尹  軍，趙  可，劉志生

(吉林建筑工程學(xué)院 水污染控制與資源化利用吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長春 130021)

　　摘要：連續(xù)監(jiān)測(cè)和分析了二龍山水庫的水質(zhì)，對(duì)水污染程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)，水庫高錳酸鹽指數(shù)、總氮和總磷超標(biāo)嚴(yán)重，呈現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)，總體水質(zhì)為Ⅳ類和Ⅴ類，已無法滿足集中式生活飲用水水源地的水質(zhì)要求。針對(duì)水庫污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，提出了控制污染源、削減污染物的綜合治理措施。

　　關(guān)鍵詞：二龍山水庫；水質(zhì)評(píng)價(jià)；富營養(yǎng)化；治理措施

Water Quality Evaluation and Pollution Control Measure of Erlongshan Reservoir

YIN Jun, ZHAO Ke, LIU Zhi-sheng

(Jilin Province Key laboratory of Water Pollution Control and Resource Reuse,  Jilin Architectural and Civil Engineering Institute, Changchun 130021)

　　Abstract: Erlongshan Reservoir water quality was evaluated for Class Ⅳ and Class Ⅴ by monitoring continuously indexes and was unable to meet the requirement of central drinking water source due to higher COD_Mn, TN and TP and eutrophic environment. The treatment measure including pollution source control and pollutant reduction was put forward for the sake of water quality improvement.

　　Keyword: Erlongshan Reservoir; water quality evaluation; eutrophication; treatment measure

　　二龍山水庫位于東遼河上游，流域面積3676平方公里，總庫容17.95億立方米，是吉林省中部一座以防洪、供水、灌溉為主，兼除澇、發(fā)電、養(yǎng)魚和旅游等綜合利用的大型水庫。近年來由于只重開發(fā)，不重保護(hù)，入庫水量逐漸減少，水質(zhì)不斷惡化，已嚴(yán)重威脅到流域內(nèi)人民的生產(chǎn)生活用水安全，制約了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。為了改善二龍山水庫水體污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，必需對(duì)水庫水體中污染物的含量和分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)水體污染程度進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的治理措施。

　　1   二龍山水庫水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)

　　1.1  監(jiān)測(cè)斷面和項(xiàng)目

　　2005年7月至11月，在二龍山水庫伊通入口、遼源入口、庫中心和庫大壩等4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行了連續(xù)五個(gè)月的監(jiān)測(cè)，每個(gè)取樣點(diǎn)位于水面下0.5米處。

　　水質(zhì)評(píng)價(jià)參數(shù)選取pH值、生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總氮、總磷、揮發(fā)酚、氰化物、鉛、鎘、汞、砷、六價(jià)鉻、氟化物、非離子氮、石油類、電導(dǎo)率等因子，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)。評(píng)價(jià)方法為單因子評(píng)價(jià)法，即將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的各項(xiàng)水質(zhì)因子實(shí)測(cè)平均濃度與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照，低于該類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的即為該類水質(zhì)，超過V類水質(zhì)即為劣V類水質(zhì)，以該監(jiān)測(cè)點(diǎn)位污染最嚴(yán)重的因子作為此監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合水質(zhì)類別。

　　1.2  二龍山水庫水質(zhì)總體評(píng)價(jià)

　　依據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)二龍山水庫的水質(zhì)進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見表1，由表1可以看出二龍山水庫由于接納了東遼河和北大河輸入的大量工業(yè)廢水、生活污水和非點(diǎn)源污染物，監(jiān)測(cè)期間，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位水質(zhì)類別均為Ⅳ類和Ⅴ類水質(zhì)，無法滿足集中式生活飲用水源地的水質(zhì)要求(Ⅲ類)。四平市引水工程取水口位于庫大壩附近，而庫大壩水質(zhì)較差，均達(dá)不到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 二龍山水庫水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

　　1.3  污染物的變化和分布

　　二龍山水庫主要污染物的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。從表二可以看出水庫主要超標(biāo)污染物是高錳酸鹽指數(shù)、總氮和總磷，以2005年8月庫大壩水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，總氮濃度為1.60 mg/L，超過Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.6倍，總磷濃度為0.12 mg/L，超過標(biāo)準(zhǔn)1.4倍，高錳酸鹽指數(shù)為5.50 mg/L，超標(biāo)0.375倍。

表2 二龍山水庫水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

　　4個(gè)斷面的總氮濃度全部達(dá)不到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中7月份為峰值，以后呈逐月遞減的趨勢(shì)，雖然11月各斷面總氮降至1.50 mg/L左右，但仍超標(biāo)0.5倍左右?？偭诐舛?，8月份除水庫大壩斷面為Ⅴ類水質(zhì)，其余斷面均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，9月份以后各斷面總磷濃度則均達(dá)不到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。這說明豐水期地表徑流對(duì)水庫總磷稀釋作用明顯，同時(shí)通過農(nóng)業(yè)面源污染帶來大量的總磷污染物，導(dǎo)致豐水期過后，水庫總磷濃度逐漸上升。高錳酸鹽指數(shù)除個(gè)別斷面外，均為Ⅳ類水質(zhì)，且月變化趨勢(shì)不明顯。

　　從4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位來看，各主要污染物濃度在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的一般規(guī)律為庫大壩＞庫中心＞遼源入口＞伊通入口，同一時(shí)間段內(nèi)庫大壩和庫中心的氮、磷濃度總體上均大于遼源入口和伊通入口，高錳酸鹽指數(shù)與兩入口濃度相當(dāng)，表明二龍山水庫的水體自凈能力已經(jīng)相當(dāng)微弱，不足以改變污染物濃度嚴(yán)重超標(biāo)的狀況；同時(shí)也表明二龍山水庫庫區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染和內(nèi)源污染已相當(dāng)嚴(yán)重。遼源入口和伊通入口主要污染物為總氮、總磷和高錳酸鹽指數(shù)，其中遼源入口7月總氮濃度為2.00 mg/L，超標(biāo)1倍。各斷面9月石油類污染物均超標(biāo)，說明工業(yè)污染源仍然存在。

　　四個(gè)斷面的pH值、溶解氧、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、揮發(fā)酚、氰化物、鉛、鎘、汞、砷、六價(jià)鉻、氟化物、石油類、非離子氨等指標(biāo)也進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測(cè)，四個(gè)斷面石油類污染物9月份超標(biāo)，7，8月份水庫大壩斷面非離子氮濃度超標(biāo)，其它指標(biāo)均滿足Ⅰ類和Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　1.4  水庫富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)

　　二龍山水庫總氮和總磷污染嚴(yán)重，采用日本湖庫營養(yǎng)類型臨界值法(見表3)界定二龍山水庫的營養(yǎng)類型，可知二龍山水庫水體已呈富營養(yǎng)化狀態(tài)，磷為限制因子；水庫水體pH值偏高，為7.9~8.1左右，屬偏堿性，是水體富營養(yǎng)化的特征之一，堿性水體易產(chǎn)生“水華”，使水體變色；在監(jiān)測(cè)期間庫區(qū)4個(gè)斷面溶解氧濃度均在5.8 mg/L以上，說明水庫水質(zhì)總體上還沒有受到富營養(yǎng)化影響而嚴(yán)重惡化，因此應(yīng)采取措施嚴(yán)格控制氮磷污染物的排放和輸入，抑制水體富營養(yǎng)化的進(jìn)一步發(fā)展。

　　2   二龍山水庫綜合治理措施

　　二龍山水庫水體治理的基本思路和對(duì)策主要包括以下四個(gè)方面：減少營養(yǎng)物質(zhì)的輸入量；削減庫區(qū)內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的蓄積量；擴(kuò)大營養(yǎng)物質(zhì)的輸出量；調(diào)整食物鏈的組合，利用食物鏈來實(shí)施控制，維護(hù)系統(tǒng)內(nèi)物流和能流的暢通，根據(jù)這一基本思路和二龍山水庫的污染現(xiàn)狀，提出以下治理措施。

表3 日本湖庫劃分富營養(yǎng)類型的臨界值

　　 2.1  有效控制外源污染

　　進(jìn)一步完善流域內(nèi)城市生活污水和工業(yè)廢水的截流和治理工程，務(wù)必使這些污水達(dá)標(biāo)排放，減少和控制二龍山水庫的點(diǎn)源污染；以二龍山水庫為中心，在匯水范圍內(nèi)建立生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)，在農(nóng)業(yè)區(qū)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，采取增施有機(jī)肥、配方施肥、化肥深施等措施，提高化肥利用率，減少流失量；同時(shí)控制農(nóng)藥、殺蟲劑的使用，在水庫四周建立緩沖帶，植樹種草，滯留過濾污染物，凈化水質(zhì)，減少農(nóng)業(yè)面源污染。

　　2.2  底泥的環(huán)保疏浚

　　水庫的外源污染有效控制后，底泥中的氮、磷等營養(yǎng)鹽會(huì)不斷釋放到水中，形成嚴(yán)重的內(nèi)源污染，因此必須對(duì)污染嚴(yán)重的底泥進(jìn)行疏浚處理，底泥環(huán)保疏浚是通過挖除表層的污染底泥，減少底泥污染物的釋放，進(jìn)而減少庫內(nèi)污染源，增加水庫容量，并可以控制水生植物的生長。

　　環(huán)保疏浚的一個(gè)重要特點(diǎn)是要考慮到為疏浚區(qū)水生生態(tài)系統(tǒng)的重建創(chuàng)造條件，關(guān)鍵和難點(diǎn)在于科學(xué)地確定重要的疏浚參數(shù)，以及在疏浚過程中應(yīng)該選用何種疏浚工藝、環(huán)保疏浚關(guān)鍵設(shè)備和相應(yīng)的二次污染防治技術(shù)，例如避免擴(kuò)散及細(xì)顆粒物再懸浮、底泥和余水處置等。

　　相比傳統(tǒng)底泥疏浚方式，利用精確疏浚技術(shù)雖然初期投資較大，但可減少疏浚污泥量，減輕對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞，綜合效益顯著^[1]。

　　2.3  疏浚污泥的處理措施

　　為避免對(duì)環(huán)境造成二次污染，應(yīng)對(duì)疏浚后的污泥進(jìn)行合適的處置與處理，實(shí)現(xiàn)無害化和資源化，具體措施包括：

　　(1)直接利用淤泥制磚，直接利用淤泥制磚是一種變廢為寶的處理方法，不但減少了因淤泥堆放對(duì)耕地的侵占，同時(shí)緩解了磚瓦廠土源緊張和農(nóng)田的取土破壞，社會(huì)和環(huán)境效益顯著；

　　(2)淤泥置換田土，田土用于制磚；

　　(3)利用淤泥肥田沃土，改良土壤，在雜質(zhì)較少的富營養(yǎng)化河段，可用泥漿泵從排干的河道將河泥稀釋過濾后，輸送到稻田里，進(jìn)行土壤改良。

　　對(duì)于沒有條件直接用于制磚的淤泥可以在城鎮(zhèn)建設(shè)中用作低洼地填高或抬高河道兩岸農(nóng)田高程，在沿江地帶堤防建設(shè)、平原河網(wǎng)地區(qū)圩區(qū)整治中可利用河道淤泥加高加固堤防，在易洪易澇地區(qū)可考慮設(shè)置堆放場(chǎng)，作防洪搶險(xiǎn)備料等。

　　2.4  生態(tài)治理工程技術(shù)

　　對(duì)二龍山水庫系統(tǒng)內(nèi)原有組分的種類和它們之間的比例進(jìn)行調(diào)整，建立新的食物鏈組合，改變氮、磷等營養(yǎng)鹽的流轉(zhuǎn)途徑，減少其流向藻類的量。例如，可適當(dāng)放養(yǎng)貝類(蚌、螺等)，利用它們以藻類為食的特點(diǎn)，抑制藻類的生長。藻類的密度降低后，系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境條件改變了，具有相同生態(tài)位的水生植物就會(huì)占據(jù)原來屬于藻類的生存空間，并輔以必要的人工手段。水生植物密度的增大，提高了對(duì)營養(yǎng)鹽的吸納量，當(dāng)水生植物達(dá)到一定的密度后，再放養(yǎng)食植性魚類，這樣既可以通過食植性魚類控制水生植物的密度，又可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)和能量加以利用，通過適當(dāng)控制食植性魚類和貝類的捕撈量，使它們之間保持一個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤?。系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)和能量可沿著水生植物→食植性魚類和藻類→貝類兩條途徑被利用。這樣有機(jī)物和營養(yǎng)鹽就轉(zhuǎn)化成提高捕撈量的有利因素。另外，還可以采取人工撈藻或用除藻機(jī)除藻、種植高等水生植物蘆葦、鳳眼蓮等方法，吸納并去除湖水中多余的營養(yǎng)鹽。

　　2.5  底泥氧化技術(shù)

　　底泥營養(yǎng)鹽的釋放與底部水體溶解氧缺乏、氧化還原電位下降相關(guān)，通過物理或化學(xué)方法增加底部水體的溶解氧，可以減少污染物的釋放。具體措施包括破壞分層和人工曝氣等。

　　破壞水體的分層可以促進(jìn)上、下層水體混合，增加底層水體的溶解氧，防止出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，以減少底泥中磷和重金屬等的釋放。破壞分層通常有以下幾種途徑：在湖泊底部布設(shè)曝氣系統(tǒng)，如穿孔管和曝氣器等，由岸邊的空氣壓縮機(jī)供氣，當(dāng)曝氣量足夠大時(shí)，造成水體的豎向混合；在湖面上設(shè)置浮動(dòng)平臺(tái)，安裝水泵，將表層水引入底層，造成異重流；使用特定曝氣設(shè)備，將底層水提升至水面，造成異重流，在此過程中同時(shí)完成曝氣等。

　　人工曝氣通過對(duì)底層水進(jìn)行曝氣，可以減少水體混合引起的不利影響^[2]。人工曝氣可以采取以下幾種形式：使用特定曝氣設(shè)備，將底層水提升至表面，在此過程中同時(shí)完成曝氣，與破壞分層技術(shù)中曝氣不同的是，深水曝氣后的水直接返回底層，因而不會(huì)破壞湖泊分層；在湖泊底部布設(shè)曝氣系統(tǒng)，但其曝氣量以及氣泡能量不足以破壞分層，通常采用純氧曝氣，使用微孔曝氣器，提高氣體的吸收效率，同時(shí)減少曝氣對(duì)分層的擾動(dòng)。

　　2.6  底泥封閉技術(shù)

　　通過投加化學(xué)試劑，固定水體和底泥中的營養(yǎng)鹽(主要是磷)，并在底泥表面形成覆蓋層，阻止底泥向水體釋放營養(yǎng)物。工程中應(yīng)用較多的試劑是鋁鹽，如Al₂(SO₄)₃和NaAlO₂，因?yàn)殇X鹽與磷形成的絡(luò)合物或聚合物性質(zhì)比較穩(wěn)定，可有效阻止磷的重新釋放，另外，鋁鹽水解形成的絮體，可以吸附水中有機(jī)物、含磷化合物等膠體粒子。鋁鹽對(duì)磷酸鹽去除效果較好，同時(shí)部分藻類也會(huì)隨之沉淀。但是有些藻類會(huì)消耗大量混凝劑，因此在藻類較少時(shí)投加試劑，除磷效果會(huì)更好。底泥封閉技術(shù)可以大大降低水體中磷的濃度，隨后水體會(huì)出現(xiàn)藍(lán)藻減少，浮游生物量下降，透明度增加等水質(zhì)改善的現(xiàn)象^[3]。

　　應(yīng)該指出的是，這些沉降于湖底表面的物質(zhì)，會(huì)因湖水?dāng)噭?dòng)和其他因素的作用，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)重新回到水體中，并減少水庫庫容，所以這種方法長期作用不大，一般來說僅可作為二龍山水庫水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重惡化時(shí)的臨時(shí)應(yīng)急措施。

　　3  結(jié)語

　　二龍山水庫總體水質(zhì)為Ⅳ類和Ⅴ類，不符合集中式生活飲用水水源地水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；水體氮、磷污染嚴(yán)重，pH值偏高，呈現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)；庫區(qū)水體自凈能力已相當(dāng)微弱，內(nèi)源污染和農(nóng)業(yè)面源污染已成為水體的重要污染源。對(duì)二龍山水庫的綜合治理已刻不容緩，二龍山水庫的綜合治理是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須根據(jù)污染程度，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件和各種治理技術(shù)的運(yùn)用效果、經(jīng)濟(jì)性、適用性、環(huán)境影響及與其它技術(shù)的相關(guān)性，將多種措施和技術(shù)結(jié)合起來，才能取得顯著的效果。

　　參考文獻(xiàn)

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