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、鴨綠江以及獨流入海河流等(圖1-1)。松遼流域處于北緯高空盛行西風帶，具有較多的西風帶天氣和氣候特色，東北地區(qū)有明顯的大陸性氣候特點，為溫帶大陸性季風氣候區(qū)。冬季嚴寒漫長，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50年代國家將156個重點建設工程的54項建在東北三省開始，東北現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展進入了一個新的歷史時期。經(jīng)過30多年的發(fā)展建設，東北區(qū)域經(jīng)濟已在全國處于重要地位，成為國家區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要增長極和發(fā)達的經(jīng)濟地區(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，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、吉林兩省和內蒙古自治區(qū)，在同江縣附近匯入黑龍江，從嫩江源頭計算，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，流域內包括內蒙古自治區(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個地區(qū)，包括2個市和22個縣，是吉林省人口集中、工農(nóng)業(yè)較發(fā)達，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
松花江流域屬北溫帶季風氣候區(qū)，大陸性氣候特點明顯。春季干旱多風；夏季受太平洋高壓控制，盛行的東南風沿地形抬高促成凝水和熱帶海洋氣團與極地大陸氣團相遇形成鋒面降水，高溫多雨，人們叫7、8、9三個月為“水季”；秋季晴冷，溫差大；冬季受內蒙古高壓控制，多刮西北風，嚴寒漫長，最冷地區(qū)冰雪覆蓋多達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，大量的有毒有機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。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，與內蒙古內諸河相鄰；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，遼河流域屬于水資源貧乏地區(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，分別納入左側支流招蘇臺河、清河、柴河、泛河和右側的秀水河、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斷后，渾、太兩河匯成大遼河成為獨立水系(圖1-3)。
遼河流域地處溫帶、寒溫帶大陸性季風氣候區(qū)，冬季寒冷而漫長，夏季炎熱多雨，春季干燥多風。年內溫差較大，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7倍左右。而且年內變化也很大，7、8兩個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)濟最發(fā)達的地區(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、能源消耗大的特點。
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)境保護部公布的松花江水系水質狀況表明:2005年，松花江水系屬輕度污染，42個地表水國控監(jiān)測斷面中，Ⅰ~Ⅲ類、Ⅳ~Ⅴ類和劣Ⅴ類水質的斷面比例分別為24%、57%和19%，主要污染指標為高錳酸鹽指數(shù)、石油類和氨氮。松花江國控省界斷面水質一般。Ⅰ~Ⅲ類水質占34%，Ⅳ類占66%，無Ⅴ類和劣Ⅴ類水質斷面。此外，長期的老舊工業(yè)也使得松花江的重金屬污染相當嚴重，對沿岸的生態(tài)構成極大的威脅。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)河的污染尤為嚴重。松花江流域特別是中下游地區(qū)分布有化工、冶金、機械、造紙、食品加工的大中型企業(yè)，落后的工藝結構使其排污負荷占總污染負荷的70%以上。經(jīng)過“十一五”重點流域水污染防治規(guī)劃的實施，松花江水系水質狀況有所好轉。2010年，松花江水系水質總體為輕度污染。42個國控監(jiān)測斷面中，Ⅰ~Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類水質的斷面比例分別為47.6%、35.7%、4.8%和11.9%，主要污染指標為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和五日生化需氧量。松花江干流總體為輕度污染，主要污染指標為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和石油類。與2009年相比，水質無明顯變化。松花江支流總體為中度污染，主要污染指標為高錳酸鹽指數(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)境污染特征與國內其他流域有所不同。松花江水質具有冰封期污染加重和點源污染突出的污染特征，在冰封期水質中的有機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、氯苯類等有機污染物。
2)遼河流域水污染狀況
根據(jù)環(huán)境保護部公布的2005年全國水環(huán)境質量狀況表明:遼河水系屬重度污染，37個地表水國控監(jiān)測斷面中，Ⅰ~Ⅲ類、Ⅳ~Ⅴ類和劣Ⅴ類水質的斷面比例分別為30%、30%和40%，主要污染指標為氨氮、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較差。經(jīng)過“十一五”重點流域水污染防治規(guī)劃的實施，遼河水系水質狀況也有所好轉。2010年，遼河水系總體為中度污染。37個國控監(jiān)測斷面中，Ⅰ~Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類水質的斷面比例分別為40.5%、16.3%、18.9%和24.3%，主要污染指標為氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和石油類。遼河干流總體為輕度污染，主要污染指標為五日生化需氧量、石油類和氨氮。老哈河水質為優(yōu)，東遼河水質良好，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。采樣點位置如圖1-4所示，采樣站位見表1-1。豐水期水流量大，降雨量豐富，污染輸入途徑復雜，采樣點靠近河岸；冰封期河面結凍氣溫在零下10~30℃，污染以點源輸入為主，樣品容易保存，采樣點靠近河中心。在冰封期由于苯泄漏事故，上游水庫大量放水，河流水體動力條件也很復雜。從表1-1中可以看出松花江上游的吉林段有機碳含量高于哈爾濱—佳木斯段，由于