陜西西安客家私家河水庫(kù)污染物來(lái)源及水質(zhì)演變研究

陜西西安客家私家河水庫(kù)污染物來(lái)源及水質(zhì)演變研究

近年來(lái)，水庫(kù)已成為許多城市的主要水源。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，飲用水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，水源保護(hù)的水質(zhì)污染越來(lái)越受到重視。特別是水體富營(yíng)養(yǎng)化引起的藻類(lèi)水華污染，包括異味、藻素和消毒副產(chǎn)品。為了控制水源水庫(kù)水質(zhì)污染,需要對(duì)其污染物來(lái)源和水質(zhì)演變規(guī)律有深入地認(rèn)識(shí).水庫(kù)水質(zhì)變化具有明顯的季節(jié)性特征,特別是深水型水庫(kù)中季節(jié)性熱分層對(duì)水質(zhì)演變有重要影響.污染物來(lái)源方面,水庫(kù)上游來(lái)水輸入的氮磷是水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因李家河水庫(kù)是西安市的重要水源地,該水庫(kù)建成于2015年,是典型的峽谷型深水水庫(kù).為了有效保護(hù)李家河水庫(kù)水質(zhì),對(duì)上游來(lái)水和庫(kù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)進(jìn)行了為期1a的連續(xù)監(jiān)測(cè),分析了其主要污染物來(lái)源和水質(zhì)污染特征,以期為水庫(kù)水質(zhì)污染控制和運(yùn)行管理提供依據(jù).1材料和方法1.1研究領(lǐng)域李家河水庫(kù)位于西安市藍(lán)田縣境內(nèi)灞河支流輞川河中游,是西安市浐河以東地區(qū)的骨干水源工程,總庫(kù)容5.69×101.2調(diào)查和測(cè)定指標(biāo)于2016年12月～2017年12月逐月對(duì)李家河水庫(kù)主庫(kù)區(qū)水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè),表層水樣在水面以下0.5m處采集,0～25m深水樣隔5m取樣,25m以下至底部隔10m取樣.此外,對(duì)水庫(kù)上游東采峪和西采峪兩條支流水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè),取樣點(diǎn)編號(hào)和位置分別見(jiàn)表1和圖1.水溫、溶解氧等指標(biāo)使用哈希HydrolabDS-5型多功能水質(zhì)分析儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,高錳酸鹽指數(shù)采用高錳酸鉀氧化法測(cè)定,TN和TP采用分光光度法測(cè)定2結(jié)果與討論2.1根據(jù)污染物來(lái)源計(jì)算2.1.1來(lái)流污染物量李家河水庫(kù)有兩條支流:分別是東采峪和西采峪,最后匯入主庫(kù)區(qū).該水庫(kù)多年平均來(lái)水量經(jīng)統(tǒng)計(jì)為83.2×10不同月份來(lái)流污染物質(zhì)量濃度ρ式中,W2.1.2運(yùn)營(yíng)底部污泥有研究表明模擬實(shí)驗(yàn)平均釋放通量:水庫(kù)污染物釋放估算量:式中,ρ2.1.3犯罪的污染源來(lái)源在本研究中,分別收集3個(gè)不同時(shí)期的雨水,帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析測(cè)定,最后取平均值,測(cè)定結(jié)果為:豐水期TP(0.054mg·L對(duì)李家河水庫(kù)污染物來(lái)源進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如表6所示,高錳酸鹽指數(shù)、TN和TP的輸入負(fù)荷分別為:309.0、216.4和5.3t·a2.2葛牌小學(xué)—主要污染源分析為了找出上游的主要污染源,分別在豐水期、平水期和枯水期這3個(gè)時(shí)期對(duì)水庫(kù)上游東采峪和西采峪進(jìn)行取樣監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)點(diǎn)位如圖1所示,具體監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2所示.從圖2(a)～2(c)可知:水庫(kù)上游西采峪沿程TP和TN的主要污染源匯入點(diǎn)為養(yǎng)雞場(chǎng)和漁場(chǎng),其次是紅門(mén)寺;而高錳酸鹽指數(shù)的主要污染源匯入點(diǎn)為養(yǎng)雞場(chǎng),漁場(chǎng)次之,其中飼料和糞便占主導(dǎo)因素,3個(gè)時(shí)期TP、TN和高錳酸鹽指數(shù)整體呈現(xiàn)的規(guī)律同樣為:豐水期>平水期>枯水期.因葛牌鎮(zhèn)位于水庫(kù)上游東采峪,人流量與耕地面積多于西采峪,所以在豐水期,水庫(kù)上游東采峪沿程河段的TP、TN和高錳酸鹽指數(shù)的濃度整體高于西采峪.從圖2(d)～2(f)可知:水庫(kù)上游東采峪葛牌小學(xué)河段TN污染負(fù)荷較高,為沿程的一個(gè)主要氮源匯入點(diǎn),其次是草坪服務(wù)區(qū)和鐵索橋;沿程TP的主要匯入點(diǎn)為草坪服務(wù)區(qū),葛牌小學(xué)次之,均為人流量比較密集的區(qū)域,因排入過(guò)多的生活污水以及農(nóng)田施肥,導(dǎo)致附近河段中TP和TN濃度偏大;而黃沙溝、草坪服務(wù)區(qū)和葛牌小學(xué)河段的高錳酸鹽指數(shù)污染負(fù)荷稍高于涼水灣和鐵索橋,3個(gè)時(shí)期TP、TN和高錳酸鹽指數(shù)整體呈現(xiàn)的規(guī)律為:豐水期>平水期>枯水期.2.3多層水體對(duì)水質(zhì)的影響水庫(kù)水溫分層一般采用α指標(biāo)法,即α=年入庫(kù)徑流量/總庫(kù)容.當(dāng)α<10時(shí),為穩(wěn)定分層型;當(dāng)α>20時(shí),為完全混合型2.3.1垂向溶解氧含量李家河水庫(kù)屬于深水型季節(jié)性熱分層水庫(kù),夏季水溫和溶解氧分層顯著,水庫(kù)垂向水溫主要取決于當(dāng)?shù)刈匀粴夂蚣八w分層結(jié)構(gòu);垂向溶解氧水平取決于水體復(fù)氧和耗氧過(guò)程的相對(duì)強(qiáng)弱,水庫(kù)表層水體因?yàn)榇髿鈴?fù)氧作用全年處于接近飽和狀態(tài),且水溫越低,水體溶解氧含量越高如圖3(b)所示,在水體熱分層結(jié)構(gòu)的影響下,垂向溶解氧也呈現(xiàn)出相似的季節(jié)性變化規(guī)律.在水體完全混合期(1～3月),由于上下層水體可以得到充分交換,因此整個(gè)垂向溶解氧含量都處于較高的水平,維持在10mg·L2.3.2水庫(kù)有機(jī)物濃度的變化如圖4所示,2016年12月～2017年12月,李家河水庫(kù)上部水體TP濃度變幅為0.019～0.095mg·L水體混合期,水庫(kù)垂向各水層TN濃度差異不大且濃度相對(duì)較低,3月開(kāi)始,水體中TN濃度開(kāi)始出現(xiàn)升高現(xiàn)象,在水溫、光照及營(yíng)養(yǎng)鹽的多重作用下,水庫(kù)發(fā)生了小規(guī)模的硅藻暴發(fā),之后水體中TN濃度又開(kāi)始緩慢降低.TN最大質(zhì)量濃度出現(xiàn)在水庫(kù)汛期6月.主要原因是:隨著雨季的來(lái)臨,大量徑流攜帶污染物進(jìn)入水庫(kù)導(dǎo)致水體污染負(fù)荷升高,TN濃度達(dá)到全年最大值3.32mg·L水體中有機(jī)物(包括高錳酸鹽指數(shù)和TOC)變化的主要原因?yàn)?(1)藻類(lèi)解體釋放有機(jī)物;(2)厭氧條件下有機(jī)質(zhì)的分解釋放;(3)沉積物中釋放的DOC被其中的微生物分解利用.如圖5所示,有機(jī)物濃度兩次峰值分別出現(xiàn)在3月和8月.3月有機(jī)物峰值的出現(xiàn)是由于當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了小規(guī)模的硅藻暴發(fā),藻類(lèi)有機(jī)物的釋放是造成第一次峰值出現(xiàn)的主導(dǎo)因素;8月剛好處于熱分層時(shí)期,底部水體出現(xiàn)厭氧,DO濃度為0mg·L2.3.3金屬元素的變化特征底部水體處于厭氧環(huán)境時(shí),很容易發(fā)生沉積物-水界面的Fe和Mn元素的遷移轉(zhuǎn)化2.3.4底泥中藻類(lèi)的發(fā)病藻類(lèi)的大量繁殖對(duì)水庫(kù)水質(zhì)的惡化影響顯著隨著3月氣溫的逐漸升高,在比較適宜的水溫和光照條件下,底泥中硅藻開(kāi)始恢復(fù)生長(zhǎng),上浮聚集至表層水體并開(kāi)始大量繁殖,形成全年第一次藻類(lèi)暴發(fā),藻類(lèi)密度接近3.0×103污染源主要分析(1)李家河水庫(kù)為新建水庫(kù),底泥中蓄積的污染物較少,底泥內(nèi)源釋放影響相對(duì)較小;上游來(lái)水是水庫(kù)主要的污染物來(lái)源,對(duì)高錳酸鹽指數(shù)、TN和TP污染物總量的貢獻(xiàn)率分別達(dá)99.52%、99.41%和99.23%,上游東采峪葛牌小學(xué)河段污染負(fù)荷較高,為沿程的一個(gè)主要污染源匯入點(diǎn),其次是草坪服務(wù)區(qū),西采峪主要污染源匯入點(diǎn)為養(yǎng)雞場(chǎng)和漁場(chǎng).(2)李家河水庫(kù)為典型的季節(jié)性分層水庫(kù),4月開(kāi)