砚山县回龙水库水质pH值偏高原因分析及对策措施探讨

黄功跃

（云南省生态环境厅驻文山州生态环境监测站，云南 文山 663099）

0 引言

文山州砚山县回龙水库属于珠江流域，位于砚山县域西南面，距砚山县城3 km的江那镇回龙村旁，地理位置东经104°18′50″、北纬23°36′01″[1]，是砚山县城的集中式饮用水源地，水环境功能为饮用二级、农业用水[2]。根据原国家环保总局《关于开展〈全国饮用水水源地环境保护规划〉编制工作的通知》要求，文山州环境保护局2012年组织编制了《文山州城镇集中式饮用水水源保护区划分报告》，《文山州人民政府关于全州城镇集中式饮用水源保护区划分方案的批复》[3]批准了水源保护区划分方案，批准的回龙水库一级水域保护区面积为0.28 km2，一级陆域保护区面积为0.62 km2，二级陆域区面积5.94 km2；水环境功能类别按《地表水环境质量标准》[4]Ⅲ类水保护。回龙水库总库容590万m3，调查监测时库容为140万m3左右。回龙水库水系详见图1。

图1 水系图砚山县回龙水库水质pH调查监测点位布设示意图

云南省生态环境厅驻文山州生态环境监测站针对2021年8月3日砚山回龙水库监测出现pH值9.12，超Ⅲ类水质标准，为劣Ⅴ类水情况，于2021年8月10日组织技术人员与文山州生态环境局砚山分局监测站共同到水库及周边进行调查监测。经汇总监测结果，结合水库周围污染源现状调查情况，对水库藻类和溶解氧与pH值关联性进行分析，得出回龙水库水质pH值超标的原因，提出了改善水质的建议。

1 实验部分

1.1 水库污染源调查

经现场调查并向文山州生态环境局砚山分局了解，回龙水库周围无工业污染源，仅有回龙、回龙新寨、法龙、龙潭寨4个村寨的生活污水经收集后分别由4套一体化污水处理设施处理后进入水库，以及径流区农业种植施用的化肥、农药造成的面源污染。

1.2 监测点位布设

为了调查清楚水库pH值偏高的范围、程度及原因，调查监测时除在水库长期固定的1个常规监测点位分表层、中层、深层3个层位设取样断面外，还增加布设了水库中部分表层、中层、深层3个层位取样断面，靠法龙村一侧库尾和靠回龙村一侧库尾表层设取样点位，以及进入水库支流路德水库补水沟渠、水库西面溪流、湿地入水口、80 t/d污水处理设施出水口、回龙新寨地下龙潭出水、湿地下游河段、湿地西面支流共10个点位12个层位（断面）进行取样监测。监测点位详见图2。

图2 监测点位示意图

1.3 监测项目及评价标准

监测项目为pH、水温、溶解氧。

评价标准采用《GB 3838-2002 地表水环境质量标准》Ⅲ类标准，即pH值Ⅰ～Ⅴ类均为6～9，超出此范围即评价为水质为劣Ⅴ类。

2 监测结果及评价

从调查监测结果可看出，回龙水库4个点位的表层水pH值为9.21～9.41[5]，均超过Ⅰ～Ⅴ类标准，为劣Ⅴ类；不同水深的pH值监测结果反映出，pH值随水深的增加而降低，至约3 m以下可以达标；水温也是随水深的增加而降低，表层水与水深10 m处的温差达到5.4℃。对常规监测点位的表层水进行了溶解氧测定，表层水26.6℃的饱和溶解氧理论值为8.04 mg/L，而监测值为12.64 mg/L，即饱和度达到157%，表层水溶解氧处于超饱和状态。入水库各支流pH值为7.40～8.75，均达标，其中pH值超过8的有路德水库补给水和水库西面溪流水，最高的是路德水库补给水为8.75，已接近标准限值。不同深度水的pH值监测结果详见表1、各支流pH值监测结果详见表2，不同水深的pH值和温度变化情况见图3。

图3 水深与pH值、水温变化趋势图

表1 回龙水库中不同浓度pH监测结果

表2 进入回龙水库各支流pH监测结果

3 水库表层水pH值偏高的原因分析

pH值是评价水质优劣的重要指标，清洁的水pH值接近中性，富营养化水域水质pH值一般为中性到弱碱性，夏季在表层可变为强碱性。8月10日的调查监测结果发现，回龙水库4个监测点位表层水pH值平均为9.32，呈强碱性，达到富营养水平。2002年9月5日，广西玉林市苏烟水库也出现表层水pH值偏高（监测值9.2[6]）、3 m以下深层水达标的情况，并且表层水也是溶解氧过饱和。

3.1 藻类光合作用对pH值的影响

水中溶解氧同样是评价水质的一个重要指标。据资料介绍，水中溶解氧除了曝气作用从大气中进入水体外，主要还是来自水生植物的光合作用，在光能作用下，水中植物光合作用所释放出的二氧化碳形成有机物，电离出氢氧根，释放出氧，溶解氧的增加与pH值的升高两者成正相关。

在卡洋 困霍夫编著的《城市排水手册》[7]中提到，由于植物光合作用，水中溶解氧可超出其饱和度，在强光作用下，可超出4倍多饱和值。无机碳是绿色植物光合作用合成碳水化合物的基础物质，水生藻类繁殖所需要的无机碳来自水中的二氧化碳（CO2）。无机碳在水中是以二氧化碳（CO2）、碳酸氢根（HCO3-）、碳酸根离子（CO3

2-）的形式存在，三者之间的化合态按一定的比例保持着平衡，这种平衡控制着水体的pH值。由于藻类进行光合作用消耗大量的二氧化碳，导致水中的碳酸盐平衡被破坏，碱度下降，pH值升高。藻类光合作用强弱取决于光照条件、光照时间以及藻类分布密度，因而在光照长的夏季和秋季藻类最旺盛，水中pH值变化尤为突出，回龙水库8月10日调查监测表层水温达到26.6～28.0℃、pH值最高达到9.41。

3.2 溶解氧使pH值因正相关性偏高

表层藻类可以获得充足的阳光进行光合作用而释放氧气。深层水则不同，表层分布的大量藻类使阳光难以透进到深层，藻类减少，溶解氧也减少，而藻类死亡之后，不断向水体底部沉积。这些有机体腐化分解要消耗氧，生成二氧化碳，蛋白质、氨氮使氮、磷等元素重新向水体释放，水体底部呈缺氧或无氧状态，厌氧生物大量繁殖形成还原化学环境，使大量氨、磷及二氧化碳等溶于水中，造成水体水质恶化；同时，水中氮、磷的增加又使表层藻类获得营养源，使水中藻类疯长，形成营养化的恶性循环，恶化水体水质。从而造成水库表层溶解氧、pH值正相关的超饱和及偏高，而深层逐渐恢复正常现象。

3.3 生活污染给藻类繁殖提供了营养

回龙水库周围有4个村寨，虽然建有4套一体化污水处理设施对生活污水处理后再排入水库，但从现场调查了解到，部分污水处理设施运行不正常、生活污水未完全收集、村中无法收集的面源污染仍会被雨水冲刷直接进入水库。大部分生活污水虽然经一体化污水处理设施处理再经湿地处理后才进入水库，但与生活饮用水源要求相比，仍然含有污染物，水库周边的生活污染物进入水库后为藻类的繁殖提供了大量的营养元素，藻类的大量繁殖生长使pH值升高。

3.4 支流补给水pH偏高原因分析

路德水库补水沟渠pH值为8.75、湿地西面支流pH值为8.12，两条支流补给水pH值均偏高。分析原因：一是路德水库水质pH值偏高，从2014年开始每年每季度对路德水库水质监测1次，至2021年三季度，共监测30次，pH值范围在7.56～8.90，其中＞8的有27次（＞8.5的有23次），说明路德水库补水沟渠pH值偏高是因为路德水库水源pH偏高的原因；二是湿地西面支流周围及上游村寨和居住村民较多，pH值偏高与生活污染流入有关。

4 改善水质的建议

（1）控制生活污染排入量，减少藻类繁殖营养物质。为了减少排入水库的生活污染物，建议：一是尽量收集水库周围村寨的生活污水，确保污水进入一体化污水处理设施处理，对村中的污水收集管网进行梳理，发现破损的要及时修复，未收集的污水要增加收集管网收集；二是加强对一体化污水处理设施的维护管理，确保一体化污水处理设施正常运行并有效处理生活污水；三是加强对湿地的管理，按设计要求搭配种植植物种类，确保湿地发挥进一步降低污染物的作用；四是减少村内散排污染，畜禽要厩关并收集粪便污水，对村内低凹处遗留的污水、污物物进行清理，避免室外排放粪便及低凹处的污水污物被雨水冲刷直接进入水库；五是加强宣传教育，提高水库周边村民保护环境的意识，养成良好的生活习惯，减少排污。

（2）控制水库径流区农业种植化肥和农药施用量，减少面源污染。水库径流区特别是靠近水库的农业种植，要控制和减少化肥和农药施用量，推广测土配方施肥技术，减少尿素、碳胺等化肥使用量，禁止使用高毒高残留农药，逐步退耕还林，减少施用的化肥农药被雨水冲刷进入水库。

（3）控制水库内源污染，减少营养盐释放。建议请专家论证，在对供水水质不造成影响的前提下，为了减少水库底泥营养盐的释放，可考虑疏浚水库底泥，以去除沉积物中所含的污染物，清除污染水体的内源。

（4）控制放养鱼类，减少藻类繁殖。建议请相关专业专家研判，为了减少表层水的藻类繁殖，可考虑生态水产养殖，放养以浮游植物为食的鱼类，减少食浮游动物或食底栖动物的鱼类，保证有充分的浮游动物来控制藻类生长，以达到消耗水库内有机物降低水体富营养化的目的。

（5）进一步调查支流补给水pH值偏高的原因。关注路德水库补给水和湿地西面支流水质情况，调查路德水库和湿地西面支流补给水pH值偏高的原因，采取针对性的措施降低pH值。

（6）慎重研判，采取措施降低水库表层水pH值。经相关资料介绍，水体中pH值过高，可采用的措施：一是用滑石粉（主要成分硅酸镁）调节，用量为1 hm20.067～0.133 kg（每亩1～2 kg）。通常滑石粉以1.5～2.5 g/m3全池泼洒，可使水体pH降低0.5～1；二是1 hm20.033～0.067 kg（每亩用0.5～1 kg）明矾，全池泼洒；三是对pH过高或升幅太快的水体也可用醋酸或稀盐酸泼洒，少量多次泼洒后，及时测定水体的pH值。此措施要请专家充分论证，在确保安全的前提下才能实施。