增加了飲用水源地的鐵含量，形成二次污染。

4 對(duì)策與措施

通過(guò)對(duì)飲用水源地鐵污染的成因分析，提出以下防治對(duì)策與措施。

1)制定地表水體中鐵的分類標(biāo)準(zhǔn)，完善含鐵廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，沒(méi)有鐵的分類標(biāo)準(zhǔn)，只是作為集中式生活飲用水地表水的補(bǔ)充項(xiàng)目，鐵含量控制在0.3 mg/L以下；不是集中式生活飲用水的地表水，鐵含量沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可循，無(wú)法控制飲用水源地上游來(lái)水的鐵含量，不利于飲用水源地流域或區(qū)域的水質(zhì)管理。通過(guò)制定國(guó)家或地方的地表水體中鐵的分類標(biāo)準(zhǔn)，判斷交界斷面的鐵是否超標(biāo)，界定流域上下游行政區(qū)域的職責(zé)，從整個(gè)流域協(xié)調(diào)控制具有飲用水源功能的水域的鐵含量，同時(shí)促進(jìn)補(bǔ)充和完善廢水中鐵排放標(biāo)準(zhǔn)的制定，引導(dǎo)企業(yè)加強(qiáng)廢水治理或技術(shù)更新，實(shí)現(xiàn)含鐵廢水達(dá)標(biāo)排放或零排放。

2)建立跨行政區(qū)域的水環(huán)境管理機(jī)制，全面實(shí)施河長(zhǎng)制。蕭山飲用水源地來(lái)水涉及的行政區(qū)域有諸暨市、蕭山區(qū)、富陽(yáng)區(qū)等，行政區(qū)域不同，流域水質(zhì)功能設(shè)定不同，建立跨行政區(qū)域的水環(huán)境管理協(xié)調(diào)機(jī)制，統(tǒng)籌兼顧上下游取水需求，在充分利用流域自凈能力的基礎(chǔ)上，對(duì)浦陽(yáng)江流域水環(huán)境功能做出合理規(guī)劃，各行政區(qū)域?qū)α饔虺鼍硵嗝娴乃|(zhì)負(fù)責(zé)，由此引導(dǎo)流域經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，并建立生態(tài)補(bǔ)償制度，促進(jìn)區(qū)域共同發(fā)展。對(duì)浦陽(yáng)江流域的管理和治理，全面實(shí)施河長(zhǎng)制[11]，由各級(jí)黨政主要負(fù)責(zé)人擔(dān)任“河長(zhǎng)”，聯(lián)合環(huán)保、公安、國(guó)土、林水等部門(mén)，調(diào)動(dòng)民間力量，綜合治理和管理轄區(qū)內(nèi)河流；并在河長(zhǎng)制目標(biāo)考核中納入鐵指標(biāo)，促使各級(jí)政府對(duì)出境斷面鐵含量負(fù)責(zé)。加強(qiáng)水環(huán)境治理法制建設(shè)，將地方政府領(lǐng)導(dǎo)負(fù)總責(zé)、部門(mén)協(xié)同治理的“河長(zhǎng)制”模式以法律形式固定下來(lái)，同時(shí)加大水污染執(zhí)法和處罰力度，推廣環(huán)境公益訴訟制度。

3)加強(qiáng)水土保持和酸雨控制，進(jìn)行河流綜合整治。禁止施工企業(yè)隨意傾倒渣土并加強(qiáng)渣土綜合利用，加強(qiáng)施工場(chǎng)地?fù)踝o(hù)，完工及時(shí)復(fù)耕或綠化，防止水土流失；推行樓頂綠化工程，恢復(fù)因土地開(kāi)發(fā)占用的大量耕地、草地、和濕地，達(dá)到保持水土功效；建設(shè)城市水銀行，將雨水、污水處理廠處理過(guò)的再生水，經(jīng)過(guò)人工綠地、濕地滲濾后，收集到坑、河或地面，以備不時(shí)之需，并減少城市地表徑流直接進(jìn)入水體。加強(qiáng)煙氣的脫硝脫硫治理，實(shí)施煤改氣和油改氣工程，推行綠色能源和綠色交通；促使企業(yè)對(duì)有組織或無(wú)組織的酸性廢氣治理，增強(qiáng)鋼鐵構(gòu)件的防腐性，切實(shí)降低酸雨頻率，減輕酸雨的腐蝕和侵蝕作用，減少含鐵物質(zhì)進(jìn)入水體。結(jié)合截污納管、清淤疏浚工程，利用鳳眼蓮[12]、香蒲、蘆葦、黑麥草、水芹菜[13]、水生苔蘚[14]等水生植物對(duì)鐵的吸附作用，開(kāi)展浦陽(yáng)江及其支流的生態(tài)修復(fù)，改善水域生物群落結(jié)構(gòu)，提高水體自凈能力，保證出境斷面水質(zhì)符合飲用水水源地水質(zhì)要求。

4)加強(qiáng)飲用水源管理，另找水源和擴(kuò)建備用水源，保障飲水安全。飲用水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)江面實(shí)行禁航，設(shè)置物理隔離帶，實(shí)施封閉管理；建設(shè)生態(tài)緩沖帶，保持水土、涵養(yǎng)水源、凈化地表徑流，減少進(jìn)入飲用水源地的鐵污染物質(zhì)。加強(qiáng)飲用水源一級(jí)保護(hù)區(qū)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)建設(shè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常指標(biāo)、查找原因，評(píng)估影響，采取相應(yīng)措施確保水源水質(zhì)；建立飲用水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息發(fā)布制度，定期向社會(huì)公布水源地及上游水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況，自覺(jué)接受全社會(huì)監(jiān)督。蕭山以河道水作為城市飲用水源，取水口完全處于錢(qián)塘江感潮河段，水源單一、水質(zhì)復(fù)雜不穩(wěn)，一旦發(fā)生流域突發(fā)水污染事件，極易引發(fā)飲水危機(jī)，如2011年新安江意外交通事故導(dǎo)致苯酚泄露、2013年錢(qián)塘江發(fā)生自來(lái)水異味事件，都引發(fā)了飲水危機(jī)，給市民生活生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響。而蕭山湘湖備用水源蓄水量少，僅能滿足水廠3～4 d正常取水要求，且需要靠錢(qián)塘江補(bǔ)水，無(wú)法從根本上解決飲水安全問(wèn)題。依托杭州市千島湖引水工程，尋找和建設(shè)水庫(kù)飲水工程，擴(kuò)建湘湖備用水源，保障飲用水源的水質(zhì)水量，徹底解決飲水安全問(wèn)題。

5 結(jié)論

2008—2014年，蕭山在用飲用水源地鐵含量單次測(cè)值歷年超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)0.01～8.80，超標(biāo)率16.7%～86.1%，7年間鐵含量超標(biāo)率呈現(xiàn)階段性的螺旋式上升，鐵污染日趨嚴(yán)重，到2014年有所下降；2008—2011年，在用飲用水源地的鐵含量年均值總體上沒(méi)超標(biāo)；2011—2014年，在用飲用水源地鐵含量年均值總體上超標(biāo)，鐵污染日趨嚴(yán)重，到2014年有所減緩。2012—2014年，蕭山備用水源鐵含量單次測(cè)值只是2013年的平水期出現(xiàn)超標(biāo)，年均值沒(méi)超標(biāo)，鐵污染很輕。從豐水期、枯水期、平水期來(lái)看，豐水期飲用水源地鐵含量的超標(biāo)次數(shù)最多，超標(biāo)倍數(shù)也最大，鐵污染最嚴(yán)重。

蕭山降水豐富，酸雨嚴(yán)重，土壤和河流底泥含鐵量高；隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，飲用水源地及上游來(lái)水地區(qū)水土流失加劇，酸雨對(duì)土壤的侵蝕和對(duì)鋼鐵構(gòu)件的腐蝕作用增強(qiáng)，企業(yè)偷排高含鐵廢水和傾倒建筑泥漿的現(xiàn)象頻發(fā)，以上幾點(diǎn)因素引起飲用水源及來(lái)水的含鐵物質(zhì)增加；進(jìn)入水體的含鐵物質(zhì)在潮汐、水流和航運(yùn)作用下不易沉降，導(dǎo)致蕭山飲用水源地的鐵含量超標(biāo)，鐵污染日趨嚴(yán)重。豐水期水土流失增多，企業(yè)偷排嚴(yán)重，飲用水源地的鐵污染加重。

綜合治理蕭山飲用水源及其上游河流的鐵污染是項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需結(jié)合多學(xué)科、聯(lián)合多部門(mén)，從整個(gè)流域出發(fā)，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、推行清潔生產(chǎn)，加強(qiáng)工業(yè)廢水、水土流失、酸雨侵蝕等源頭治理，推進(jìn)河流綜合整治、修復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)需擴(kuò)建備用水源、另找飲用水源，多舉措治理飲用水源的鐵污染，保障蕭山的飲水安全，進(jìn)一步推動(dòng)蕭山區(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

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HE Jinglin1，2, WEN Donghui2, GAO Bo1

1.Hangzhou Xiaoshan Environmental Monitoring Station, Hangzhou 311200, China 2.College of Environmental Sciences and Engineering, Peking University, Beijing 100871, China

Based on the monitoring data of iron concentration of the drinking water sources in Hangzhou Xiaoshan district during 2008-2014, the temporal and spatial distribution of iron concentration was studied, and the iron contamination in the drinking water sources was assessed. The results showed that some single measurement value of iron content were over-standard every year, which is 0.01-8.80 times than the standard. The range of over-standard rate was 16.7%-86.1%, which presented the periodic and spiral increase during 7 years, iron pollution was serious increasingly, reduced to 2014. Through the investigation of water sources environment and pollution sources, the reason for iron contamination was analyzed and the control countermeasures were put forward as: Establish the classification standard for iron in the surface water and improve the discharge standards of iron in wastewater; Set up the cross-administrative region mechanism of water environment management and implement fully the responsibility system of rivers; Strengthen soil and water conservation and control acid rain; Strengthen the management of drinking water source, expand the backup drinking water source, explore new drinking water source.

drinking water source; iron contamination; control countermeasures

2016-01-05；

2016-06-23

何靜林(1973-)，女，四川西充人，學(xué)士，高級(jí)工程師。

溫東輝

X824

A

1002-6002(2017)01- 0097- 09

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.01.15