理论教育 地表水环境质量调查方法及实践成果

地表水环境质量调查方法及实践成果

时间:2023-10-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:在上述调查的基础上,根据拟建项目所在区域的水环境功能区要求,按照《地表水环境质量标准》中规定的标准限值,开展水环境质量现状评价。

地表水环境质量调查方法及实践成果

(一)地表环境质量现状调查的基本内容

1.调查内容

地表水环境质量现状调查内容包括建设项目及区域水污染源调查、受纳或受影响水体水环境质量现状调查、区域水资源与开发利用状况调查、水文情势与相关水文特征值调查,以及水环境保护目标、水环境功能区或水功能区、近岸海域环境功能区及其相关的水环境质量管理要求等调查。涉及涉水工程的,还应调查涉水工程运行规则和调度情况。

水环境质量现状调查是指在水质断面或点位,调查《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中规定的24项内容,包括水温、pH值、DO(溶解氧量)、高锰酸盐指数、COD、BOD5、氨氮、总磷、总氮、Cu、Zn、氟化物、Se、As、Hg、Cd、Cr6+、Pb、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物和粪大肠菌群。特征污染物是指建设项目生产过程中排放的特殊污染物,它可以与基本污染物一致,也可以不同。除此之外,对于水生态环境现状调查,还需要开展水生生物的调查,包括生物种类和数量等。总之,调查因子应不少于评价因子。

水文条件的调查包括大气降水、流速、流量、水温、水深,丰水期、平水期、枯水期,以及冰封期的划分、大潮期和小潮期的划分等。

在上述调查的基础上,根据拟建项目所在区域的水环境功能区要求,按照《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中规定的标准限值,开展水环境质量现状评价。在现状评价的基础上,开展拟建项目的环境影响评价。为此,在开展现状调查前,需要知道拟建项目的环境影响评价等级。

2.调查方法

地表水环境现状调查主要采用资料收集、现场监测、无人机卫星遥感遥测等方法。

(二)地表水环境影响评价等级的划分

1.评价等级的划分方法

建设项目的地表水环境影响评价工作等级分为一级、二级和三级(参考《环境影响评价技术导则地表水环境》(HJ 2.3—2018)),主要考察四个参数:建设项目的污水排放量、污水水质的复杂程度、各种受纳污水的地面水域(简称受纳水域)的规模,以及对地面水域的水质要求。直接排放废水的建设项目的地表水环境影响评价工作等级分为一级、二级和三级A;间接排放废水的建设项目的地表水环境影响评价工作等级为三级B。其中,一级评价最详细,二级次之,三级较简略。地表水环境影响评价工作分级的判据如表3-2所示。

表3-2 水污染影响型建设项目评价等级判定

2.评价等级划分方法的几点说明

(1)水污染物当量数等于该污染物的年排放量除以该污染物的污染当量值。计算排放污染物的污染物当量数,应区分第一类水污染物和其他类水污染物,统计第一类污染物当量数总和,然后与其他类污染物按照污染物当量数从大到小排序,取最大当量数作为建设项目评价等级确定的依据。

各类污染物的污染当量值按《环境影响评价技术导则地表水环境》(HJ 2.3—2018)中附录A的规定选取。

(2)废水排放量按行业排放标准中规定的废水种类统计,没有相关行业排放标准要求的,可以通过工程分析后确定。统计时需要对含热量大的冷却水的排放量进行统计,但间接冷却水、循环水以及其他含污染物极少的清净下水的排放量不必进行统计。

(3)建设项目范围内存在堆积物(露天堆放的原料、燃料、废渣等以及垃圾堆放场)、降尘污染的,应将初期雨污水纳入废水排放量,相应的主要污染物纳入水污染当量计算。

(4)建设项目直接排放《污水综合排放标准》中所列的第一类污染物的,其评价等级为一级;建设项目直接排放的污染物为受纳水体超标因子的,评价等级不低于二级。

(5)直接排放受纳水体影响范围涉及饮用水水源保护区、饮用水取水口、重点保护与珍稀水生生物的栖息地、重要水生生物的自然产卵场等保护目标时,评价等级不低于二级。

(6)建设项目向河流、湖库排放温水引起受纳水体水温变化超过水环境质量标准要求,且评价范围有水温敏感目标时,评价等级为一级。

(7)建设项目利用海水作为调节温度介质,排水量大于或等于500万m3/d,评价等级为一级;排水量小于500万m3/d,评价等级为二级。

(8)仅涉及清净下水排放的,若其排放水质满足受纳水体水环境质量标准要求,则评价等级为三级A。

(9)依托现有排放口,且对外环境未新增排放污染物的直接排放建设项目,评价等级参照间接排放,定为三级B。

(10)建设项目生产工艺中有废水产生,但作为回水利用,不排放到外环境的,按三级B评价。

(三)现状调查范围与调查时期

1.调查范围

地表水环境的现状调查范围应覆盖评价对象所涉及的影响范围,调查范围一般不小于评价范围,因此调查范围的确定主要依据评价对象的评价等级(分为一级、二级和三级)。各评价等级对应的评价范围可以依据《环境影响评价技术导则地表水环境》(HJ 2.3—2018)的规定确定,并可以根据实际情况进行适当调整。调查或评价范围应以平面图方式表示,并明确起、止断面的位置和涉及的范围。

(1)水污染影响型建设项目的调查范围。

除覆盖评价范围外,当受纳水体为河流时,在不受回水影响的河段,排放口上游调查的河段长度应不小于500 m,受回水影响河段的上游调查河段长度原则上与下游调查的河段长度相等;受纳水体为湖库时,以排放口为圆心,调查半径在评价范围基础上外延20%~50%。

当建设项目排放污染物中包含氮、磷或有毒污染物且受纳水体为湖泊、水库时,一级评价的调查范围应包括整个湖泊、水库,二级、三级A评价时,调查范围应包括排放口所在水环境功能区、水功能区或湖(库)湾区。

(2)水文要素影响型建设项目的调查范围。

受影响水体为河流、湖库时,除覆盖评价范围外,一级、二级评价时,还应包括库区及支流回水影响区、坝下至下一个梯级或河口、受水区、退水影响区。

(3)其他情况。

当受纳或受影响水体为入海河口及近岸海域时,调查范围依据《海洋工程环境影响评价技术导则》(GB/T 19485—2014)要求执行。

2.调查时期

调查时期和评价时期一致,不同受纳水体的不同评价等级对水质调查/评价时期的规定如表3-3所示。

表3-3 不同受纳水体的不同评价等级对水质调查/评价时期的规定

续表

对表3-3所示调查/评价时期的说明:

(1)对于入海河口(感潮河段)、近岸海域,在丰水期、平水期和枯水期(或春夏秋冬四季),均应调查评价工作期限间的大潮期和小潮期中的一个潮期(如无特殊要求,可不考虑大潮期和小潮期的区别)。

(2)冰封期较长的水域,且作为生活饮用水、食品加工用水的水源或渔业用水时,应调查冰封期的水质、水文情况。

(3)具有季节性排水特点的建设项目,应该根据建设项目排水特点安排调查时间。

(4)对于水文要素影响型的建设项目,如果水文要素对水生生物的生长、繁殖与迁徙有明显影响,则需要调查对应时期的情况。

(5)对于复合影响型建设项目,需要分别确定调查/评价时期,按照覆盖所有时期的原则进行调查与评价。

(四)流域水污染源排放调查

在解释地表水环境质量现状的影响因素,或评价建设项目和规划项目对流域或水系未来水环境质量的影响时,常常需要流域或水系的水污染源数据,或水污染源排放清单。因此,有时需要开展流域或水系的水污染源调查,在此基础上,编制流域的水污染源排放清单。目前我国已经于2019年完成了第二次污染源的普查工作,各流域和水系的水污染源排放清单已经入库。

1.水污染源调查方法

水污染源包括点源和面源两类,其调查以收集现有资料为主,只有在十分必要时才补充现场调查或测试。例如在评价改、扩建项目时,对此项目改、扩建前的污染源应详细了解,常需现场调查或测试。而对非点源(即面源)的调查,基本上采用间接收集资料的方法,一般不进行实测。

2.水污染源调查内容

水污染源调查的具体内容或对象主要依据评价对象的评价等级来确定。根据建设项目评价等级的不同,对污染源调查的详细程度不同。

(1)点源调查。

①一级评价:以收集利用排污许可证登记数据、环评及环保验收数据及既有实测数据为主,并辅以现场调查及现场监测。

②二级评价:主要收集利用排污许可证登记数据、环评及环保验收数据及既有实测数据,必要时辅以现场监测。

③水污染影响型三级A评价与水文要素影响型三级评价:主要收集利用与建设项目排放口的空间位置和所排污染物的性质关系密切的污染源资料,可不进行现场调查及现场监测。

④水污染影响型三级B评价:可不开展区域污染源调查,主要调查依托污水处理设施的日处理能力、处理工艺、设计进水水质、处理后的废水稳定达标排放情况,同时应调查依托污水处理设施执行的排放标准是否涵盖建设项目排放的有毒有害的特征水污染物。

对于一级、二级评价,建设项目直接导致受纳水体内源污染变化,或存在与建设项目排放污染物同类的且内源污染影响受纳水体水环境质量的,应开展内源污染调查,必要时应开展底泥污染补充监测。

具有已审批入河排放口的主要污染物种类及其排放浓度和总量数据,以及国家或地方发布的入河排放口数据的,可不对入河排放口汇水区域的污染源开展调查。

(2)面源调查。

面污染源调查主要采用收集利用既有数据资料的调查方法,可不进行实测。

①城市面源:应该调查地表雨水径流特点、初期雨水径流的污染物种类及数量等。

农业面源:应该调查有机肥、化肥农药的施用量,以及流失率、流失规律和不同季节的流失量等。

建设项目的污染物排放指标需要等量替代或减量替代时,还应对替代项目开展污染源调查。(www.daowen.com)

(五)受纳水体水文条件调查

1.水文调查或水文测量的原则

水文测量的内容应满足拟采用的水环境影响预测模型对水文参数的要求。水污染影响型建设项目要开展与水质调查同步进行的水文测量工作,原则上可只在一个时期(水期)内进行。当水文测量的时间、频次和断面与水质调查的不完全相同时,应保证满足水环境影响预测所需的水文特征值及环境水力学参数的要求。具体原则概述如下:

(1)应尽量向有关的水文测量和水质监测等部门收集现有资料,当上述资料不足时,应进行一定的水文调查与水质调查,以及同步的水文和水质测量。

(2)一般情况,水文调查与水文测量在枯水期进行,必要时,其他时期(丰水期、平水期、冰封期等)可进行补充调查。

(3)水文测量的内容与拟采用的环境影响预测方法密切相关。在采用数学模式法时应根据所选取的预测模式及需要输入的参数决定其内容。在采用物理模型时,水文测量主要应取得制作模型及模型试验所需的水文要素。

(4)与水质调查同时进行的水文测量,原则上只在一个时期内进行。在能准确求得所需水文要素及环境水力学参数(主要指水体混合输移参数及水质模式参数)的前提下,尽量精简水文测量的次数和天数。

2.河流水文调查与水文测量的内容

河流水文调查与水文测量的内容应根据评价等级、河流的规模确定,其中主要有:丰水期、平水期、枯水期的划分,河流平直及弯曲情况(弯曲系数=断面间河段长度/断面间直线距离,当弯曲系数大于1.3时,可视为弯曲河流,否则可简化为矩形平直河流),河流横断面、纵断面(坡度)水位、水深、河宽、流量、流速及其分布、水温、糙率及泥沙含量等,丰水期有无分流漫滩,枯水期有无浅滩、沙洲和断流,北方河流还应了解结冰、封冰、解冻等现象。河网地区应调查各河段流向、流速、流量的关系,了解流向、流速、流量的变化特点。

3.感潮河口的水文调查与水文测量的内容

感潮河口的水文调查与水文测量的内容应根据评价等级和河流的规模确定,其中除与河流相同的内容外,还有感潮河段的范围,涨潮、落潮及平潮时的水位、水深、流向、流速及其分布、横断面形状、水面坡度以及潮间隙、潮差和历时等。

4.湖泊、水库水文调查与水文测量的内容

湖泊、水库水文调查与水文测量的内容应根据评价等级和湖泊、水库的规模确定,其中主要有湖泊、水库的面积和形状(附平面图),丰水期、平水期和枯水期的划分,流入、流出的水量,停留时间,水量的调度和储量,湖泊、水库的水深,水温分层情况及水流状况(湖流的流向和流速,环流的流向、流速及稳定时间)等。

5.海湾水文调查与水文测量的内容

海湾水文调查与水文测量的内容应根据评价等级及海湾的特点选择下列全部或部分内容:海岸形状,海底地形,潮位及水深变化,潮流状况(小潮和大潮循环期间的水流变化、平行于海岸线流动的落潮和涨潮),流入的河水流量、盐度和温度造成的分层情况,水温、波浪的情况以及内海水与外海水的交换周期等。

6.降水调查

需要预测建设项目的面源污染时,应调查历年的降水资料,并根据预测的需要进行统计分析。根据降水的年际和季月变化及其相应的径流深变化,了解水文状况及变化规律。

(六)地表水环境现状调查监测方法

对于评价对象所在区域没有水环境地面自动监测站点和水文站的,或者自动监测数据不能满足评价要求时,需要开展地表水环境现状调查监测工作。

1.监测因子的确定

监测因子或调查因子应不少于评价因子,一般将《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中规定的24项内容作为监测因子,包括水温、pH值、DO、高锰酸盐指数、COD、BOD5、氨氮、总磷、总氮、Cu、Zn、氟化物、Se、As、Hg、Cd、Cr6+、Pb、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物和粪大肠菌群。

2.监测制度

监测制度是依据建设项目地表水环境影响评价工作等级确定的,具体参见表3-3。例如对于河流、湖库:一级评价项目应进行丰水期、平水期和枯水期的监测,若时间不够,至少应进行丰水期和枯水期二期监测;二级评价项目应进行丰水期和枯水期的监测,若时间不够,至少应进行枯水期的监测;三级评价项目至少应开展枯水期的监测。

3.监测断面及采样频次

水质调查取样断面和取样点的设置,一般需要考虑受纳水体的类型。对于河流、湖泊和海湾等,其水质调查取样断面和取样点的设置可能不同,具体可参考《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T 91—2002)和《污水监测技术规范》(HJ 91.1—2019)。因此,实际工作时应视情况而定。

1)河流水质取样断面的布设

(1)布设方法。

通常情况下,应该在水文调查范围的两端和调查范围内重点保护对象附近水域布设取样断面。水文特征突然变化处(如支流汇入处等)、水质急剧变化处(如污水排入处等)、重点水工构筑物(如取水口、桥梁涵洞等)附近、水文站附近也应布设取样断面,并适当考虑其他需要进行水质预测的地点。此外,在离拟建排污口上游不小于500 m处应设置一个取样断面。

取样断面通常有四种:背景断面、对照断面、控制断面和消减断面。其中:背景断面原则上应设在水系源头处或未受污染的上游河段;对照断面应设在评价河段上游一端,一般在拟建排污口上游500 m内基本不受建设项目排水影响的位置,用于掌握评价河段的背景水质情况;消减断面应设在排污口下游污染物浓度变化不显著的完全混合段,以了解河流中污染物的稀释、净化和衰减情况;控制断面结合水环境功能区的要求应设在评价河段的末端或评价河段内有控制意义的位置,如支流汇入处、建设项目以外的其他污水排放口、工农业用水取水点、地球化学异常的水土流失区、水工构筑物和水文站所在位置等。若有国家或省市设置的断面,就可直接使用。

消减断面和控制断面的数量应根据评价等级和污染物的迁移、转化规律,以及河流流量、水力特征和河流的环境条件等情况确定。

(2)取样垂线的确定。

当河流断面形状为矩形或近似于矩形时,对于小河,可以在取样断面的主流线上设一条取样垂线。对于大、中河:当河宽小于50 m时,在取样断面上距岸边三分之一水面宽处各设一条取样垂线(垂线应设在有较明显水流处),即共设两条取样垂线;当河宽大于50 m时,在取样断面的主流线上及距两岸不小于0.5 m,且有明显水流的地方各设一条取样垂线,即共设三条取样垂线。

对于特大河(如长江、黄河、珠江、黑龙江、淮河、松花江、海河等),由于河流过宽,取样断面上的取样垂线数应适当增加,而且主流线两侧的垂线数目不必相等,拟设置排污口一侧可以多一些。

如果河流断面形状十分不规则,应结合主流线的位置,适当调整取样垂线的位置和数目。

(3)垂线上取样水深的确定。

在一条垂线上,当水深大于5m时,在水面以下0.5 m处和距河底0.5 m处各取一个水样;当水深为1~5 m时,只在水面下0.5 m处取一个水样;在水深不足1 m时,在距水面不小于0.3 m处,距河底也不小于0.3 m处取一个水样。

对于三级评价的小河,不论河水深浅,只在一条垂线上一个点取一个水样,一般情况下取样点应在水面下0.5 m处,距河底不应小于0.3 m。

(4)采样频次。

每个水期可以监测一次,每次同步连续采样3~4天。每个采样点每次至少取一组水样,水质变化比较大的情况下需要加密采样频次。水温的监测是每6个小时监测一次,统计计算日平均值。

2)湖泊(或水库)水质取样断面的布设

(1)布设方法。

在湖泊、水库中布设的取样位置应覆盖整个调查范围,并且能切实反映湖泊、水库的水质和水文特点(如进水区、出水区、深水区、浅水区、岸边区等)。取样位置(或断面)可以采用以建设项目的排放口为中心,沿放射线或网格化布设的方法。

(2)取样垂线的确定。

对于水污染影响型建设项目,一级评价的水质取样垂线不少于20条,二级评价的水质取样垂线不少于16条。若评价范围内存在不同水质类别区域、水环境功能区、水环境敏感区、排放口和需要进行水质预测的水域,也需要布设取样垂线进行水质调查。

对于水文要素影响型建设项目,在取水口、主要入湖(库)的断面和中心水域、坝前区域、不同水质类别区域、水环境功能区、水环境敏感区、排放口和需要进行水质预测的水域,也需要布设取样垂线进行水质调查。

对于复合影响型的建设项目,应兼顾取样垂线的布设。

(3)采样点布设。

①大、中型湖泊、水库:取样位置上的取样点主要根据湖泊和水库的水深来确定,具体如下:

当平均水深小于10 m时,取样点设在水面下0.5 m处,但此点距底部不应小于0.5 m;

当平均水深大于或等于10 m时,首先要根据现有资料查明此湖泊(水库)有无温度分层现象,若无资料可供调查,则先测水温。在取样位置水面下0.5 m处测水温,接着往下每隔2 m测一个水温值,若发现两点间温度变化较大,则应在这两点间酌量加测几点的水温,目的是找到斜温层。找到斜温层后,在水面下0.5 m处及斜温层以下距底部0.5 m以上处各取一个水样。

②小型湖泊、水库。当平均水深小于10 m时,在水面下0.5 m处和距底部不小于0.5 m处各设一个取样点;当平均水深大于或等于10 m时,在水面下0.5 m处和水深10 m并距底部不小于0.5 m处各设一个取样点。

(4)采样频次。

每个水期可以监测一次,每次同步连续采样2~4天。每个采样点每次至少取一组水样,水质变化比较大的情况下需要加密采样频次。水温的监测是每6个小时监测一次,统计计算日平均值。

3)入海河口(感潮河段)与近岸海域的水质取样断面布设

(1)布设方法。

河口取样断面的布设应当在考虑排污口拟设的具体位置后确定。当排污口拟建于河口感潮河段内时,其上游需设置取样断面的数目与位置应根据感潮河段的实际情况决定,其下游断面的布置与河流相同。取样断面上取样点的布设与河流部分的取样要求相同。

感潮河段的对照断面一般应设置在潮流界以上,当感潮河段的上溯距离很长,远超过建设项目的影响范围时,其对照断面也可设在潮流界内,如排污口上游500 m处。

感潮河段具有往复流的特点,污水在排污口摆动回荡,水质很不稳定,并容易出现咸水与淡水面引起的分层现象。因此,应根据其水文特点和环境影响评价的实际需要,沿河流纵向布设适量的采样断面。

设有防潮闸的河口应在闸内外各设一个采样点。这种受人工控制的河口,在排洪时可视为河流,但在蓄水时又可视为水库。因此,其采样位置可参考河流、水库有关规定来确定。

对于一级评价,可以布设5~7个取样断面;对于二级评价,可以布设3~5个取样断面。

(2)采样点布设。

一般情况下,每个取样位置只取一个水样。当水深小于或等于10 m时,只在海面下0.5 m处取一个水样,此点与海底的距离不小于0.5 m;当水深大于10 m时,在海面下0.5 m处和水深10 m处并距海底不小于0.5 m处分别设一个取样点。

(3)采样频次。

原则上一个水期在一个潮周期内采集水样,必要时对潮周期内的高潮和低潮采样。当上下层水质变化较大时,应该分层采集。入海河口上游和下游水质采样频次分别参考感潮河段与近岸海域的相关要求。对所有选取的水质监测因子,需在同一潮次内采样。

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