大冶毛铺水库水质现状调查及环境质量风险分析*

2012-06-25张丹峰尹春芹孙清斌向克俭杨碧印

湖北理工学院学报 2012年4期

张丹峰周易尹春芹孙清斌彭娟向克俭杨碧印

(1湖北理工学院环境科学与工程学院，湖北黄石435003;2青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛266033;3黄石市第二中学，湖北黄石435003)

水库是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝所形成的人工湖泊，可以起到防洪、蓄水灌溉、供水、发电、养鱼等作用，然而水库水质的污染严重影响了水资源的开发和利用。研究表明，我国50个具有代表性水库中Ⅲ～Ⅴ类水质的水库数量有17个，占调查水库数量的34%，即有1/3左右水库的水质受到不同程度的污染[1]。水库富营养化程度总体状况尚好，但城近郊区水库的富营养化问题较为严重;另外，耗氧有机物是今后解决水库污染应控制的主要对象。

毛铺水库是一座以防洪、灌溉为主，集养鱼、工业供水于一体的综合利用的大型水库，总库容量为 2.985×107m3，正常水位为 71 m，控制流域面积为50.18 km2，最大泄洪量为672 m3/s。毛铺水库自运行以来，在防洪、农业灌溉、水产养殖等方面发挥了巨大的作用。近年来，毛铺水库由于受流域内人为活动和工业污染的影响，水质较以前有了比较大的变化，亟待明确其水质情况，若不加强对流域内污染源的控制，势必会影响该地区居民的身体健康。因此，毛铺库区水环境污染的控制与治理己成为一项重要而紧迫的任务。国内外对水库水质的研究较多，但对毛铺水库水质调查鲜有报道。本文对毛铺水库水质污染状况展开了初步的调查，对水中的SS、TN、TP、COD、DO、Cu、Cd、Zn 和 Pb 进行测定分析，采用单因子指数法和综合污染指数法及不同评价标准来评价其环境质量状况，并解析了其污染的可能来源，以期为毛铺水库的合理开发和利用、水环境的有效保护及水污染的有效控制提供一定的科学依据。

1 分析与评价方法

1.1 水样的布点与采集

采样点的选择要尽量具有针对性。本调查采集水库出入口的水样，共设置了8个采样点，分别记为1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号和8号，运用GPS导航系统记录其点位坐标，采样深度为水面下 0.5～1 m，采样点分布图详见图1。

图1 毛铺水库采样点分布图

1.2 样品的测定

水样中TN的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光(GB/T 11894-1989);SS的测定采用重量法(GB/T 11901-1989);TP的测定采用钼酸铵分光光度法(GB/T 11893-1989);DO的测定采用电化学探头法(GB/T 11913-1989);Cu、Pb和Zn的测定采用原子吸收火焰法;Cd的测定采用原子吸收石墨炉法(GB/T 7475-1987)。

水样中COD的测定采用微波消解法，主要步骤如下:分别量取水样 5 mL和重铬酸钾溶液 5 mL至消解罐中，然后缓慢加入 5 mL H2SO4-Ag2SO4混合溶液，摇匀、密封、消解。消解结束后，将消解液转移至锥形瓶中，加入25 mL蒸馏水。以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定消解液，溶液颜色从黄色—蓝绿色—红褐色，即为滴定终点，每个水样重复做3次。

1.3 评价标准与方法

本研究采用的标准包括地表水环境质量标准(GB3838-2002)(表1)和地表水资源质量标准(SL63-94)(表2)。

评价方法采用目前国内外普遍采用的污染指数法，它包括单因子指数法和综合指数评价法。单因子指数法及综合指数评价法分别采用下式计算:

式中:Ci为第i项污染物的浓度值;C0为第i项污染物的评价标准;Pi为第i项污染物的单因子指数;P综为综合污染指数。单因子指数评价分级是在所有参与评价的水质指标中，选择水质最差的单项指标所属类别来确定所属水域综合水质类别[2-3]。综合污染指数的评价分级方法见表3。

表1 地表水环境质量标准基本项目标准限值单位:mg/L

表2 地表水资源质量标准

表3 综合污染指数评价分级

2 结果与讨论

2.1 毛铺水库水中污染物含量及单因子指数评价分析

对照地表水环境质量标准(GB3838-2002)及表4可知，8个采样点水样中的 TN含量(2.71～ 3.71 mg/L)都超过 Ⅴ 类水标准(≤2.0 mg/L)，为劣 Ⅴ 类;TP 含量 (0.073～3.32 mg/L)都超过了Ⅲ类水标准(≤0.05 mg/L)，其中1号、2号、4号和5号采样点水样中的TP含量超过Ⅴ类水标准(≤0.2 mg/L)，为劣Ⅴ类。由此可见，毛铺水库受N、P的污染较为严重。8个采样点的水样均靠近附近村庄或劲酒基酒基地排污口，污水未处理就排入水库中，这可能是N、P超标的重要原因之一。3号和7号水样中COD含量达到Ⅴ类水平(≤40 mg/L);6号水样的DO含量(1.54 mg/L)低于Ⅴ类水的标准(≥2 mg/L)，为劣Ⅴ类;7号水样达到Ⅴ类水的标准;3号与8号水样的DO含量达到Ⅳ类水的水平(≥5 mg/L)。根据现场调查分析，6号采样点位于大堤东侧与河道相连的村庄附近，水面漂浮有大量的塑料瓶等，这些悬浮物可能会阻碍水体的复氧，造成水体DO含量较低。8个采样点水样中Cu和 Zn均未超过Ⅰ类水(Cu≤0.01 mg/L，Zn≤0.05 mg/L)的含量要求;除2号和6号采样点水样中的Pb含量为Ⅰ类水平外，其他采样点水样中的Pb含量均达到了Ⅲ类水平;1～3号采样点水样中的Cd含量为Ⅱ类水平，4号、5号和7号采样点水样中的Cd含量为Ⅴ类水平(≤0.01 mg/L)，6号和8号采样点水样中的Cd含量为劣Ⅴ类。相对其他几种金属而言，Cd对水体的危害更大。

对照地表水资源质量标准(SL63-94)，1号、2号、4号和5号采样点水样中悬浮物的含量达到了4级水平，其他4个采样点水样悬浮物的含量为1级水平。这可能是由于1号、2号和5号采样点均靠近村庄，附近居民直接将生活垃圾倾倒于水库中，导致水体悬浮物含量较高。4号采样点靠近劲酒排污口，在制造白酒的过程中会排出大量发酵后的悬浮物，这可能是导致4号采样点悬浮物含量较高的原因[4]。

表4 毛铺水库水中污染物浓度及单因子指数评价

由于8个采样点水样中的TN及TP(除6号外)含量均超过Ⅴ类水的标准，这表明毛铺水库与东风水库、密云水库及蘑菇湖水库等众多湖泊水库一样潜在富营养化的隐患[5-6]，如果不及时加以控制将会影响供水水质、水体景观、水体的生态环境及渔业资源的利用[7]。值得注意的是，4～8号采样点水样中的Cd含量(0.008～0.011 mg/L)较高，为Ⅴ类或劣Ⅴ类，建议使用前，采取技术措施对水体进行必要的净化处理，水质达标后方可利用。另外，从表4可知，8个采样点的水质均为劣Ⅴ类水质。

2.2 综合污染指数评价

由于单因子评价法以最差水质指标所属类别作为综合水质类别，得到的评价结果不能全面地反映水质的整体状况，评价结果可能会有较大的偏差[8-9]，因此本研究对毛铺水库水质进行了综合污染指数评价。毛铺水库的水主要用于灌溉、养鱼和工业用水，为了保障水库功能，水质需达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)及地表水资源质量标准(SL63-94)的Ⅲ类水标准，所以采用Ⅲ类水标准(表1和表2)作为评价标准。综合污染指数评价分析详见表5。