泰安市區湖泊水質指標檢測研究

彭靜靜

（泰山學院 生物與釀酒工程學院，山東 泰安 271000）

泰安市是山東省的旅游大市、生態大市，南湖、東湖、天平湖和天頤湖是泰安市標志性的湖泊，其中南湖和東湖處于生活區，而天平湖和天頤湖則處于旅游區。環境污染問題日益嚴重，給人類生存、生產和生態平衡構成了嚴重威脅［1］。湖泊的水體污染檢測以及生態保護對于快速發展的泰安具有重要的意義。

天平湖素有泰安西湖的美稱，因為位于泰安市岱岳區，又名岱湖，風景怡人，環境優美。擴容工程正在進行中，該擴容工程對于天平湖的建設發展有著很大的促進作用，能將天平湖變得更加美麗，湖水量更大，還有天平湖周邊的環境也會變得更加的優美和舒適，同時該工程將推動泰安市其他方面的發展，比如高鐵等這些鐵路部門的建設使得旅游途徑更加寬廣便捷。天平湖水體污染的檢測對于該擴容工程具有預測和檢測的意義，水質的好壞影響著將來工程的效果。作為旅游區域，更加容易造成水體污染，天平湖周邊的生態保護關系著旅游區的門面。天頤湖地處山東省泰安市岱岳區滿莊鎮濱湖路。天頤湖風景秀麗，還建設有天平湖度假村，設施多種多樣，娛樂項目繁多，是旅游勝地。對于天頤湖這個泰安市著名的旅游景區，從湖水的美觀角度和湖水的安全角度，水體的污染情況都至關重要。隨著泰安市旅游業的發達，泰安市湖泊的生態保護也需要緊隨其后。

本研究主要對于四個湖泊水體中的pH、總氮、化學需氧量和細菌總數進行檢測，從而大概檢測水體受到的有機物污染和富營養化污染，并通過這些指標討論這些湖泊的生態保護策略。pH值用于衡量水的酸堿度，水的pH值越低，酸性越強，對設施的腐蝕性越強。總氮的含量是衡量水質的重要指標，它的測定有利于評價水體被污染和自凈的狀況。化學需氧量是在一定的條件下采用一定的強氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量。水體中具有多少還原性物質污染的指標之一就是水中所含有的化學需氧量，當水中含有的化學需氧量越大的時候，說明水體受有機物的污染越嚴重。水體中細菌總數往往同水體受有機物污染程度呈正相關，它是評價水質污染程度的重要指標之一［2］。本研究用標準平皿法對這4個湖泊水中的細菌總數進行測定，并根據有關細菌總數的水質評價標準進行初步水質評價。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本實驗的水樣采集自南湖、東湖、天平湖和天頤湖四個泰安市的主要湖泊，分別于2018年6月5日，6月15日，6月25日，三次對四個湖泊的三個取樣點進行采樣，采樣點分散分布在湖泊邊緣，取水的時候需要在距水面10～15cm處采集50mL。

1.2 實驗方法

（1）水樣的處理

在檢測水樣細菌總數的時候要進行水樣的處理。在水樣采集完成后就要立即進行實驗，時間要小于2小時，以免時間過長水樣發生變化，與實際情況相差較大。

（2）總氮的測定

用總氮測定儀對水樣中的總氮進行測定。

（3）化學需氧量的測定

化學需氧量這里運用COD快速測定儀對其進行測定。

（4）pH的測定

用pH儀對水樣的pH進行測定。

（5）細菌總數的測定

采用標準平皿法。首先用無菌操作吸取1mL稀釋的水樣，分別是10-1、10-2、10-3，分別注入到已經滅菌的培養基中，并且在培養基中倒入15mL左右的已經融化并且冷卻到大約45℃的牛肉膏蛋白胨培養基，然后搖動培養基，使培養基和水樣充分混合，然后以牛肉膏蛋白胨為空白對照培養皿。當水平培養基完全冷卻時，培養基在恒溫培養箱中孵育37℃，持續24小時，計算菌落計數。

2 結果與分析

湖泊采樣點的pH測定結果的詳見表1，關于細菌總數的水質檢測見表2。

表1 各湖泊采樣點的pH測定結果

2.1 pH分析

從表1的pH可知東湖為7.69，南湖為7.52，天平湖為7.70，天頤湖為7.19，四個湖的水樣都為弱堿性，不具有腐蝕性，也不易形成鈣質沉淀。淡水的pH值多在6.5-8.5，這四個湖泊的pH都在正常范圍內，說明水中pH的主導物碳酸的含量處于正常水平。影響水體的pH有多種因素，浮游植物的光合作用強烈地消耗水中的游離CO2，這會使水中積累CO32-和OH-導致pH值升高。但若水的硬度高，則CO32-和OH-的濃度受限制，pH值上升極限較低。而水的硬度高，則CO32-和OH-的濃度受限制，pH值上升極限較低。根據分析，四個湖泊的pH雖然是堿性，但都未超過8，可以推測水中的浮游植物可能處于中等水平，并且水的硬度并不低有減弱pH上升的作用，使得湖水為弱堿性。pH的改變，可以通過氫離子的滲透與吸收作用，使水生動物血液pH發生相應的變化，從而破壞其輸氧功能，堿性過強常常值解腐蝕鰓組織造成呼吸障礙而窒息。pH的變化尤其對水產動物的幼體有極其敏銳的影響。對于水生植物，pH的改變會影響其對營養元素的吸收。

2.2 總氮分析

從表1的總氮可知，東湖為13.83mg/L，南湖8.602mg/L，天平湖為7.70mg/L，天頤湖為7.19mg/L，根據《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）中的相關標準值，四個湖的總氮都超過了Ⅴ類水質標準，單從總氮這一指標來看水體都已有富營養化現象，其中要數天頤湖情況最為嚴重。但是由于實驗條件限制，水體富營養化的其它指標沒有測定，所以這里只能通過總氮粗略地下結論。而在總氮中對人體危害最大的是亞硝酸鹽氮，當水中含有過量的亞硝酸鹽氮，飲用水中的亞硝酸鹽氮和蛋白質結合形成亞硝胺，是一種強致癌物質，長期飲用對身體不利。根據數據顯示，這些湖泊的亞硝酸鹽氮含量較高，從而對人體的危害很大。通過分析，造成水中總氮含量高的原因有多種。可能由于是湖泊周邊環境的水土流失，森林覆蓋率低導致防護能力差，泥沙流失量大，土地貧瘠，農民大量使用化肥，化肥隨水土流失進入湖泊中，造成污染。也可能是由于湖泊附近的居住區產生的生活污水沒有得到有效控制，生活污水直接排入河道，隨處亂放的垃圾等都會通過水流污染水體導致總氮含量變大。鑒于這種情況的嚴重，應該清理湖泊周邊的環境，加強環境保護建設，強化環境執法，調動社會的積極性，同時處理好污水的排放，嚴肅處理違法排污的企業和居民。

表2 水質評價標準

2.3 化學需氧量分析

從表1的化學需氧量可知，東湖為1.734mg/L，南湖為6.936mg/L，天平湖為1.156mg/L，天頤湖為8.670mg/L，這四個湖的化學需氧量都未達到Ⅰ、Ⅱ類水質標準，水體的化學需氧量較少，水體受還原性污染程度不高，也說明有機物污染程度不高。湖水的還原性污染和有機物污染通常是由周邊的工業廢水以及化肥等。

2.4 細菌總數分析

從表1的細菌總數可知，東湖為3200個/mL，南湖為230個/mL，天平湖為330個/mL，天頤湖為3400個/mL，對照表2水質評價標準可得，屬于清潔水的有南湖和天平湖，細菌污染輕微，而東湖和天頤湖則屬于不太清潔水，細菌污染較重，并且四個湖的細菌總數都超過了國家飲用水每mL不超過100個的標準。水體中細菌的污染的原因大體上與上述三種情況一致，一般都是由于工業廢水、生活污水、生活垃圾、糞便等污染物通過可流、滲出地表的水等途徑流入了湖泊，從而使水中的細菌滋生。除此之外，溫度的升高也會導致水環境成為利于細菌生長繁殖的搖床。治理方式同樣是對這些污染源頭進行有效的控制和管理。

3 討論

本實驗主要檢測了泰安四個湖泊的富營養化污染和有機物污染，且數據表明富營養化污染很有可能比較嚴重，而有機物污染情況可能較樂觀。對于富營養化水體，水體的正常生態平衡將被破壞，原有水生生物被破壞，水生生物種類減少，多樣性將受到一定程度的破壞。湖泊的各種功能，尤其是生態系統，嚴重退化。最后，一些湖泊可能老化并死亡，甚至干涸和死亡。水體富營養化會導致水質的下降和人類健康的極大威脅。水質下降有時只表現為感官性狀的變化，使水體變得腥臭難聞，如束絲藻屬和魚腥藻屬呈豬糞味，腔球藻屬呈爛草味，空球藻呈魚腥味；有時卻可能含有致病毒素，如藍藻門的不定腔球藻、銅綠微囊藻分泌的帶毒性的物質可引起人畜消化道疾病。另外，富營養化水體中含有過量的亞硝酸鹽和硝酸鹽，人畜長期飲用這些物質含量超過一定標準的水或食用這種水中生長的魚、植物則會導致中毒、致病［4］。研究者對湖泊富營養化一直在探討，同時他們研究出了各種各樣的控制方法。從控制的角度來看，湖泊富營養化可以通過治理污染物來有效控制。此外，還可以配套使用物理治理方法、化學治理方法、生物治理方法［5］。對湖泊水質富營養化的生物控制方法，就是從生態的角度控制湖泊中的食物鏈，通過競爭對藻類物質的生長以控制，避免藻類植物快速繁殖［6］。在泰安市相關湖泊流域范圍建設城市污水處理廠，特別是工業園區，可建設針對除氮、磷污染治理設施，加強污水管網建設，盡可能將污水收集處理，確保達標排放［7］。

水體中細菌菌落總數即反映水被生活廢棄物污染程度，也能指示該飲用水能否飲用，但水體中的細菌菌落總數不能說明污染的來源，因此，結合總大腸桿菌群數以判斷水的污染源和安全程度將會更全面［8］。南湖、東湖、天平湖和天頤湖都在內陸，湖水的自我凈化能力較弱，在兩個湖泊的周圍都有居住區，生活污水、糞便等可能會排到這里，因此湖水的污染與周邊環境有著密切的關系。但是水質評價的結果在一定程度上會受到水細菌學測定的方法不同而受到影響［9－10］。并且對水樣的監測，是一個相當復雜又長期的過程，還需要了解導致水污染的各種成因，水污染的治理也需要綜合進行。從細菌總數的水質標準來看，天平湖與南湖的水體均屬于清潔水，污染相對不是很嚴重，但是依然不能作為飲用水使用，東湖和天頤湖則屬于不太清潔水，污染較嚴重。生活污水等不利因素是威脅湖泊環保的重大問題，需要有效的解決。生活污水中所含有的碳水化合物、油脂、蛋白質以及其他的化學產品在微生物的作用下將會不斷分解消耗氧氣，而這類污染物質的持續排放將會造成水中溶解缺氧，從而嚴重影響魚類和其他生物的正常的生命活動，當氧氣消耗殆盡時就會進行有機物的厭氧分解，從而產生氨、硫化氫等有刺激性氣味的氣體。結果水體將會發黑發臭，從而就會使得湖水失去作為水資源的重要功能，導致水資源的浪費和破壞。

4 結論

通過本實驗的一系列分析和討論，發現泰安市湖泊的污染情況還有很多可以改善的地方，生態保護需要緊跟城市發展，維持生態平衡。其中pH這一指標影響著湖泊中水生生物的生長情況，結果表明，四個湖泊的這一情況處于正常范圍，需要繼續保持，對于水中浮游植物暫時不用采取措施。而總氮這一指標影響著水體的富營養化污染，化學需氧量則影響著水體的有機物污染，這兩個指標連同細菌總數大體上都反映著湖泊所受到的生活污水、生活垃圾、工業廢水、化肥等污染物的污染情況，這些污染源都需要用相應的方案治理。泰安市相關湖泊的以上污染檢測已經明顯的反映出了生態保護的必要性與重要性。