东平湖水质污染现状调查

潘 宁，曹 雨，张 月，胡文聪

(1.山东省泰安生态环境监测中心，山东 泰安 271000；2.泰安维特瑞环保科技有限公司，山东 泰安 271000)

1 引言

东平湖作为南水北调最后一级调蓄水库，是山东省西水东送的重要水源地；作为滞蓄黄河洪水的大型水库，东平湖在"蓝黄战略"水资源配置中的战略作用非常重要；也是济南都市圈规划的重要水资源；更关系到区域经济建设中的水环境安全[1～3]。然而，近2年，作为东线调水工程最后一级蓄水湖库，东平湖却出现了总磷、氟化物、硫酸盐不稳定达标情况。为保障调水安全，亟需开展水域环境质量调查，污染物来源分析，客观判断该地区水域环境形势，科学制定水域环境污染防治措施与保护政策提供依据[4～6]。

2 野外采样

2.1 野外采样点布设

(1)参考点位和受损点位兼顾。参考点位和受损点位均是建立生态完整性评价标准的基础[7]。参考点位包括无干扰点和干扰较小点，要求具有相似的群落结构、优势种和物种丰富度、栖息地条件[8，9]。

(2)空间代表性原则。选择点位时要有空间代表性，点位最好分布在不同区域不同特点的不同河流上，要兼顾到流域内多数河流。

(3)生态分区代表性原则。监测断面布设要兼顾不同的生态分区类型，主要生态分区都要设有点位。

(4)经济性原则。断面布设要以期用最少的断面和人力、物力，获得最大效益，同时尽量设在交通方便，采样安全的地段，以保证人身安全和样品的及时运输。

(5)尽可能地选择例行监测断面和水域，并进行历史变化分析。

具体而言，东平湖内按照原来的采样点进行布置，以便与历史数据进行对比；大汶河包括了泰安市内的干流和上游支流。

2.2 采样方法

东平湖的平均水深为2.5 m，根据现场实际情况进行分层采集水样，50 cm为一层，分析不同层湖水的物理化学指标的变化趋势。采样方法同样遵循《地表水和污水监测技术规范》，采集瞬时水样[10]。表层地表水的采集，可选用适当的容器如水桶等采集。

2.3 湖水及入湖河流的地表水取样观测

为充分调查整个研究区域，布点采用长方形的空间网格法，将整个区域均匀划分为30个网格，在每一个网格内设置采样点1～2个。并根据湖泊面积适当进行均匀布点，在污染热点区域可以进行适当的加密。

入湖河流地表水的采集适当向河流及调水渠中上游扩大调查范围，一般每条入湖河流至少上、中、下游各设有一个采样点，以保证数据的全面与可靠(图1)。

图1 东平湖流域采样点布局

3 室内分析

监测项目包括温度(T)、pH值、溶解氧量(DO)、氧化还原电位(ORP)、电导率(EC)、总磷、氟化物和硫酸盐含量，以及其他辅助解析总磷、氟化物和硫酸盐来源的化学分析(如部分样品的TOC、总氮、铵态氮、硝态氮、铁、锰、铅、铬、镉、铜、锌、其他阴阳离子等)。

利用离子色谱仪分析主要离子，利用紫外分光光度计分析总氮和总磷。利用便携式水质参数仪器现场测定水样的pH、EC、DO、ORP以及温度。利用离子色谱ICS-900分析氟化物含量。同时采用离子电极法进行测试。按照EDTA二钠容量法分析硫酸盐含量，分析基本水质。

4 实验结果

4.1 pH值

东平湖湖面，样点采水范围0～8.5 m，最大值在DP8，最小值在DP4位置，平均值为2.3 m，变异系数为0.69。pH值变化范围为6.63～9.31，最大值出现在DP9, 最小值出现在DP8。均值为7.71，变异系数为0.11。东平湖入湖河流周边地表水，pH变化范围为7.76～9.87，最大值出现在AP2，最小值出现在水草点位。均值为8.59，变异系数为0.07。空间分析图显示，东平湖中心区pH值小于入湖口及相关河流，以东侧和北侧湖面及近处河流最为明显，表明东平湖入湖河流pH值存在沿入湖方向逐渐增加的趋势(图2)。

图2 东平湖pH值空间分布

4.2 EC值

东平湖湖面EC变化范围为1184～1679 μS/cm，最大值出现在DP9，最小值在DP1。均值为1327.09 μS/cm，变异系数为0.11。东平湖入湖河流周边地表水EC变化范围为9.88～1659 μS/cm，最大值出现在AP2，最小值在AP36，均值为1281.13 μS/cm，变异系数为0.37。EC值在湖面区域较低，而在河流入湖口及部分河流交叉点较高，南水北调来水也达1400 μS/cm以上。EC随水流往北有轻微的增加趋势。东侧地表水中有几个点EC值高于湖面，尽管水量较少，应尽量减少高EC值水体进入湖泊(图3)。

图3 东平湖EC值空间分布

4.3 DO值

东平湖湖面，DO变化范围3.44～16.16 mg/L，最大值在DP12，最小值在DP27点位。均值为9.41 mg/L，变异系数为0.25。东平湖入湖河流周边地表水，DO变化范围为3.44～15.59 mg/L，最大值出现在AP2，最小值在水草点位，均值为8.59 mg/L，变异系数为0.34。空间分析图显示，东平湖湖面DO以西、南、中部地区较高，东、北部较低，与pH值趋势相反，表明pH值有可能影响相关微生物的生长，造成DO的空间差异与之相联系。在入湖河流方面，各条河之间差异较大，不存在较为明显的趋势，但在入湖口DO高值点位较多(图4)。

图4 东平湖DO空间分布

4.4 ORP值

东平湖湖面，ORP变化范围为-736～182.4 mv, 最大值在水草点位，最小值在DP14.均值为-656.09 mv，变异系数为-0.12.东平湖入湖河流周边地表水，DO变化范围为-239～196 mv，最大值出现在AP37，最小值在AP12，均值为90.39 mv，变异系数为1.44。空间分析图显示，湖面ORP明显低于湖外河流地表水，以南侧、东侧、北侧河流较高，但河流不同点位间不具有较为明显的大小变化趋势(图5)。

4.5 总氮

东平湖湖面，总氮变化范围为0.35～1.2 mg/L，最大值在DP24，最小值在DP03。均值为0.66 mg/L 变异系数为0.29。东平湖入湖河流地表水，总氮变化范围为0.15～56.57 mg/L，最大值在补4样点，最小值在DP3上覆水处。均值为8.41 mg/L变异系数为1.40，不同样点间变化差异较大(图6)。

图6 东平湖总氮空间分布

4.6 点位超标情况

采样期间，超标点位百分比如表1所示。由表1可知，采样期间均有个别点位总磷超标，其中2015年10月超标现象最为严重，超标率为77%。其中29、30采样点为东平湖和济平引水渠口，RC1、RC2采样点为大汶河入湖口，RC3采样点为大汶河入湖口北部，RC4采样点为济平引水渠内，RC5采样点为东平湖出口(图7、8)。

表1 东平湖总磷点位超标情况

图7 采样点春季总磷年变化(标准为0.05 mg/L)

4.7 其他污染物

东平湖湖面，Fe变化范围为0.0012～0.0556 mg/L，最大值在DP12，最小值在DP19。均值为0.01 mg/L，变异系数为0.76；Mn变化范围为0.0003～0.0485 mg/L，最大值在DP19，最小值在DP16。均值为0 mg/L 变异系数为2.51；Ni变化范围为0～0.0019 mg/L，最大值在DP01，绝大多数样点为0。均值为0 mg/L 变异系数为2.23。Zn变化范围为0.0024～0.3282 mg/L，最大值在DP29，最小值在DP03。均值为0.03 mg/L 变异系数为1.68。东平湖入湖河流地表水，Fe变化范围为0.0013～1.6490 mg/L，最大值在AP81，最小值在AP34，均值为0.05 mg/L 变异系数为4.69。Mn变化范围为0.0003～0.0485 mg/L，最大值在AP34，最小值在AP5-补2，均值为0.04 mg/L 变异系数为0.56。Ni变化范围为0～0.0037 mg/L，最大值在AP36-3，最小值出现在绝大多数样点，均值为0 mg/L 变异系数为2.23。Zn变化范围为0.0003～0.2387 mg/L，最大值在AP81，最小值在AP34，均值为0.04 mg/L 变异系数为0.56。将东平湖面与东平湖周边河流相比较，湖面Fe离子在近湖岸点位高于湖面中心区域，湖面Fe离子整体又明显低于河流，因此推测，地表水在湖面Fe离子存在汇集作用，但中心区又一定的稀释效应；Mn离子在湖面的南、西、北侧存在个别高值点，而沿线河流基本上处于相对低值范围内，两者间的相互作用不显著。Ni离子在东平湖流域整体较低，只有湖面西侧的1个高点和距离湖岸大于20 km存在较高点位，而且表现出沿入湖方向降低的趋势。Zn离子在湖面的北侧最高，以河流入湖口附近直到进入湖面10 km范围内，东侧次之，而且大清河方向的Zn离子表现出沿河汇集的趋势。

图8 采样点秋季总磷年变化

5 结论

在初步调研的基础上，通过对东平湖水样进行水质检测分析，基本了解东平湖水质现状，为保护东平湖提供较为完整、准确的基础资料和依据，并为东平湖水体总体达标提供管理依据。同时也应结合当地环保部门的要求，对东平湖水质变化情况进行实时监控，全面把控东平湖流域的水质情况，全面改善东平湖流域内的水环境质量。