尹  軍，趙  可，劉志生

(吉林建筑工程學院 水污染控制與資源化利用吉林省重點實驗室, 長春 130021)

　　摘要：連續監測和分析了二龍山水庫的水質，對水污染程度進行了評價，水庫高錳酸鹽指數、總氮和總磷超標嚴重，呈現富營養化狀態，總體水質為Ⅳ類和Ⅴ類，已無法滿足集中式生活飲用水水源地的水質要求。針對水庫污染嚴重的現狀，提出了控制污染源、削減污染物的綜合治理措施。

　　關鍵詞：二龍山水庫；水質評價；富營養化；治理措施

Water Quality Evaluation and Pollution Control Measure of Erlongshan Reservoir

YIN Jun, ZHAO Ke, LIU Zhi-sheng

(Jilin Province Key laboratory of Water Pollution Control and Resource Reuse,  Jilin Architectural and Civil Engineering Institute, Changchun 130021)

　　Abstract: Erlongshan Reservoir water quality was evaluated for Class Ⅳ and Class Ⅴ by monitoring continuously indexes and was unable to meet the requirement of central drinking water source due to higher COD_Mn, TN and TP and eutrophic environment. The treatment measure including pollution source control and pollutant reduction was put forward for the sake of water quality improvement.

　　Keyword: Erlongshan Reservoir; water quality evaluation; eutrophication; treatment measure

　　二龍山水庫位于東遼河上游，流域面積3676平方公里，總庫容17.95億立方米，是吉林省中部一座以防洪、供水、灌溉為主，兼除澇、發電、養魚和旅游等綜合利用的大型水庫。近年來由于只重開發，不重保護，入庫水量逐漸減少，水質不斷惡化，已嚴重威脅到流域內人民的生產生活用水安全，制約了當地的經濟發展。為了改善二龍山水庫水體污染嚴重的現狀，必需對水庫水體中污染物的含量和分布進行監測和分析，對水體污染程度進行總體評價，并提出相應的治理措施。

　　1   二龍山水庫水質的監測和評價

　　1.1  監測斷面和項目

　　2005年7月至11月，在二龍山水庫伊通入口、遼源入口、庫中心和庫大壩等4個水質監測斷面進行了連續五個月的監測，每個取樣點位于水面下0.5米處。

　　水質評價參數選取pH值、生化需氧量、高錳酸鹽指數、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總氮、總磷、揮發酚、氰化物、鉛、鎘、汞、砷、六價鉻、氟化物、非離子氮、石油類、電導率等因子，評價標準參照《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)。評價方法為單因子評價法，即將各監測點位的各項水質因子實測平均濃度與評價標準進行對照，低于該類水質標準的即為該類水質，超過V類水質即為劣V類水質，以該監測點位污染最嚴重的因子作為此監測點位的綜合水質類別。

　　1.2  二龍山水庫水質總體評價

　　依據水質監測數據對二龍山水庫的水質進行總體評價，評價結果見表1，由表1可以看出二龍山水庫由于接納了東遼河和北大河輸入的大量工業廢水、生活污水和非點源污染物，監測期間，各監測點位水質類別均為Ⅳ類和Ⅴ類水質，無法滿足集中式生活飲用水源地的水質要求(Ⅲ類)。四平市引水工程取水口位于庫大壩附近，而庫大壩水質較差，均達不到Ⅲ類水質標準。

表1 二龍山水庫水質評價結果

　　1.3  污染物的變化和分布

　　二龍山水庫主要污染物的監測數據如表2所示。從表二可以看出水庫主要超標污染物是高錳酸鹽指數、總氮和總磷，以2005年8月庫大壩水質監測數據為例，總氮濃度為1.60 mg/L，超過Ⅲ類水質標準0.6倍，總磷濃度為0.12 mg/L，超過標準1.4倍，高錳酸鹽指數為5.50 mg/L，超標0.375倍。

表2 二龍山水庫水質監測數據

　　4個斷面的總氮濃度全部達不到Ⅲ類水質標準，其中7月份為峰值，以后呈逐月遞減的趨勢，雖然11月各斷面總氮降至1.50 mg/L左右，但仍超標0.5倍左右。總磷濃度7，8月份除水庫大壩斷面為Ⅴ類水質，其余斷面均符合Ⅲ類水質標準，9月份以后各斷面總磷濃度則均達不到Ⅲ類水質標準。這說明豐水期地表徑流對水庫總磷稀釋作用明顯，同時通過農業面源污染帶來大量的總磷污染物，導致豐水期過后，水庫總磷濃度逐漸上升。高錳酸鹽指數除個別斷面外，均為Ⅳ類水質，且月變化趨勢不明顯。

　　從4個監測點位來看，各主要污染物濃度在各監測點位的一般規律為庫大壩＞庫中心＞遼源入口＞伊通入口，同一時間段內庫大壩和庫中心的氮、磷濃度總體上均大于遼源入口和伊通入口，高錳酸鹽指數與兩入口濃度相當，表明二龍山水庫的水體自凈能力已經相當微弱，不足以改變污染物濃度嚴重超標的狀況；同時也表明二龍山水庫庫區的農業面源污染和內源污染已相當嚴重。遼源入口和伊通入口主要污染物為總氮、總磷和高錳酸鹽指數，其中遼源入口7月總氮濃度為2.00 mg/L，超標1倍。各斷面9月石油類污染物均超標，說明工業污染源仍然存在。

　　四個斷面的pH值、溶解氧、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、揮發酚、氰化物、鉛、鎘、汞、砷、六價鉻、氟化物、石油類、非離子氨等指標也進行了連續監測，四個斷面石油類污染物9月份超標，7，8月份水庫大壩斷面非離子氮濃度超標，其它指標均滿足Ⅰ類和Ⅱ類水質標準。

　　1.4  水庫富營養化評價

　　二龍山水庫總氮和總磷污染嚴重，采用日本湖庫營養類型臨界值法(見表3)界定二龍山水庫的營養類型，可知二龍山水庫水體已呈富營養化狀態，磷為限制因子；水庫水體pH值偏高，為7.9~8.1左右，屬偏堿性，是水體富營養化的特征之一，堿性水體易產生“水華”，使水體變色；在監測期間庫區4個斷面溶解氧濃度均在5.8 mg/L以上，說明水庫水質總體上還沒有受到富營養化影響而嚴重惡化，因此應采取措施嚴格控制氮磷污染物的排放和輸入，抑制水體富營養化的進一步發展。

　　2   二龍山水庫綜合治理措施

　　二龍山水庫水體治理的基本思路和對策主要包括以下四個方面：減少營養物質的輸入量；削減庫區內營養物質的蓄積量；擴大營養物質的輸出量；調整食物鏈的組合，利用食物鏈來實施控制，維護系統內物流和能流的暢通，根據這一基本思路和二龍山水庫的污染現狀，提出以下治理措施。

表3 日本湖庫劃分富營養類型的臨界值

　　 2.1  有效控制外源污染

　　進一步完善流域內城市生活污水和工業廢水的截流和治理工程，務必使這些污水達標排放，減少和控制二龍山水庫的點源污染；以二龍山水庫為中心，在匯水范圍內建立生態環境保護區，在農業區發展精準農業，采取增施有機肥、配方施肥、化肥深施等措施，提高化肥利用率，減少流失量；同時控制農藥、殺蟲劑的使用，在水庫四周建立緩沖帶，植樹種草，滯留過濾污染物，凈化水質，減少農業面源污染。

　　2.2  底泥的環保疏浚

　　水庫的外源污染有效控制后，底泥中的氮、磷等營養鹽會不斷釋放到水中，形成嚴重的內源污染，因此必須對污染嚴重的底泥進行疏浚處理，底泥環保疏浚是通過挖除表層的污染底泥，減少底泥污染物的釋放，進而減少庫內污染源，增加水庫容量，并可以控制水生植物的生長。

　　環保疏浚的一個重要特點是要考慮到為疏浚區水生生態系統的重建創造條件，關鍵和難點在于科學地確定重要的疏浚參數，以及在疏浚過程中應該選用何種疏浚工藝、環保疏浚關鍵設備和相應的二次污染防治技術，例如避免擴散及細顆粒物再懸浮、底泥和余水處置等。

　　相比傳統底泥疏浚方式，利用精確疏浚技術雖然初期投資較大，但可減少疏浚污泥量，減輕對生態系統的破壞，綜合效益顯著^[1]。

　　2.3  疏浚污泥的處理措施

　　為避免對環境造成二次污染，應對疏浚后的污泥進行合適的處置與處理，實現無害化和資源化，具體措施包括：

　　(1)直接利用淤泥制磚，直接利用淤泥制磚是一種變廢為寶的處理方法，不但減少了因淤泥堆放對耕地的侵占，同時緩解了磚瓦廠土源緊張和農田的取土破壞，社會和環境效益顯著；

　　(2)淤泥置換田土，田土用于制磚；

　　(3)利用淤泥肥田沃土，改良土壤，在雜質較少的富營養化河段，可用泥漿泵從排干的河道將河泥稀釋過濾后，輸送到稻田里，進行土壤改良。

　　對于沒有條件直接用于制磚的淤泥可以在城鎮建設中用作低洼地填高或抬高河道兩岸農田高程，在沿江地帶堤防建設、平原河網地區圩區整治中可利用河道淤泥加高加固堤防，在易洪易澇地區可考慮設置堆放場，作防洪搶險備料等。

　　2.4  生態治理工程技術

　　對二龍山水庫系統內原有組分的種類和它們之間的比例進行調整，建立新的食物鏈組合，改變氮、磷等營養鹽的流轉途徑，減少其流向藻類的量。例如，可適當放養貝類(蚌、螺等)，利用它們以藻類為食的特點，抑制藻類的生長。藻類的密度降低后，系統內的環境條件改變了，具有相同生態位的水生植物就會占據原來屬于藻類的生存空間，并輔以必要的人工手段。水生植物密度的增大，提高了對營養鹽的吸納量，當水生植物達到一定的密度后，再放養食植性魚類，這樣既可以通過食植性魚類控制水生植物的密度，又可以對系統內的物質和能量加以利用，通過適當控制食植性魚類和貝類的捕撈量，使它們之間保持一個適當的比例。系統內的物質和能量可沿著水生植物→食植性魚類和藻類→貝類兩條途徑被利用。這樣有機物和營養鹽就轉化成提高捕撈量的有利因素。另外，還可以采取人工撈藻或用除藻機除藻、種植高等水生植物蘆葦、鳳眼蓮等方法，吸納并去除湖水中多余的營養鹽。

　　2.5  底泥氧化技術

　　底泥營養鹽的釋放與底部水體溶解氧缺乏、氧化還原電位下降相關，通過物理或化學方法增加底部水體的溶解氧，可以減少污染物的釋放。具體措施包括破壞分層和人工曝氣等。

　　破壞水體的分層可以促進上、下層水體混合，增加底層水體的溶解氧，防止出現厭氧狀態，以減少底泥中磷和重金屬等的釋放。破壞分層通常有以下幾種途徑：在湖泊底部布設曝氣系統，如穿孔管和曝氣器等，由岸邊的空氣壓縮機供氣，當曝氣量足夠大時，造成水體的豎向混合；在湖面上設置浮動平臺，安裝水泵，將表層水引入底層，造成異重流；使用特定曝氣設備，將底層水提升至水面，造成異重流，在此過程中同時完成曝氣等。

　　人工曝氣通過對底層水進行曝氣，可以減少水體混合引起的不利影響^[2]。人工曝氣可以采取以下幾種形式：使用特定曝氣設備，將底層水提升至表面，在此過程中同時完成曝氣，與破壞分層技術中曝氣不同的是，深水曝氣后的水直接返回底層，因而不會破壞湖泊分層；在湖泊底部布設曝氣系統，但其曝氣量以及氣泡能量不足以破壞分層，通常采用純氧曝氣，使用微孔曝氣器，提高氣體的吸收效率，同時減少曝氣對分層的擾動。

　　2.6  底泥封閉技術

　　通過投加化學試劑，固定水體和底泥中的營養鹽(主要是磷)，并在底泥表面形成覆蓋層，阻止底泥向水體釋放營養物。工程中應用較多的試劑是鋁鹽，如Al₂(SO₄)₃和NaAlO₂，因為鋁鹽與磷形成的絡合物或聚合物性質比較穩定，可有效阻止磷的重新釋放，另外，鋁鹽水解形成的絮體，可以吸附水中有機物、含磷化合物等膠體粒子。鋁鹽對磷酸鹽去除效果較好，同時部分藻類也會隨之沉淀。但是有些藻類會消耗大量混凝劑，因此在藻類較少時投加試劑，除磷效果會更好。底泥封閉技術可以大大降低水體中磷的濃度，隨后水體會出現藍藻減少，浮游生物量下降，透明度增加等水質改善的現象^[3]。

　　應該指出的是，這些沉降于湖底表面的物質，會因湖水攪動和其他因素的作用，使營養物質重新回到水體中，并減少水庫庫容，所以這種方法長期作用不大，一般來說僅可作為二龍山水庫水體富營養化嚴重惡化時的臨時應急措施。

　　3  結語

　　二龍山水庫總體水質為Ⅳ類和Ⅴ類，不符合集中式生活飲用水水源地水質標準；水體氮、磷污染嚴重，pH值偏高，呈現富營養化狀態；庫區水體自凈能力已相當微弱，內源污染和農業面源污染已成為水體的重要污染源。對二龍山水庫的綜合治理已刻不容緩，二龍山水庫的綜合治理是復雜的系統工程，必須根據污染程度，結合當地的實際條件和各種治理技術的運用效果、經濟性、適用性、環境影響及與其它技術的相關性，將多種措施和技術結合起來，才能取得顯著的效果。

　　參考文獻

　　[1] 顏昌宙,范成新,楊建華,金相燦,趙景柱.湖泊底泥環保疏峻技術展望[J].環境污染與防治,2004,26(3):189~192.

　　[2] 張捷鑫,吳純徳,陳維平等.污染河道治理技術研究進展[J].生態科學,2005,24(2):178~181.

　　[3] 敖  靜.污染底泥釋放控制技術的研究進展[J].環境保護科學,2004(30):29~32.