第1章緒論
1.1松遼流域概況和水污染狀況
1.1.1松遼流域概況
松遼流域泛指東北地區(qū)，行政區(qū)劃包括遼寧、吉林、黑龍江三省和內(nèi)蒙古自治區(qū)東部的四盟(市)及河北省承德市的一部分。松遼流域總面積為123.80萬km2。西、北、東三面環(huán)山，南部瀕臨渤海和黃海，中、南部形成寬闊的遼河平原、松嫩平原，東北部為三江平原。松遼流域主要河流有遼河、松花江、黑龍江、烏蘇里江、綏芬河、圖們江、鴨綠江以及獨(dú)流入海河流等(圖1-1)。松遼流域處于北緯高空盛行西風(fēng)帶，具有較多的西風(fēng)帶天氣和氣候特色，東北地區(qū)有明顯的大陸性氣候特點(diǎn)，為溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。冬季嚴(yán)寒漫長，夏季溫濕而多雨，部分地區(qū)屬寒溫帶氣候。
作為國家工業(yè)化基地的東北地區(qū)，以其能源、原材料、機(jī)械裝備、化工、森工和軍工等門類齊全的工業(yè)體系，在我國工業(yè)發(fā)展史上曾寫下無數(shù)輝煌。自20世紀(jì)50年代國家將156個(gè)重點(diǎn)建設(shè)工程的54項(xiàng)建在東北三省開始，東北現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的歷史時(shí)期。經(jīng)過30多年的發(fā)展建設(shè)，東北區(qū)域經(jīng)濟(jì)已在全國處于重要地位，成為國家區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要增長極和發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)地區(qū)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是工業(yè)生產(chǎn)在全國處于領(lǐng)先地位。
1)松花江流域概況
松花江流域位于119°52′E~132°31′E，41°42′N~51°48′N，東西長2309km，南北寬1070km，流域面積為55.68萬km2。松花江流域西部為大興安嶺，海拔高程為700~1700m；北部為小興安嶺，海拔高程為1000~2000m；東部和東南部為完達(dá)山山脈和長白山山脈，海拔高程為200~2700m；西南部的丘陵區(qū)地帶是松花江與遼河兩流域的分水嶺，海拔高程為140~250m；中部是松嫩平原，海拔高程為50~200m，是該流域的主要農(nóng)業(yè)區(qū)。流域內(nèi)山區(qū)面積為23.79萬km2，占流域面積的42.7%；丘陵面積為16.2萬km2，占流域面積的29.1%；平原面積為15.23萬km2，占流域面積的27.4%；其他面積占流域面積的0.8%。松花江水資源總量為734.70億m3，河川徑流總量為725.80億m3。人均地表水資源量為1568m3，為全國人均地表水資源量的7/10，流域內(nèi)農(nóng)田地表水資源量為6495m3/hm2，為全國的25%。
松花江有南北兩源，南源第二松花江發(fā)源于吉林省長白山天池，北源嫩江發(fā)源于大興安嶺伊勒呼里山中段南側(cè)，兩源于三岔河附近匯合向東而流始稱松花江。松花江流經(jīng)黑龍江、吉林兩省和內(nèi)蒙古自治區(qū)，在同江縣附近匯入黑龍江，從嫩江源頭計(jì)算，松花江總長2308km。北源嫩江是比較大的河流。它發(fā)源于大興安嶺伊勒呼里山，自北向南流至三岔圖1-1松遼流域水系圖河，全長1379km，流域面積為29.70萬km2，占松花江總流域面積的51.9%；流量占松花江干流的31%。嫩江接納了許多發(fā)源于大小興安嶺的支流，主要有甘河、諾敏河、雅魯河、綽爾河、洮兒河、科洛河、訥漠爾河、烏裕爾河等，流域內(nèi)包括內(nèi)蒙古自治區(qū)的呼倫貝爾盟、興安盟，黑龍江省的大興安嶺、黑河、嫩江、綏化等地區(qū)和齊齊哈爾市以及吉林省的白城地區(qū)。南源第二松花江是松花江的正源，它發(fā)源于長白山的白頭山，全長795km，流域面積為78180km2，占松花江流域總面積的14.30%。它供給松花江39%的水量。流域在行政區(qū)劃上分屬吉林省延邊、通化、吉林、四平、長春、白城6個(gè)地區(qū)，包括2個(gè)市和22個(gè)縣，是吉林省人口集中、工農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)，交通方便的地區(qū)。第二松花江為東北地區(qū)的主要河流之一，較大的支流有輝發(fā)河、飲馬河等，流域面積為7.34萬km2，河流總長為958km。松花江干流是指嫩江和第二松花江在三岔河匯合后，折向東流至同江鎮(zhèn)河口這段河道。松花江干流全長939km，從大賚水文站進(jìn)入黑龍江省，它將流過哈爾濱、佳木斯等大城市，沿途還有肇源、雙城、肇東、呼蘭、巴彥、木蘭、通河、依蘭、湯原、樺川、綏濱、富錦等市(縣、區(qū))，在同江附近注入黑龍江。松花江干流右岸有拉林河、螞蟻河、牡丹江、倭肯河等主要支流注入。左岸匯入的支流有呼蘭河、湯旺河、梧桐河、都魯河等(圖1-2)。
圖1-2松花江流域圖
松花江流域?qū)俦睖貛Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，大陸性氣候特點(diǎn)明顯。春季干旱多風(fēng)；夏季受太平洋高壓控制，盛行的東南風(fēng)沿地形抬高促成凝水和熱帶海洋氣團(tuán)與極地大陸氣團(tuán)相遇形成鋒面降水，高溫多雨，人們叫7、8、9三個(gè)月為“水季”；秋季晴冷，溫差大；冬季受內(nèi)蒙古高壓控制，多刮西北風(fēng)，嚴(yán)寒漫長，最冷地區(qū)冰雪覆蓋多達(dá)210天。松花江干流年平均氣溫2~4°C，無霜期110~140天，年平均降雨500~700mm，水面蒸發(fā)600~800mm，水面封凍期11月初~4月初，凍土深1.50~2.50m。松花江流域河川徑流主要由降水形成，徑流的地區(qū)分布不均勻。高值區(qū)多年平均徑流深200~500mm，長白山脈天池附近高達(dá)600mm。徑流低值區(qū)多年平均徑流深小于150mm，嫩江中下游平原地區(qū)年徑流深小于25mm。徑流年際變化大，并存在明顯的豐、枯變化周期。
松花江流域土地資源十分豐富，可耕地面積為1700萬hm2，養(yǎng)育著6500萬人口。松嫩平原和三江平原，是我國的著名大糧倉和重要商品糧基地。流域水力資源豐富，已建成的白山、紅石、豐滿、蓮花4座較大的水電站，人稱松花江大地上的4顆明星。由于歷史原因，松花江上游建有大型的石化企業(yè)——吉林石化集團(tuán)，大量的有毒有機(jī)物長期污染著松花江的水環(huán)境。在第二松花江的松源市和松花江的肇源段分布有許多水上采油工業(yè)，同時(shí)受大慶和牡丹江工業(yè)污染的支流也威脅著松花江的水質(zhì)。2)遼河流域概況遼河流域位于我國東北地區(qū)西南部，地處40°31′N~45°17′N，116°54′E~125°32′E。流域東西寬，南北窄。該流域東以長白山脈與第二松花江兩流域分界；西接大興安嶺之南端，與內(nèi)蒙古內(nèi)諸河相鄰；南以七老圖、凌源山脈與灤河、大小凌河流域毗連；北以松遼分水嶺和松花江流域相接。全流域面積為21.96萬km2。其中山區(qū)占48.2%，丘陵區(qū)占21.5%，平原洼地占24.3%，沙丘占6%。水資源總量為235.11億m3，人均地表水資源量為535m3，僅為全國人均地表水資源量的20%，流域內(nèi)農(nóng)田地表水資源量為220m3/畝①，僅為全國的12%。從總體上看，遼河流域?qū)儆谒�資源貧乏地區(qū)。
遼河流域由遼河和大遼河兩大水系組成。遼河是我國七大江河之一，發(fā)源于河北省承德地區(qū)七老圖山脈的光頭山(海拔1490m)，流經(jīng)河北、內(nèi)蒙古、吉林、遼寧四省(自治區(qū))，在遼寧省盤錦市入渤海，全長1345km。遼河源頭在老哈河上，老哈河由西南向東北流，在西安村水文站上游與左側(cè)支流西拉木倫河匯合后，稱西遼河，西遼河由西向東流至科爾沁左翼中旗白音他拉納右側(cè)支流教來河繼續(xù)東流，在小瓦房匯入北來的烏力吉木倫河后折向東南，流至福德店水文站上游匯入左側(cè)支流東遼河后始稱遼河。遼河干流繼續(xù)南流，分別納入左側(cè)支流招蘇臺河、清河、柴河、泛河和右側(cè)的秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河等支流后，曾在六間房水文站附近分成兩股，一股西行稱雙臺子河，在盤山納繞陽河后入渤海；另一股南行，稱外遼河，在三岔河水文站與渾河、太子河匯合后稱大遼河，于營口入渤海。自1958年外遼河于六間房截?cái)嗪�，渾、太兩河匯成大遼河成為獨(dú)立水系(圖1-3)。
遼河流域地處溫帶、寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季寒冷而漫長，夏季炎熱多雨，春季干燥多風(fēng)。年內(nèi)溫差較大，多年平均氣溫由南北遞減，降水量自西北向東南遞增，多年降水量為350~1200mm；降水量年際變化較大，年內(nèi)分配的差異也較明顯，主要集中在6~9月，約占全年降水量的80%。遼河流域蒸發(fā)量自東南向西北遞增，多年平均蒸發(fā)量為1100~2500mm。蒸發(fā)量最大為5月，為240~390mm；最小為1月，為15~45mm。遼河流域年徑流特征與年平均降水量的分布是一致的，也是從東南向西北遞減。徑流量的分布年際變化很大，豐枯水期年徑流量相差懸殊，可達(dá)7倍左右。而且年內(nèi)變化也很大，7、8兩個(gè)月的徑流量占年徑流量的60%，最小為1月，只占年徑流量的0.1%。流域內(nèi)年平均地表徑流量為150億m3。遼河流域各河流含沙量不同，東部河流含沙量小，西部河流含沙量大。遼河流域是我國重要的鋼鐵、機(jī)械、建材、化工基地，糧食生產(chǎn)基地和畜牧業(yè)基地。遼河中、下游地區(qū)是東北乃至全國工業(yè)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，有以沈陽為中心的包括本溪、遼陽、鞍山、營口、鐵嶺和盤錦的中部城市群。其中，本溪、鞍山是重要的冶金城市，遼陽和盤錦是重要的化工和石油城市，撫順和沈陽是煤炭、能源和機(jī)械工業(yè)城市，鐵嶺則是新興的能源基地，具有人口集中、工業(yè)發(fā)達(dá)、能源消耗大的特點(diǎn)。
1.1.2松遼流域水污染狀況
1)松花江流域水污染狀況
根據(jù)環(huán)境保護(hù)部公布的松花江水系水質(zhì)狀況表明:2005年，松花江水系屬輕度污染，42個(gè)地表水國控監(jiān)測斷面中，Ⅰ~Ⅲ類、Ⅳ~Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面比例分別為24%、57%和19%，主要污染指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、石油類和氨氮。松花江國控省界斷面水質(zhì)一般。Ⅰ~Ⅲ類水質(zhì)占34%，Ⅳ類占66%，無Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)斷面。此外，長期的老舊工業(yè)也使得松花江的重金屬污染相當(dāng)嚴(yán)重，對沿岸的生態(tài)構(gòu)成極大的威脅。松花江河流污徑比較高，部分河流污徑比已經(jīng)超過70%。城市江段污染較重，其中松花江干流的吉林市下游江段、牡丹江敦化段、伊通河的長春市下游江段、輝發(fā)河的污染尤為嚴(yán)重。松花江流域特別是中下游地區(qū)分布有化工、冶金、機(jī)械、造紙、食品加工的大中型企業(yè)，落后的工藝結(jié)構(gòu)使其排污負(fù)荷占總污染負(fù)荷的70%以上。經(jīng)過“十一五”重點(diǎn)流域水污染防治規(guī)劃的實(shí)施，松花江水系水質(zhì)狀況有所好轉(zhuǎn)。2010年，松花江水系水質(zhì)總體為輕度污染。42個(gè)國控監(jiān)測斷面中，Ⅰ~Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面比例分別為47.6%、35.7%、4.8%和11.9%，主要污染指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和五日生化需氧量。松花江干流總體為輕度污染，主要污染指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和石油類。與2009年相比，水質(zhì)無明顯變化。松花江支流總體為中度污染，主要污染指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量和氨氮。
松花江由于地理位置決定了其環(huán)境污染特征與國內(nèi)其他流域有所不同。松花江水質(zhì)具有冰封期污染加重和點(diǎn)源污染突出的污染特征，在冰封期水質(zhì)中的有機(jī)污染物主要是石油化工等企業(yè)排放的多環(huán)芳烴、硝基化合物、酚類、氯苯類等有機(jī)污染物。
2)遼河流域水污染狀況
根據(jù)環(huán)境保護(hù)部公布的2005年全國水環(huán)境質(zhì)量狀況表明:遼河水系屬重度污染，37個(gè)地表水國控監(jiān)測斷面中，Ⅰ~Ⅲ類、Ⅳ~Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面比例分別為30%、30%和40%，主要污染指標(biāo)為氨氮、石油類和高錳酸鹽指數(shù)。遼河干流屬重度污染，與2004年基本持平。遼河支流為重度污染，與2004年相比，水質(zhì)有所下降。東遼河、老哈河、西拉木倫河屬輕度污染；西遼河為中度污染；條子河和招蘇臺河為重度污染。遼河水系國控省界斷面水質(zhì)較差。經(jīng)過“十一五”重點(diǎn)流域水污染防治規(guī)劃的實(shí)施，遼河水系水質(zhì)狀況也有所好轉(zhuǎn)。2010年，遼河水系總體為中度污染。37個(gè)國控監(jiān)測斷面中，Ⅰ~Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面比例分別為40.5%、16.3%、18.9%和24.3%，主要污染指標(biāo)為氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和石油類。遼河干流總體為輕度污染，主要污染指標(biāo)為五日生化需氧量、石油類和氨氮。老哈河水質(zhì)為優(yōu)，東遼河水質(zhì)良好，西遼河和遼河為中度污染。
1.2采樣站位和樣品分析
1.2.1采樣站位
1)松花江水系
作者分別于2005年8月(豐水期)和2005年12月(枯水期)對松花江水系進(jìn)行了系統(tǒng)采樣分析。2005年8月(豐水期)采集的樣品包括南源松花江和松花江表層沉積物樣品，2005年12月(冰封期)采集的樣品包括表層沉積物、靠近河岸的周期性暴露沉積物，采樣區(qū)域位于黑龍江省和吉林省境內(nèi)。采樣點(diǎn)位置如圖1-4所示，采樣站位見表1-1。豐水期水流量大，降雨量豐富，污染輸入途徑復(fù)雜，采樣點(diǎn)靠近河岸；冰封期河面結(jié)凍氣溫在零下10~30℃，污染以點(diǎn)源輸入為主，樣品容易保存，采樣點(diǎn)靠近河中心。在冰封期由于苯泄漏事故，上游水庫大量放水，河流水體動(dòng)力條件也很復(fù)雜。從表1-1中可以看出松花江上游的吉林段有機(jī)碳含量高于哈爾濱—佳木斯段，由于