小浪底水庫水質分析與預測

朱東方，趙開樓,2，白 泉

(1.河南應用技術職業學院，河南 鄭州 450042；2.西北大學 現代分離科學研究所，陜西 西安 710069)

小浪底水利樞紐位于河南省洛陽市孟津縣與濟源市之間，三門峽水利樞紐下游130 km、河南省洛陽市以北40 km的黃河干流上，控制流域面積69.4萬km2，占黃河流域面積的92.3%。是黃河干流上的一座集減淤、防洪、防凌、供水灌溉、發電等為一體的大型綜合性水利工程[1]，是治理開發黃河的關鍵性工程。小浪底水利樞紐是國家4A級旅游景區，河南省十大旅游熱點景區，更被譽為“小千島湖”。 因此研究小浪底水庫水質隨時間的變化規律，對水庫水質保護，預防，治理污染以及黃河流域工農業的綠色發展都有著十分重要的意義。

1 實驗設計

1.1 采樣點布設及采樣方法

采樣點布設以及采樣方法按《地表水和污水監測技術規范》(HJ-T91-2002)進行[2]。

1.2 水樣分析方法

表1 主要指標分析方法Table 1 Main index analysis method

本文主要對pH值、總氮、總磷、高錳酸鉀指數、化學需氧量和五日生化需氧量六個指標進行測試，其測試方法按照相應的國標規定進行(見表1)，得出的數據精度指數高，能滿足本文分析需要。

2 小浪底水庫水質分析

對水質的評價往往采取多個指標和級別標準來衡量，而每個指標的實測值與其相對應的級別標準相比，表現的參差不齊，因此，僅從某一兩項指標來衡量水質既不科學也不準確，應該采取多指標綜合評價的方法來衡量水質才是科學合理的，才能反映出水質的真實情況。我國水質污染以有機污染為主，通過多年對水質的檢測資料分析，本研究擬選取測定的水質指標有pH值、總氮、總磷、化學需氧量、5日生物需氧量、溶解氧和氯化物。

2.1 pH值的月變化特征

pH是表征水溶液最重要的理化參數之一，其值直接反映了水質的污染程度，對水生生物也會產生重要的影響。pH值過高或過低都會影響水質的變化，進而影響到一系列的生態平衡。pH值隨時間變化趨勢如圖 1所示。

圖1 水質pH值月變化Fig.1 Monthly variation of pH in water quality

pH值影響因素很多，其中最主要的因素是污染物種類和溫度，從圖1中可以看出pH值變化趨勢與水溫(水溫變化如圖2所示)有一定的關系，總體趨勢是隨季節溫度的升高而呈現下降的趨勢，八月份測試水溫為29.6℃，最高值，此時的pH值下降到最低值7.5，然后溫度開始降低，水體pH值又開始逐漸上升。但總體來講，pH值隨季節變化不明顯，均在8.0左右變動，沒有出現太高或太低現象，說明pH值所反映出來的水質是良好的。

圖2 水溫pH值月變化Fig.2 Monthly variation of temperature in water quality

2.2 化學需氧量月變化特征

化學需氧量(COD)是反應水體受有機污染物污染程度的重要指標之一[3]。其隨季節變化趨勢如圖3所示。水質化學需氧量呈季節性變化，整體來說，觀測點的化學需氧量指數在12.2～13.9之間變化，其中1月2月COD指數呈現下降趨勢，2月3月呈現上升趨勢然后從3月到4月又呈現下降趨勢，而從4月到7月卻呈現不斷上升的趨勢，從7月開始到11月又總體保持下降的趨勢，4月和11月分別達到最低值，從而說明4月份和11月份水體的有機污染物是最小的，而1月和7月COD指數達到最大值13.9，說明這兩個月的水體有機污染物是最大的。但根據國標GB3838-2002[4],全年水質COD均小于15，達到了Ⅰ類水質標準。

圖3 化學需氧量值月變化Fig.3 Monthly variation of COD in water quality

2.3 溶解氧月變化特征

水中溶解氧(DO)無論是對于水體生物的生存還是對于水體自凈能力都有著非常重要的作用，也是衡量水體受有機污染程度的重要指標[5]，因此定期監測水中溶解氧是非常重要的。監測點水中溶解氧隨季節變化趨勢如圖4所示，從1月到8月，DO主要呈現下降趨勢，從二月份最高值8.95下降到8月份的5.65，然后到11月又呈現上升趨勢達到6.9，對比圖2水溫變化圖，發現，DO指數的變化趨勢基本上與水溫的變化趨勢一致，這說明監測點水中溶解氧主要受自然環境水溫的影響，而水中有機污染物較少，沒有對水中溶解氧造成主要影響，但分析發現12月份水溫是12.6℃，但其溶解氧卻下降到了5.3，說明12月份水中溶解氧指數主要受水中有機污染物增加影響，而導致其水中溶解氧指數下降。根據國標GB3838-2002，只有1月、2月和3月的溶解氧指數達到了Ⅰ類水標準(≥7.5)，其余月份達到了Ⅱ類水標準。

圖4 水中溶解氧值月變化Fig.4 Monthly variation of DO in water quality

2.4 總氮月變化特征

總氮(TN)主要用來衡量水體受營養物質污染程度，是表征水體受污染程度的主要指標之一[6]。對監測點進行監測，其隨月份變化趨勢如圖5所示，從1月到7月，總氮基本趨于平穩狀態，在5.4左右波動，處于一年當中的較高值段，根據國標GB3838-2002，大于Ⅴ類水(2.0)的指標，表明水體受營養物質污染比較嚴重，從7月到11月，總氮量趨于下降趨勢，最低值下降到4.06，導致總氮減少的原因可能與降雨量增加，水體被稀釋有關，另一方面這段時間也是處于農業施肥的低潮期，可能也減少了含氮物質的排放，但根據國標GB3838-2002，大于Ⅴ類水(2.0)的指標，水體仍然處于富營養化狀態。

圖5 水中總氮月變化Fig.5 Monthly variation of TN in water quality

2.5 總磷月變化特征

圖6 水中總磷月變化Fig.6 Monthly variation of TP in water quality

含磷化合物也是造成水體富營養化的主要物質，其主要來源于生活污水、農業肥料和農藥等。總磷(TN)是衡量水質受污染程度的主要指標之一[7]，對總磷進行監測，結果如圖6所示，從1月到7月，總磷在0.075左右波動，但3月和7月總磷含量明顯增加，3月份總磷值偏高可能與這一時段的農業施肥有關，而7月份天氣變熱，水分蒸發，導致總磷值偏高，從7月進入雨季，總磷值呈現下降趨勢，直到12月，總磷值又開始升高，但根據國標GB3838-2002，全年水體水質總磷指標處于Ⅰ類和Ⅱ類水之間。另外，從圖6可以看出，全年總磷的變化趨勢基本與總氮的變化趨勢是一致的，也說明了這兩個指標的影響因素是相似的。

2.6 五日生化需氧量月變化特征

圖7 水中五日生化需氧量月變化Fig.7 Monthly variation of BOD5 in water quality

五日生化需氧量(BOD5)是衡量水體受可被微生物分解的有機污染物污染程度的重要指標，對BOD5進行監測，結果如圖7所示，從1月到2月BOD5是呈減小的趨勢，2月更是達到了一年的最低值1.5，然而從2月到7月，監測顯示BOD5呈現上升的趨勢，且7月達到了全年最高值2.45，表明這五個月的水質受可被微生物分解的有機物的污染程度在逐漸增加，水質變差，從7月開始BOD5又呈現下降的趨勢直到11月，下降到1.55，基本接近全年最低值，表明這四個月的水質在逐漸變好，到了12月BOD5又增加至2.25。但根據國標GB3838-2002，全年水體BOD5均小于3，說明全年BOD5指標均達到了Ⅰ類水指標。另外，全年水體BOD5對比總氮和總磷的變化趨勢，發現BOD5、總氮和總磷在全年的變化趨勢基本是一致的，這也表明從2月到7月，水體污染在不斷地加重，從7月到11月，水體又趨向變好。

3 結語

本文對小浪底水庫水質pH值、總氮、總磷、化學需氧量、溶解氧和五日生化需氧量等六個指標進行全年12次檢測，對檢測數據進行對比分析，結果顯示從2月到7月水體的各項污染指標基本都成增加趨勢，而從7月到11月呈現減小趨勢，這說明前半年的水質在逐漸變差，分析原因主要存在兩個影響因素，一是從2月到7月，雨水減少，同時溫度增加，蒸發量增加，導致污染加重，而是這一時期正好是農業施肥高峰期，可能也對水體污染加重具有一定的貢獻，而進入七月，降雨量增加，對水體稀釋，而使水質逐漸向好。