阳宗海湖泊砷污染来源解析与防治

李发荣，李晓铭，徐 琼，杨树平，房晟忠，黄 俊，王红梅，邱令冰，余 冬，王 劲

（昆明市环境监测中心，昆明绿岛环境科技有限公司，云南昆明650228）

阳宗海湖泊砷污染来源解析与防治

李发荣，李晓铭，徐 琼，杨树平，房晟忠，黄 俊，王红梅，邱令冰，余 冬，王 劲

（昆明市环境监测中心，昆明绿岛环境科技有限公司，云南昆明650228）

2008年以来，云南阳宗海湖泊发生了砷污染，导致水体功能下降，对周边社会经济造成了重要影响。通过对阳宗海湖泊水环境、入湖河流、泉眼、周边工业源的砷监测分析以及地质环境状况的研究，弄清了阳宗海深水湖泊砷污染的水平、时空变化规律、污染来源解析，研究结果显示，其砷污染来源于阳宗海南岸地下多个上升出露泉眼。

高原湖泊保护；砷污染；砷污染特征；砷来源解析；阳宗海

阳宗海（E102°59′～103°02′，N24°51′～24° 58′）是云南九大高原湖泊之一，为地质构造塌陷形成的湖泊［1］，南北长12.7km，东西平均宽2.5km，平均深度22m，湖容量6.04亿m3，湖面积31.9km2。湖泊水功能为地表水II类水，是良好的饮用水，并是下游宜良县几十万人口的重要饮用水源地。2008年以来由于受到周边工业企业的排砷废水废渣污染，湖泊水体水质下降到劣V类水质。为此昆明市环境监测中心受上级指派，根据湖泊砷污染的状况，对湖泊水质、入湖河流以及可能的污染源开展了专项调查监测工作。

1 材料与方法

为了研究高原深水湖泊砷污染的特征、变化规律、污染来源，分别在阳宗海水体布设了6个监测点位，其中3个为湖泊南、中、北各1个（常年监测点位），围绕污染泉眼周边50m范围布设3个；在阳宗海南、北两条进入湖泊的阳宗大河、摆衣河设置2个监测断面；围绕湖泊的泉眼设置监测点；并对湖泊周边的企业的排放口布设监测点位。监测指标为与湖泊砷污染有关的砷、氟、磷。砷元素用原子荧光分光法分析，磷用过硫酸钾氧化钼锑抗光度法分析，氟化物用离子选择电极法分析，pH用电极法分析。湖泊监测数据（2005—2012年）来自昆明市环境监测中心的阳宗海水质监测年报，其余数据为专项调查监测时的实测数据。

2 湖泊污染演变

阳宗海是云南九大高原深水湖泊之一，地表水功能区划为II类水保护目标，多年来一直没有受到周边环境污染影响，是当地良好的饮用水源。到2009年阳宗海水体水质变为劣V类，不能饮用。按地表水环境质量标准（GB3838-2002）表1中24项指标的监测数据进行评价分析，阳宗海水体超标污染物为砷，且从2008年就开始出现超标现象，2008年超标0.41倍，2009年超标1.25倍，2010年超标0.37倍。

表1 阳宗海湖泊水质近年水质状况监测统计

3 阳宗海水环境砷浓度年变化

对阳宗海湖泊2005—2012年的砷浓度监测数据进行分析［2］，2006年以前湖泊水体中砷浓度年均值均在0.002mg／L以下，到2007年湖泊水体砷浓度略有上升，2008年整个阳宗海湖泊水体中砷浓度迅速上升，2009年均值上升达到最大峰值0.112mg／L，比2005年年均值（0.0018mg／L）上升了61.2倍（图1），之后随着治理措施的投入，水体中砷的浓度开始逐年下降，但其间的2012年10月阳宗海水质砷浓度又上升突破III类水的限值。

4 砷污染来源解析

4.1 湖泊周边砷污染源分析

4.1.1 污染源分布

阳宗海湖泊汇水区分布着各类工业企业和第三产业，经调查汇流区主要有阳宗海发电厂、云南铝厂、可宝磷肥厂、锦业磷肥厂、柏联温泉等企业。为了弄清阳宗海湖泊砷污染影响的原因，分别对这些企业的生产废水进行调查监测，监测结果显示（表2）：锦业磷肥厂、柏联温泉的废水含有砷污染物，其中锦业磷肥厂循环池废水砷浓度高达62.86mg／L。

表2 阳宗海岸边主要排污企业废水监测结果统计表） （mg／L）

4.1.2 入湖河流分布

阳宗海湖泊汇水区共有3条河流进入阳宗海湖泊，分别为南边的阳宗大河、七星河，北边的摆衣河。阳宗大河是阳宗海主要的天然入湖河流，年径流量为2412万m3；七星河年径流量为538万m3；摆依河多年平均来水量2474万m3。对入湖河流水质监测数据进行分析 （表3），结果表明，河流主要污染物为氮磷营养物质，而砷浓度均达到地表水质标准II类水的浓度限值。

表3 阳宗海主要入湖河流水质监测结果 （mg／L）

4.1.3 进入湖泊泉眼分布

阳宗海湖泊汇流区境内地下水丰富，有岩溶水、裂隙水、孔隙水三种类型。湖泊周边分布着众多泉眼，主要为上升泉。对这些泉眼进行水质监测（表4），结果显示，阳宗海西南部岸边的谭葛营的4＃、5＃泉眼水质砷、磷浓度异常高，其他泉眼水质砷浓度均未检出，从而找到引起阳宗海湖泊砷浓度升高的地点。

4.2 砷污染源排放状况

经以上调查监测发现，2001年以来，湖岸带上的锦业公司先后技术改造改扩建年产2.8万t硫化锌精矿制酸生产线两条、建设年产8万t磷酸一铵生产线一条。该厂没有建设规范的生产废水收集、循环、排放系统及废固堆场。长期将含砷生产废水通过明沟及暗管直接排放到厂区内一个没有经过防渗处理的天然坑塘内，将含砷固体废物磷石膏在3个地点露天堆放。雨季降水量大时直接将生产废水抽至厂外排放。自己开挖3个洗矿废水收集池，未做任何防渗处理，抽取含砷废水进行洗矿。经监测该厂循环水池内的砷高达62.86mg／L，总磷204 mg／L，氟化物124 mg／L，pH 3.7。回用水池砷浓度为127.2～130.4mg／L，厂外磷石膏渣场外溢水砷浓度为19.72mg／L。固体废物酸泥砷含量为12063.11mg／kg。而自然水池砷浓度为2.07～2.36mg／L，可见该厂污染源废水中砷浓度相当高。

表4 阳宗海岸边泉水、地下水水质监测结果 （mg／L）

4.3 砷污染来源途径分析

分析研究阳宗海湖泊砷污染物的来源途径，对于治理湖泊砷污染，恢复湖泊水环境质量，解除 “三禁 （禁饮、禁鱼、禁灌）”意义重大。经过对阳宗海的入湖河流、周边工业污染源的监测分析，排除了砷污染源来自阳宗海入湖河流及除锦业以外污染源。从湖区西南部岸边谭葛营出露泉眼水的监测数据分析 （表5），4＃、5＃泉眼砷浓度高达56.9～73.3mg／L，此外当砷浓度高时，总磷浓度也同时高，从而得出砷污染物来自地表磷化工污染物渗漏进入地下，再通过地下的泉眼进入阳宗海湖泊。

表5 阳宗海砷污染来源解析（mg／L）

4.4 高砷泉水出露规律

对阳宗海湖泊周边上升泉和下降泉的水质调查监测分析发现，高砷泉仅出现在湖泊西南岸边的谭葛营村一带，从实地调查发现，岸边共有5个出露泉眼，但从水质监测数据分析，岸边5个泉眼中只有3个泉眼砷浓度较高（表6）。另外从距岸50m水下不同深度分层水质监测数据分析［3］，发现该处水域底层的砷浓度高于表层，表明岸边底部有泉眼存在。因此该区域岸边非淹没和淹没区均有泉眼向阳宗海湖泊排放高浓度砷污染物。

表6 阳宗海西南部谭葛营村泉水砷浓度监测结果 （mg／L）

5 地质构造脆弱性影响分析

阳宗海湖泊为高原断陷湖泊，流域面积192km2。在汇水边界内地下水获得的补给量全部在湖盆内排泄，湖盆四周碳酸盐岩分布广泛，岩溶发育，多有大泉、暗河出露，水文地质类型为汇水型岩溶断陷湖盆，水文地质单元划分以岩溶水为主。

根据流域内水文地质条件的差异性及地下水的补给、径流、排泄条件分析，谭葛营高砷泉的水文地质单元为裸露型 （图2），该水文地质单元主要含水层为Ch＋m均匀状纯灰岩，岩溶发育，地表多见溶沟、溶槽，地下以裂隙、溶孔为主，降水等地表水入渗率高，富水性极强。局部区域基岩被第四系粘土层覆盖，但覆盖区地势平缓，有岩溶洼地发育，成为地表水的汇流区，降水汇集后较均匀地补给地下水，因此覆盖层起不到隔水作用，地质构造脆弱［4］，地下水极易受到污染［5］。锦业磷化工厂的磷石膏堆场、砷酸泥排放场、废水池就位于该地质单元处，所排放的砷、磷污染物可通过地下溶岩途径进入到阳宗海造成湖泊水体污染。

6 防治对策

阳宗海被砷污染后，水质由地表水II类降为劣V类，丧失了饮用功能。为此，治理湖泊砷污染所采取的思路是控源截污，源面结合，分析污染特征，调查诊断污染来源，根据砷元素的化学物理性质，分别在湖面喷洒铁盐抑制剂［6］和絮凝剂［7］，使砷与抑制剂和絮凝剂结合被锁定沉积到湖底。对磷石膏堆场、砷酸泥排放场、废水池进行搬迁处理，同时在有熔岩的地表钻孔直接投放锁砷剂，使砷难以溶入水体。经过综合治理，使湖体水质恢复到原来的II类水。同时应积极开展湖泊水环境、底质环境、鱼类的风险评估［8］，加强湖泊汇流区域地质环境的分析评估［9-11］，确保湖区生态健康。

7 结语

（1）阳宗海是当地良好的饮用水源。从2008年出现砷超标现象，导致水体由II类水功能变为劣V类水质，经治理后，2010年10月湖体砷浓度恢复到地表水III类水水平。

（2）分析研究阳宗海湖泊砷污染物的来源途径，对于治理湖泊砷污染，恢复湖泊水环境质量具有实质性的意义。经对阳宗海周边入湖河流、工业污染源、地下水进行砷污染物来源解析，弄清了阳宗海湖泊砷污染物的来源。西南部岸边谭葛营出露泉眼水的监测数据分析显示，4＃、5＃泉眼砷浓度高达56.9～73.3mg／L，从而锁定污染源所在区域。

（3）经对高砷泉眼地质环境分析，谭葛营的水文地质单元主要含水层为Ch＋m均匀状纯灰岩，岩溶发育，地表多见溶沟、溶槽，地下以裂隙、溶孔为主，降水等地表水入渗率高，成为地表水的汇流区，降水汇集后较均匀地补给地下水，地下水极易受到污染。企业的磷石膏堆场、砷酸泥排放场、废水池就位于该地质单元处，所排放的砷、磷污染物可通过地下溶岩途径进入到阳宗海造成湖泊水体污染。

（4）治理湖泊砷污染所采取的思路是控源截污，源面结合，分析污染特征，诊断污染来源，根据砷元素的化学物理性质，分别在湖面喷洒铁盐抑制剂和絮凝剂，使砷与抑制剂和絮凝剂结合被锁定沉积到湖底。同时在有熔岩的地表钻孔直接投放锁砷剂，使砷难以溶入水体。

［1］张玉玺.云南阳宗海湖底沉积物重金属分布与来源 ［J］.环境科学与技术，2010，33（12）：171-175.

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Identification of Arsenic Sources and Pollution Control in Yangzonghai Lake

LIFa-rong，LIXiao-ming，XU Qiong，YANG Shu-ping，FANG Sheng-zhong，HUANG Jun，WANG Hong-mei，QIU Ling-bing；YU Dong，WANG Jin
（Kunming Center of Environmental Monitoring，Kunming Lvdao Environmental Technology Co.Ltd.，Kunming Yunnan 650228，China）

Arsenic pollution in Yangzonghai Lake has decreased thewater function that caused serious impacts onsociety and economy.The arsenic in the rivers，springs，and the factories around the lakeweremonitored in order to identify the arsenic pollution level and its changing laws and themajor sources.The results showed that the arsenic was from the springs in the south of the lake.

plateau lake protection；arsenic pollution；pollution characteristics；identification of arsenic sources；Yangzonghai Lake

X52

A

1673-9655（2015）05-0027-05

2015-04-03

云南九湖环保专项资金（KMEMC2012-03）。

李发荣（1954-），男，汉族，昆明人，高级工程师，主要从事环境监测、环境科研方面的工作。