三峽水庫四期試驗性蓄水前后嘉陵江飲用水源水質變化規律分析

何 軍,夏 明

三峽水庫四期試驗性蓄水前后嘉陵江飲用水源水質變化規律分析

何 軍,夏 明

(重慶市渝中區環境監測站,重慶400013)

三峽工程四期于2008年11月開始試驗性蓄水,庫區蓄水水位達到172.4米,位于庫區末段的嘉陵江特別是渝中區段的水文情勢已開始發生一些變化,為研究三峽水庫蓄水前后嘉陵江大溪溝飲用水源地水質變化狀況,渝中區環境監測站自三峽水庫四期試驗性蓄水開始,每月定期對嘉陵江大溪溝飲用水源地水質進行監測,并對蓄水前后水質變化情況進行比對分析,以期找出其變化的規律。

三峽水庫蓄水;水質變化;分析

三峽工程是舉世矚目的水利工程,建成后對發電、航運、防洪等都將產生較大的經濟效益和社會效益。但與此同時,也可能會對庫區的生態、水環境產生影響。三峽工程蓄水后,從壩前到重慶主城區之間形成了一個巨大的人工湖,庫區水位提高、水流減緩、水體擴散能力減弱、庫灣和支流的污染物滯留時間延長,不可避免地對庫區水質特別是長江次級河流產生影響[1-3]。

2008年11月,三峽水庫四期試驗性蓄水開始后,庫區蓄水水位達到172.4米,地處庫區末段的嘉陵江特別是渝中區段處于蓄水河段,水文情勢已經發生了一定變化,主要表現為:水面變寬,水深變大,流速減緩,泥沙沉降加速等特點。目前,三峽工程四期試驗性蓄水將給嘉陵江流域帶來何種影響,特別是嘉陵江飲用水源地水質會發生怎樣的變化,是備受關注的問題。為研究三峽水庫蓄水前、蓄水過程中和蓄水后,嘉陵江大溪溝飲用水源地水質變化狀況,渝中區環境監測站自三峽水庫四期試驗性蓄水開始,每月定期對嘉陵江大溪溝飲用水源開展水質監測,11月份專門開展了2次加密監測,在日常監測項目基礎上,增設透明度、葉綠素等富營養化指標,為觀察蓄水后嘉陵江水體富營養化狀況和變化趨勢提供了第一手監測數據資料。為對比蓄水前后水質變化情況,本文選擇蓄水前(2007年11月-2008年6月)與蓄水后(2008年11月-2009年6月)嘉陵江大溪溝飲用水源地水質監測結果進行對比分析,以期找出其變化的規律。

1 監測點位的設置

嘉陵江渝中區段長約10公里,在朝天門匯入長江,監測斷面設在嘉陵江渝中區段距大溪溝自來水廠取水點上游100米處,大溪溝監測斷面為嘉陵江的出境控制斷面,又為嘉陵江大溪溝飲用水監測斷面。

按監測規范相關要求,在監測斷面上設三條垂線,即三個采樣點,對水面下0.5米處水樣進行采樣監測。

2 監測指標、監測方法

監測指標包括 GB3838—2002《地表水環境質量標準》表1地表水環境質量標準基本項目24項和表2集中式生活飲用水地表水源補充項目5項,蓄水后增加透明度、葉綠素2項反映富營養化指標。監測方法全部采用國家或行業標準方法。

3 評價標準及評價方法

依據地表水水域環境功能和保護目標,嘉陵江流經渝中區的江段劃為Ⅲ類水域,屬集中式生活飲用水地表水水源地二級保護區,大溪溝水源地水質評價適用GB3838—2002《地表水環境質量標準》的Ⅲ類標準。水體富營養化評價按中國環境監測總站制定的《湖泊(水庫)富營養化評價方法及分級技術規定》進行評價。

評價方法和評價思路:

1)單項指數評價法:先計算各監測指標單項污染指數Pi,選取單項污染指數Pi排在前10位的指標進行重點分析。

2)綜合指數評價法:分別計算蓄水前后的綜合污染指數P,按(表1)進行評價。

表1 綜合污染指數P值分級標準

3)富營養化評價:由于沒有河流的富營養化評價標準,參考中國環境監測總站制定的《湖泊(水庫)富營養化評價方法及分級技術規定》進行評價,并對其富營養化狀況和趨勢進行分析。

4 監測結果統計

分別統計蓄水前后各項監測指標的均值、最大值、最小值,監測結果統計見表2。

表2 試驗性蓄水前后嘉陵江大溪溝飲用水源地水質監測結果統計 濃度單位:mg/L 個/L

蓄水前蓄水后監測項目 Ⅲ類標準均值 最大值 最小值 單項污染指數Pi 均值 最大值 最小值 單項污染指數Pi石油類 0.05 0.025 0.025 0.025 0.50 0.025 0.025 0.025 0.50陰離子洗滌劑 0.2 0.034 0.071 0.025 0.012 0.045 0.090 0.025 0.22硫化物 0.2 0.0049 0.010 0.002 0.024 0.0025 0.0080 0.002 0.012硒0.01 0.00015 0.00058 0.0001 0.015 0.00015 0.0010 0.0001 0.015銅1.0 0.0039 0.007 0.001 0.0039 0.0044 0.0080 0.0010 0.0044鋅1.0 0.001 0.001 0.001 0.0010 0.01 0.01 0.01 0.010砷0.05 0.0014 0.0031 0.0006 0.028 0.0007 0.0015 0.0001 0.014汞0.0001 0.000044 0.000096 0.000025 0.44 0.00003 0.00006 0.00003 0.30鉻0.05 0.0074 0.017 0.002 0.15 0.010 0.017 0.004 0.20鉛0.05 0.0068 0.010 0.005 0.14 0.0079 0.050 0.001 0.16鎘0.005 0.00078 0.0010 0.00050 0.16 0.00087 0.001 0.0005 0.17糞大腸菌群 10000 300000 1300000 80000 30.0 184000 940000 49000 18.4硫酸鹽 250 41.7 42.7 40.8 0.16 49.4 59.3 42.5 0.20氯化物 250 10.3 10.6 10.0 0.041 11.1 15.2 9.47 0.044鐵0.3 0.015 0.015 0.015 0.050 0.019 0.030 0.015 0.063硝酸鹽氮10 1.35 1.38 1.29 0.14 1.69 1.82 1.56 0.17錳0.1 0.005 0.005 0.005 0.050 0.0088 0.010 0.005 0.088透明度＊(cm) 130 130 130 140 215 80 /葉綠素a＊(ug/L) 2.37 2.36 1.98 1.6 2.88 0.72 /

5 監測結果評價及分析

1)單項污染指數評價及分析:

分別統計蓄水前后的均值,并用28個監測項目均值(水溫、透明度和葉綠素未參與評價)與Ⅲ類標準進行比較,求出單項污染指數Pi,見表2,從高到低進行排序。蓄水前單項污染指數Pi位于前10位的依次為:糞大腸菌群、總氮、p H、高錳酸鹽指數、汞、生化需氧量、總磷、溶解氧、氨氮、氟化物;蓄水后單項污染指數Pi位于前10位的依次為:糞大腸菌群、總氮、p H、高錳酸鹽指數、總磷、汞、生化需氧量、氟化物、溶解氧、陰離子表面活性劑。結果表明:蓄水前后單項污染指數Pi最大的為糞大腸菌群,其值分別為30和18.4;其次為總氮,蓄水前后分別為1.8和1.9。其余項目單項污染指數 Pi均在1以下,水質均為優于III類。從單項污染指數Pi前10項來看,蓄水前后共有9個項目相同,蓄水前后,嘉陵江大溪溝飲用水源地水質主要污染因子沒有發生大的變化。

單項污染指數Pi排名前10的主要污染因子多數為營養鹽、有機污染物和細菌學指標,蓄水前后均為7項,占70%。說明嘉陵江大溪溝飲用水源地水質主要受生活污染源影響。

糞大腸菌群項目數據分析:嘉陵江大溪溝飲用水源水糞大腸菌群指標多年來一直超標嚴重,糞大腸菌群是28個評價項目中影響最大的一個項目,其污染分擔率在50%以上。單項污染指數Pi從蓄水前的30降為蓄水后的18.4,下降38.7%,下降的原因可能與近年來沿江生活污水處理率上升有關,據統計:渝中區2007年-2009年的污水處理率分別為80%、86.6%、90%。

總氮及氨氮監測數據分析:總氮的來源主要來自天然的、生活污染源、農業污染源等三個方面,嘉陵江大溪溝飲用水源地主要受沿江生活污染源影響較大,另一來源是上中游地區的農業面源污染。從成分上看,由于總氮包括氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和有機氮。量蓄水前總氮均值1.84 mg/L,硝酸鹽氮1.35 mg/L,氨氮0.273 mg/L。蓄水后總氮均值1.94 mg/L,硝酸鹽氮1.69 mg/L,氨氮0.121 mg/L。蓄水后總氮上升0.1 mg/L,硝酸鹽氮上升0.34 mg/L,氨氮下降0.162 mg/L,因此總氮上升主要是硝酸鹽氮上升的結果。根據氮循環理論,含氮有機物首先被微生物分解為氨氮,這一步很快,蓄水后氨氮下降59%,可能與本地污染減輕減輕有關。氨氮在硝化菌的作用下進一步分解為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮,這一步較慢,蓄水后,硝酸鹽氮上升25%,可能受上游來水的影響較大。

總磷監測數據分析:總磷的來源也主要是生活污染源,部分來自于上游地區的農業污染源。蓄水前總磷的污染指數為0.34,蓄水后為0.36,略有上升,蓄水前后均無超標現象,但總磷是造成水體富營養化的重要營養鹽,應引起注意。

高錳酸鹽指數和生化需氧量數據分析:五日生化需氧量與高錳酸鹽指數同為反應地表水受有機污染的指標,從監測結果來看,兩者均下降,且下降幅度相差不大。蓄水前高錳酸鹽指數的污染指數為0.46,蓄水后高錳酸鹽指數為0.40,降低13%,蓄水前后均未出現超標現象。生化需氧量蓄水前污染指數為0.35,蓄水后降為0.28.下降20%。另外從監測結果表來看,蓄水前五日生化需氧量與高錳酸鹽指數的比值為0.51,蓄水后其比值為0.46,說明其可生化性較強,主要受生活污水的影響較大。

溶解氧監測數據分析:溶解氧的影響因素較多,除與有機污染物有關外,還受水體流態、氣溫、水生生態有關,因而其只能作為污染的參考指標。蓄水前污染指數為0.32,蓄水后為0.22。

汞監測數據分析:金屬指標污染指數除汞以外均在0.2以下,大多低于檢出限。汞由于對人體毒害較大,標準限低,盡管其監測值多數在檢測限附近,因而其污染指數仍較高,蓄水前污染指數為0.44,蓄水后污染指數為0.30,下降31.8%,是否與水體流速減緩后重金屬隨泥沙下沉有關,有待進一步監測分析。

2)綜合污染指數評價:

綜合污染指數為28項監測項目單項污染指數的平均值,蓄水前綜合污指數為1.33,蓄水后為0.92,下降30.8%;不統計糞大腸菌群,蓄水前綜合污染指數為0.27,蓄水后為0.28,上升3.70%,基本沒有變化。根據表1綜合污染指數P值分級標準,統計糞大腸菌群,蓄水前后 P值為1.33、0.92,水質狀況均是重度污染。不統計糞大腸菌群,蓄水前后P值為0.27、0.28,水質狀況良好。

總的來講,本次對三峽四期試驗性蓄水前后嘉陵江大溪溝飲用水源水質監測結果進行對比分析,雖然各單項污染指數有升有降,但其綜合污染指數(不統計糞大腸菌群)基本沒發生變化,經統計學處理無顯著性差異。原因可能與以下因素有關:

(1)盡管2008年11月開始試驗性蓄水,但蓄水時間短,由于整個庫區的需要從2008年12月開始泄洪,水位逐漸下降,見表3。嘉陵江處于三峽庫區尾部,大壩開始泄水后,水體就開始保持較好的流態,蓄水效應并未顯現。

表3 三峽水庫壩前水位變化情況

(2)盡管蓄水可能造成水體自凈能力降低,但由于近年來來自上中游及渝中區的城市污水截流工程的推進,城市污水處理率逐年上升,生活污水直排量逐年下降。反映生活污染及有機污染的糞大腸菌群、氨氮、高錳酸鹽指數、生化需氧量均呈現不同程度的下降。

3)富營養化評價:蓄水前僅在2007年1月監測過一次水體富營養化狀況評價指標,蓄水后從2008年11起到2009年6月一直監測葉綠素、透明度、高錳酸鹽指數、總磷、總氮5個指標。

富營養化評價采用綜合指數評價法進行評價,蓄水前綜合營養狀態指數為40.5,屬中營養,蓄水后2008年11月至2009年6月,綜合營養狀態指數最高值43.6,最低值40.7,均為中營養,且各月之間無顯著性差異。蓄水前后綜合營養指數相差不大,經統計學檢驗,無顯著性差異。

6 結論與建議

1)結論

(1)本次監測結果表明,蓄水前后水質變化不大,綜合污染指數P(不含糞大腸菌群項目)蓄水前后為0.27和0.28,經統計學處理,無顯著性差異。

(2)從監測結果和調查結果分析,嘉陵江大溪飲用水源地水質可能受生活污染源的影響較大。

(3)本次監測結果表明,嘉陵江大溪溝飲用水源地水質主要污染因子為營養鹽、有機污染物,總磷、總氮濃度已超過發生富營養化的營養條件,從蓄水后監測的葉綠素a來看,水體營養程度為貧營養和中營養,未造成水體富營養化,這是因為本次為試驗性蓄水,時間短,水體仍保持較高的流速,不具備發生水體富營養化的水動力學條件,但正式蓄水后是否會發生富營養化是我們關注的重點。

2)建議:

從監測結果看,三峽水庫四期試驗性蓄水雖未對嘉陵江大溪溝水源地水質造成一定影響,且目前嘉陵江大溪溝水源地水質并未出現水體富營養化趨勢,但隨著三峽水庫四期四期正式蓄水的日益臨近,為了盡可能減輕三峽水庫四期蓄水對嘉陵江特別是大溪溝水源地的影響,建議采取以下措施:

(1)繼續加大污染源的治理力度,從源頭上控制污染。

加強嘉陵江沿江地區污染源的治理,從源頭上控制污染,杜絕“邊污染、邊治理”現象,主城地區應加快生活污水截流工程步伐,減輕生活污染源對嘉陵江水質污染,沿江污水處理廠重點控制氮、磷含量水平,從根本上消除水華發生營養條件。

(2)加強水環境監測能力建設,提升環境監測水平

目前,水環境監測能力建設還存在較大差距,主要表現在監測人員不足,監測儀器設備落后,檢出限不能滿足評價的需要,有機污染物的檢測還未開展,應急監測能力不足,政府應加大環境監測的能力建設,提升水環境監測水平。

(3)加大水環境監測力度

此次三峽水庫四期試驗性蓄水時間較短,處于三峽水庫末段的嘉陵江流域的水文情勢變化效應仍不十分明顯,但隨著正式蓄水的日益臨近,嘉陵江大溪溝飲用水源地水質是否會發生變化,水體富營養化的潛在危險是否會出現,將是我們繼續值得關注的重點。因此,加大水環境監測力度,把富營養化監測項目納入日常監測,將為我們研究和掌握嘉陵江大溪溝飲用水環境質量,特別是研究嘉陵江大溪溝飲用水富營養化的變化規律和發展趨勢,提供豐富的科學數據和第一手的寶貴資料,也為我區水污染防治決策提供科學依據。

(4)加大區域協作力度

加強嘉陵江流域監測資源和數據的共享,及時了解嘉陵江上下游的水質動態,及時溝通信息。建設市組織開展流域性的科研監測課題,為保護水資源提供有力依據。

[1] 鐘成華,尹真真,鄧春光,等.三峽水庫對重慶飲用水源水質影響及對策[J].重慶環境科學,2003,25(12):74-75.

[2] 王徹華,劉 輝,余 星,等.三峽水庫蓄水至135米庫區水質變化分析及保護建議[J].水利水電快報,2006,27(7):24-27.

[3] 孟春紅,趙 冰.三峽水庫蓄水后的富營養化趨勢分析[J].農業環境科學學報,2007,26(3)863-867.

Drinking Water Quality Analysis of the Jialing River During the Fourth Test of Water storage in the Three Gorges Reservoir

(Chongqing Eevironmental Montoring Center of Yuzhong District,Chongqing 400013,China)

HE Jun,XIA Ming

The four-test water of the Three Gorges Reservoir began in November 2008,the reservoir water reached 172.4 meters,the Jialing River hydrological situation has begun to place some changes,especially the last paragraph of Yuzhong District section.In order to study the changes in water quality conditions of The Jialing River Da Xigou drinking water source before and after the four-test water of the Three Gorges Reservoir,Yuzhong District environmental monitoring stations began to monitor the situation of the Jialing River monthly from the four-test water of the Three Gorges Reservoir,contrast analyzing the water quality in order to find the changing law.

Three Gorges Reservoir;water quality changes;analysis

X832

B

1674-2842(2010)02-0014-05

2009-12-26

何軍(1976-),男,工程師,主要從事環境監測,環境評價工作。