黃柏河水質(zhì)變化調(diào)查分析

張幼成李 瓊劉 佳

（1湖北省宜昌市水文水資源勘測局 湖北宜昌 443000 2三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院 湖北宜昌 443000）

引言

地表水的富營養(yǎng)化問題已經(jīng)成為全世界關(guān)注的熱點(diǎn)，我國超過60%的天然水體均存在不同程度的富營養(yǎng)化現(xiàn)象[1]。引發(fā)這一現(xiàn)狀的主要原因是水體氮、磷等營養(yǎng)鹽過剩，水質(zhì)受到污染，生態(tài)系統(tǒng)的平衡遭到破壞[2]。黃柏河作為宜昌市主要的地表水水源地，承擔(dān)著宜昌市數(shù)百萬人生產(chǎn)、生活用水[3]。黃柏河流域蘊(yùn)藏磷礦豐富，礦山堆場大多沿河布設(shè)，2013年5月黃柏河上游由于礦山企業(yè)廢水和礦井涌水，導(dǎo)致玄廟觀和天福廟兩座水庫爆發(fā)水華[4]，給城市供水帶來很大問題，其供水水庫的水質(zhì)問題亦受到社會的廣泛關(guān)注。黃柏河上游污染情況較為單一，宜昌市政府積極采取措施，對全流域進(jìn)行整改，磷礦企業(yè)興建廢水沉淀池、污水處理系統(tǒng)等，以保證達(dá)標(biāo)排放。本文通過對整改后黃柏河流域水質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步采樣分析，旨在為相關(guān)部門對水質(zhì)的改善提供參考。

1 材料與方法

黃柏河是長江一級支流，屬于葛洲壩水庫流域，于葛洲壩三江巷道前匯入長江[5]。黃柏河流域總面積為1931.5km2，通過對黃柏河流域四座梯級水庫庫首進(jìn)行水質(zhì)檢測，玄廟觀水庫集水面積380km2，庫容4 217萬m3，天福廟水庫集水面積553.6km2，庫容6180萬m3，西北口水庫集水面積862 km2，庫容19627萬m3，尚家河水庫集水面積937km2，庫容1692萬m3。監(jiān)測時間為2016年1月至2017年10月。每月在各水庫進(jìn)行取樣，具體采樣方法參考《水和廢水監(jiān)測分析方法》[6]?，F(xiàn)場測定溶解氧（DO）和透明度；隨即保存水樣，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步進(jìn)行分析，主要指標(biāo)為總氮（TN）、總磷（TP）和高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）。

2 結(jié)果分析

透明度作為描述湖泊光學(xué)的重要參數(shù)，同時也是評價湖泊富營養(yǎng)化的重要指標(biāo)[7]。四座水庫水體透明度情況見圖1a。玄廟觀水庫水體透明度均值為2.02 m，天福廟為2.37 m，西北口水庫為2.61 m，尚家河水庫為2.56 m。四座水庫整體上呈現(xiàn)在上游透明度較低，下游透明度較高的現(xiàn)象。在4、5、6和7月水體透明度情況較低，同透明度較高的月份（10、11和12月）相比，透明度差值可達(dá)1 m，水庫透明度在不同月份的差異性與年際降水有很大程度上的聯(lián)系，整體上表現(xiàn)為汛期水體透明度低于非汛期。根據(jù)王立前等對云南湖泊水體透明度的探討[8]，將透明度的標(biāo)準(zhǔn)值定為：Ⅰ類5.0 m、Ⅱ類2.5 m、Ⅲ類1.0 m、Ⅳ類和Ⅴ類均為0.5 m。參考這一標(biāo)準(zhǔn)，黃柏河流域四座水庫水體透明度較高，大部分月份為Ⅲ類水質(zhì)，少數(shù)月份為Ⅱ類水質(zhì)，其中位于最下游的尚家河水庫水體透明度最優(yōu)，監(jiān)測期間有12個月處于Ⅱ類水質(zhì)水平。

圖1b是采樣期間溶解氧的變化情況。溶解氧是反應(yīng)水體自凈的一個重要指標(biāo)，有研究表明水體的自凈能力與水體富足的溶解氧水平有重要關(guān)聯(lián)[9]。四座水庫溶解氧濃度變化情況基本一致，其中最低溶解氧濃度為7.2 mg/L，整體上為溫度較低的月份溶解氧濃度較高（12月、1月、2月和3月），其他季節(jié)相對較低。根據(jù)我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002），溶解氧濃度大于7.5 mg/L即為Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測期間，除個別溫度較高月份溶解氧濃度略低于該標(biāo)準(zhǔn)，其余各月均處于地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅰ類水質(zhì)。

高錳酸鹽指數(shù)作為反映水體有機(jī)和無機(jī)氧化污染物的常用指標(biāo)，其濃度大小可以反應(yīng)水體受到污染的情況[10]。圖1c為四座水庫高錳酸鹽指數(shù)的基本情況，變化趨勢基本相同。其中以尚家河水庫高錳酸鹽指數(shù)均值最大為1.82 mg/L，其次為天福廟水庫、西北口水庫和玄廟觀水庫。其中各水庫最大值為3.45 mg/L，最小值僅為0.6 mg/L，平均均值為1.67 mg/L。我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，高錳酸鹽指數(shù)低于2 mg/L為Ⅰ類水質(zhì)，介于2 mg/L和4 mg/L為二類水質(zhì)。監(jiān)測期間高錳酸鹽指數(shù)均處于二類水質(zhì)之上。

圖1d和e為監(jiān)測期間總磷和總氮變化情況。四座水庫總磷濃度表現(xiàn)為天福廟水庫最高，其次為玄廟觀水庫、尚家河水庫和西北口水庫?？偭渍w處于一個較低水平，整體上均達(dá)到了Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，部分月處于Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。總磷在夏季和秋季略高于其他季節(jié)，可能是夏秋季雨水較多，使得沿岸會有較多營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過沖刷后進(jìn)入水體。四座水庫總氮濃度變化情況基本一致，天福廟水庫總氮濃度略高于其余三座水庫。整體上總氮濃度相對較高，處于Ⅳ類水質(zhì)和Ⅴ類水質(zhì)?？偟怯袡C(jī)氮和無機(jī)氮的綜合，地表水體一般硝態(tài)氮占總氮的75%左右，而硝氮的Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為10 mg/L，總氮僅有0.5 mg/L，雖然總氮濃度所處水平較高，但其余各項(xiàng)指標(biāo)水質(zhì)均較好，所以衡量總氮對水質(zhì)的影響時應(yīng)考慮結(jié)合其余指標(biāo)（氨氮、硝氮）。

圖1 2015年1月至2016年12月水質(zhì)變化情況

結(jié)語

黃柏河上游四座梯級水庫水質(zhì)在監(jiān)測期間均較好且四座水庫水質(zhì)差異性較小，可見相關(guān)機(jī)構(gòu)在13年水華爆發(fā)后采取的措施為可行且有效的。監(jiān)測期間結(jié)果表明:

（1）黃柏河流域水體水質(zhì)整體上均滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；

（2）黃柏河流域作為飲用水水源地，其水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足Ⅱ類水質(zhì)要求，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果可對洪水季節(jié)水采取針對措施：a)對兩岸進(jìn)行清理，以防止暴雨沖刷引起水體營養(yǎng)物質(zhì)增多，引起水體富營養(yǎng)化，乃至水華的再次爆發(fā)；b)繼續(xù)維持黃柏河流域水質(zhì)，全年內(nèi)可繼續(xù)嚴(yán)格控制點(diǎn)源和面源污染物入河量；c)繼續(xù)加強(qiáng)對流域內(nèi)水源保護(hù)的規(guī)劃和管理；d)繼續(xù)對流域水文、水質(zhì)和氣象進(jìn)行深入研究，合理對流域進(jìn)行生態(tài)調(diào)度；e)繼續(xù)對流域內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生的生態(tài)破壞進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，使水體得到修復(fù)。

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