喀斯特山區(qū)小流域枯水期水化學(xué)組成與水質(zhì)評(píng)價(jià)
——以塢泥河為例

李干蓉 岑榮嬌 蔣大香 方小寧

（銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院工學(xué)院 貴州銅仁 554300）

引言

目前國內(nèi)小流域的水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法與江、河、湖、水庫等水域的評(píng)價(jià)方法是一樣的[1-5]。只是在不同區(qū)域因?yàn)榈刭|(zhì)水文和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同，從而影響到不同地區(qū)小流域的破壞和污染情況的不同，故而所使用的研究方法也不同。研究方法的選著，取決于研究流域的污染情況來定，所以本文根據(jù)塢泥河的污染情況和污染物類型，選用有機(jī)污染綜合指數(shù)法來評(píng)價(jià)塢泥河的水質(zhì)。本文是以塢泥河的麒龍國際到小江河河段為研究對(duì)像，對(duì)對(duì)喀斯特山區(qū)小流域水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。塢泥河是源江水系中錦江河的一條支流，在銅仁市城鎮(zhèn)化的進(jìn)程中有著重要的影響因素，評(píng)價(jià)塢泥河水質(zhì)的優(yōu)劣為今后銅仁市的城鎮(zhèn)規(guī)劃、城鎮(zhèn)建設(shè)、城鎮(zhèn)管理、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等提供參考資料。

1 采樣及分析方法

1.1 采樣點(diǎn)布置及樣品采集

塢泥河位于貴州省典型的喀斯特農(nóng)區(qū)，發(fā)源于銅仁市川硐鎮(zhèn)黑沖灣水庫，流經(jīng)教育園區(qū)的銅仁學(xué)院和銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院。塢泥河穿過川硐鎮(zhèn)后與銅仁市郊區(qū)的小江河匯合，并在清水塘處后，匯入源江水系中的一條支流錦江河。本研究設(shè)塢泥河采樣位點(diǎn)5個(gè)，從上游至下游依次布點(diǎn)為麒龍國際（1）、銅仁學(xué)院（2）、銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院南門（3）、茶山（4）、小江河匯合口（5）。

于2017年11月，在塢泥河中游從塢泥河的銅仁學(xué)院到小江河河段流域內(nèi)個(gè)點(diǎn)進(jìn)行瞬時(shí)采樣，每個(gè)采樣點(diǎn)采集4個(gè)水樣，用水銀溫度計(jì)和pH計(jì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試溫度和pH值。

1.2 監(jiān)測(cè)指標(biāo)及分析方法

通過對(duì)塢泥河枯水期的水質(zhì)檢測(cè)，對(duì)烏泥河水體在隨著時(shí)間變化規(guī)律和空間分布狀況受污染狀況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和塢泥河的實(shí)際情況，本次評(píng)價(jià)選用水溫,PH,化學(xué)需氧量（COD）,生化需氧量（BOD）,溶解氧（DO）,氨氮（NH3-N），亞硝酸鹽氮，硝酸鹽氮，總磷（TP），指標(biāo)為評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)溶解氧和硝酸鹽氮指標(biāo)的相關(guān)性，選用有機(jī)污染綜合評(píng)價(jià)指數(shù)法為評(píng)價(jià)方法。

水樣采集時(shí)水溫采用水溫計(jì)法（A），水樣采集后直接用玻璃電極法測(cè)定pH值，用高錳酸鉀指數(shù)法測(cè)定化學(xué)需氧量（COD），生化需氧量（BOD）采用稀釋接種法進(jìn)行測(cè)定，溶解氧（DO）采用碘量法（GB 7489-89）進(jìn)行測(cè)定，氨氮（NH3-N）采用納氏試劑光度法(GB 7479-87)進(jìn)行測(cè)定，亞硝酸鹽氮采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法（GB 13580.7-92）進(jìn)行測(cè)定，硝酸鹽氮采用酚二磺酸光度法（GB 7480-87）進(jìn)行測(cè)定，總磷（TP）采用鉬酸銨分光光度法（GB 11983-89）進(jìn)行測(cè)定。以上的水樣采集、保存、運(yùn)輸和分析方法均按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第4 版)來進(jìn)行的[6]。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 有機(jī)污染綜合評(píng)價(jià)指數(shù)法

通過監(jiān)測(cè)水體中的化學(xué)需氧量（COD）,生化需氧量（BOD）,溶解氧（DO）和氨氮（NH3-N）之間的關(guān)系，采用有機(jī)污染綜合評(píng)價(jià)指數(shù)法[7]對(duì)水體的水質(zhì)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。公式如下：

式中 A為綜合污染評(píng)價(jià)指數(shù)；BODi，BOD0為BOD的實(shí)測(cè)值和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；CODi，COD0為COD的實(shí)測(cè)值和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；NH3-Ni，NH3-NO為 NH3-N 的實(shí)測(cè)值和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；DOi，DO0為溶解養(yǎng)的實(shí)測(cè)值和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

其中當(dāng)A<0時(shí)，監(jiān)測(cè)水域的水質(zhì)良好，未受到有機(jī)污染；當(dāng)04時(shí)，監(jiān)測(cè)水域的水質(zhì)嚴(yán)重污染。

2.2 水域功能和標(biāo)準(zhǔn)分類

本文采用的水質(zhì)指標(biāo)是根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）來進(jìn)行分析，其中將地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)值分為了五類，不同的功能類別執(zhí)行著相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值[4]。

3 結(jié)果與分析

3.1 水體水質(zhì)參數(shù)組成與分析

由表1可看出塢泥河內(nèi)地水樣的平均溫度為21.2℃，最大值為22.0℃，最小值為20.0℃，水溫變化波動(dòng)不大且呈無規(guī)律。pH值的平均值為6.8，最大值為7.6，最小值為6.4;總磷的平均值為1.569mg/L，最大值為1.912mg/L，最小值為1.075mg/L.總磷含量無明顯變化，但是超過了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值Ⅲ類的7.8倍，Ⅴ類的3.9倍，說明研究流域內(nèi)磷的污染嚴(yán)重；由于1、2和3之間各有攔壩，說明攔壩對(duì)水體內(nèi)總磷的分布有一定的影響作用,與已有的研究結(jié)果相符[8]。

表1 塢泥河不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)值(單位:℃and mg/L)

由圖1可以看出硝酸鹽氮的含量在4號(hào)和5號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)減低，在1、2、3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)較高，表1中還可以看出氨氮和亞硝酸鹽氮的含量很低，都在1mg/L以下。表1來看氨氮的平均值為0.095mg/L，最大值為0.109mg/L，最小值為0.089mg/L，根據(jù)表1可知屬于Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且氨氮含量基本在一個(gè)水平線上。在圖1(a)中可以明顯的看出亞硝酸鹽氮在5號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的含量要高于其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這是由于5號(hào)監(jiān)測(cè)的是在塢泥河與小江河的匯合口上，水流在這里有緩流的積累污染物的作用,說明筑壩攔截形成的緩流區(qū)對(duì)水體的水化學(xué)組成有一定的影響，與已有的研究結(jié)果相一致[9-11]；水體有機(jī)物中氮元素化合物是不穩(wěn)定的，亞硝酸鹽氮在厭氧條件下生成氨氮，在好養(yǎng)條件下生成硝酸鹽氮,這說明水體受到污染而向自凈轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)演變。

根據(jù)圖2可以看出硝酸鹽氮和溶解氧的關(guān)系，在1、2、3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溶解氧與硝酸鹽氮有一定的正相關(guān)性，溶解氧升高硝酸鹽氮的含量較高，說明水壩的攔截效應(yīng)不僅體現(xiàn)在水庫和大流域體系[8-10]，在小流域體系中也存在。4號(hào)和5號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，而溶解氧4號(hào)和5號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)較低，但是結(jié)合表1上的數(shù)據(jù)來看，而硝酸鹽氮的含量卻變化不大，由于該區(qū)域流經(jīng)幾個(gè)自然分布的人口居住區(qū)，生活污水的任意排放，會(huì)導(dǎo)致溶解氧的下降，說明水體運(yùn)行過程中有一定的自凈作用。

圖1 各位點(diǎn)3種氨的含量

圖2 各硝酸鹽和溶解氧含量相關(guān)性

3.2 有機(jī)污染綜合評(píng)價(jià)指數(shù)結(jié)果及分析

根據(jù)表2的研究流域內(nèi)各點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出研究流域內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的綜合污染指數(shù)A,計(jì)算結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn) 1、3、4、5的A值處于0.2260～0.2742之間，水質(zhì)屬于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，且都是優(yōu)Ⅲ類，這說明這幾個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)流域的水質(zhì)良好，未受到有機(jī)污染物的污染。再看到監(jiān)測(cè)點(diǎn)2的A值為0.008，水質(zhì)屬于優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，說明該監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)要好于1、3、4、5點(diǎn)的水質(zhì)。

表1中DO的含量來看，2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的DO含量為6.45mg/L，而 1、3、4、5 號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的 DO 含量分別為 7.63mg/L、7.52mg/L、7.30mg/L、7.34mg/L比2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的含量要高。根據(jù)有機(jī)污染物綜合評(píng)價(jià)指數(shù)法的公式，可以知道DO比值的大小決定這綜合污染指數(shù)A的大小，既決定著有機(jī)污染的影響大小。這主要是因?yàn)橛袡C(jī)污染嚴(yán)重的區(qū)域有機(jī)物分解消耗氧，使水中溶解氧減少。

表2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果

結(jié)語

（1）結(jié)果顯示水壩攔截對(duì)小流域的水體水化學(xué)組成和水質(zhì)都存在不同程度的影響。尤其筑壩攔截對(duì)水體中氮、磷的分布有一定的影響作用，但總磷的平均含量為1.569mg/L嚴(yán)重的超標(biāo)。

（2）利用了氨氮、溶解氧、化學(xué)需氧量、生物需氧量的之間的關(guān)系，通過有機(jī)污染綜合污染評(píng)價(jià)指數(shù)法對(duì)研究流域的水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明研究流域的水質(zhì)屬于優(yōu)Ⅲ類，其中2號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水域水質(zhì)是優(yōu)于Ⅲ類。

（3）通過對(duì)塢泥河河段的枯水期的監(jiān)測(cè)，分析研究流域內(nèi)的水體中的硝酸鹽氮核溶解氧的變化圖2，水質(zhì)硝酸鹽氮與溶解氧呈一定的正相關(guān)。

本研究本文對(duì)塢泥河的麒龍國際到小江河河段水質(zhì)做了一個(gè)客觀合理的評(píng)價(jià)，為塢泥河地區(qū)水資源保護(hù)和水污染防治提供有效依據(jù)；綠水青山就是金山銀山，小流域的開發(fā)與保護(hù)任重道遠(yuǎn)。