丹江口水庫庫區(qū)水質(zhì)時空變化特征分析

丹江口水庫庫區(qū)水質(zhì)時空變化特征分析

河南省南陽市中軸線工程是我國水資源優(yōu)化配置的重要戰(zhàn)略基礎(chǔ)設(shè)施。它是解決北京、天津、石家莊等20多個大城市缺水問題的重要戰(zhàn)略基礎(chǔ)設(shè)施。從漢江口水庫的引水線路來看，包括漢江和漢江水系。水庫總面積約9.5萬公里。河南省漢江口水庫集水區(qū)流域的水環(huán)境得到了許多研究人員的關(guān)注，并進行了大量的保護和修復(fù)。由于水體環(huán)境逐漸改善，根據(jù)2003年9月14日國務(wù)院的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2003年8月，中國環(huán)境總格局的月報告顯示，2003年8月，丹江口水庫的水質(zhì)和總氮濃度較高，達到類，處于中營養(yǎng)狀態(tài)。因此，有必要詳細分析和評估影響總氮指標的氨氮（nh3-n）、硝氮（no3-n）和亞硝酸鹽氮（no2-n）的變化規(guī)律和特點（包括不同的監(jiān)測站、不同的水期和不同年度的變化以及主要來源），促進丹江口水庫的環(huán)境保護和水處理，確保江南水處理廠的水質(zhì)科學評價。1丹江口水庫評價范圍與評價標準1.1o3-n和no2-n監(jiān)測條件以丹江口水庫入庫干流(漢江)、支流(丹江)和大壩圍成的區(qū)域為水質(zhì)評價范圍,分析評價水質(zhì)常規(guī)NH3-N,NO3-N和NO2-N監(jiān)測資料.11個斷面包括丹江口水庫入庫控制斷面白河站的白河(A)斷面,丹江口站的壩上(B)和壩下(C)斷面,涼水河站的涼水河(D)斷面,襄樊站的白家灣(E)、襄陽(F)、湖北制藥廠(G)、小清河口(H)、唐白河口(I)斷面,引丹干渠清泉溝站的清泉溝(J)斷面及南水北調(diào)中線工程渠首陶岔(K)斷面.1.2生活飲用水水源水質(zhì)標準依據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)和城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標準中生活飲用水水源水質(zhì)標準(CJ3020-93),對2000—2004年豐水期(7~10月)、枯水期(1~6月和11~12月)進行三氮變化規(guī)律和特征分析.2丹江口水庫中的三氮變化特征2.1豐水期和枯水期監(jiān)測斷面含量分析三氮在11個監(jiān)測斷面的含量(2000—2004年平均值)變化見圖1.從圖1可以看出,在選取的11個監(jiān)測斷面中,三氮在小清河口(H)和唐白河口(I)監(jiān)測斷面出現(xiàn)峰值.NO3-N在I斷面枯水期出現(xiàn)最高值(1.46mg·L-1),清泉溝(J)豐水期為最低值(0.52mg·L-1),其余監(jiān)測斷面含量在0.72~1.30mg·L-1范圍內(nèi)變化,豐水期和枯水期相差不大,均遠遠低于國家標準10mg·L-1,不是影響水質(zhì)質(zhì)量的主要因子;NO2-N最大值(0.16mg·L-1)出現(xiàn)在H斷面豐水期,其次為I斷面枯水期含量,為0.14mg·L-1,其余斷面含量在0.030~0.007mg·L-1之間變動;NH3-N值無論豐水期、枯水期和年平均,均是H斷面為最高值,枯水期達4.30mg·L-1,約為豐水期值的2倍,其次為I斷面枯水期含量(3.47mg·L-1),為豐水期的3倍,說明枯水期NH3-N污染嚴重,是引起總氮超標的重要因子.2.2流域內(nèi)的三氮時間變化特征2.2.1豐水期水質(zhì)狀況對庫區(qū)8個監(jiān)測斷面(涼水河、清泉溝和陶岔3個斷面水質(zhì)較好,分析時省略)三氮2000—2004年平均含量年內(nèi)變化進行了分析,結(jié)果見圖2(繪制中,白河、壩上、壩下、白家灣、襄陽和藥廠斷面NO3-N含量縮小10倍,NO2-N擴大10倍,涼水河、唐白河、小清河口、清泉溝和陶岔斷面NO2-N擴大10倍).由圖2可知,白河斷面NH3-N含量變化幅度最大的是2,3,4月份,均為最低值,但豐水期8月和10月含量較高,分別為0.32和0.22mg·L-1,水質(zhì)較差;NO3-N在0.09~0.13mg·L-1范圍內(nèi)變動,NO2-N含量也很低,這兩項對總氮值的影響很小.壩上水質(zhì)明顯好于白河,三氮變化均較平穩(wěn).壩下水文測流斷面NO3-N月平均變化不大,NH3-N最大值為8月份的0.19mg·L-1,2月份為最小值(0.04mg·L-1).白家灣NH3-N含量7月最高,為0.32mg·L-1,但枯水期,尤其2月和4月份,含量較低.襄陽斷面NH3-N含量同樣在7月達到最高值0.36mg·L-1.與前面斷面相比,藥廠水質(zhì)較差,除了4,5,6月水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類以上外,其余均為Ⅳ類或Ⅳ類以上.所選8個監(jiān)測斷面豐水期NH3-N含量高于枯水期,水質(zhì)較劣于枯水期,其主要原因可能為,雖然豐水期有較大的稀釋能力,但工業(yè)企業(yè)點源排放和生活污水和農(nóng)業(yè)的面源污染,隨著汛期水大量匯入,致使NH3-N含量增大.小清河口和唐白河斷面NH3-N含量遠高于其他斷面,最高值為小清河口2001-05的8.56mg·L-1,而且兩斷面NH3-N含量變化曲線位于NO3-N和NO2-N曲線之上,枯水期NH3-N含量大于豐水期,污染主要來自于點源,如來自于城市污水和工業(yè)廢水排水中主要的礦質(zhì)氮.2.2.2no2-n的含量取壩上斷面三氮含量5年枯水期、豐水期和年平均值進行分析和評價,結(jié)果見圖3.從圖3可以看出,NH3-N變化曲線在2001和2004年出現(xiàn)峰底,2002年枯水期值達最高(0.16mg·L-1),超過GB3838-2002標準限值(0.15mg·L-1),是影響水質(zhì)的主要因子;在2000,2003和2004三年內(nèi),NO2-N含量枯水期、豐水期和年平均值變化不大,但2001年則不同,其枯水期值為豐水期值的2倍之多,但最高值0.0092mg·L-1對總氮的貢獻率不大;NO3-N在2002年達最低值(0.81mg·L-1),2000年豐水期值最大,為1.24mg·L-1,其次為2004年枯水期值,為1.22mg·L-1.總的來看,對壩上斷面總氮影響最大的為NH3-N,其次為NO3-N,NO2-N影響極小.3大污染源點源和污染源治理情況1)在選取的11個監(jiān)測斷面中,三氮含量均在小清河口和唐白河監(jiān)測斷面出現(xiàn)高峰,污染程度較大,而且NH3-N在枯水期污染嚴重,在小清河口站約為豐水期含量的2倍,在唐白河口為豐水期含量的3倍,是引起總氮超標的重要因子,相比之下NO3-N和NO2-N影響較小.這2個斷面均為襄樊監(jiān)測站水文測流斷面,整個監(jiān)測站監(jiān)測河段全長26km2,河段兩岸為湖北省襄樊市,工業(yè)較發(fā)達.小清河口斷面位于襄樊市小清河入漢江口,聚集了樊城的大部分污水,唐白河斷面位于襄樊市張灣唐白河入漢江口,其上游是襄陽縣工業(yè)區(qū),主要有化肥廠、化工廠.兩斷面NH3-N含量高于NO3-N和NO2-N,是點源氮污染的主要形態(tài),來自于城市污水和工業(yè)廢水排水中主要的礦質(zhì)氮,再加上枯水期水量小,導(dǎo)致枯水期水質(zhì)劣于豐水期.因此有必要對庫區(qū)污染負荷進行復(fù)核,包括直接入庫的點源污染負荷、干流、支流和庫區(qū)面源污染負荷.根據(jù)中線工程對庫區(qū)水質(zhì)的目標要求,確定庫區(qū)水體的環(huán)境容量,按照總量控制的原則,控制入庫污染物的排放量,并把削減量分配到源.加大工業(yè)污染治理力度,全面實現(xiàn)達標排放.加快建設(shè)城市生活污水處理系統(tǒng),減少污水直排.2)除了小清河口和唐白河斷面之外,其余斷面NH3-N含量在0.02~0.42mg·L-1范圍內(nèi)變化,而且豐水期含量高于枯水期,其主要原因可能為,雖然豐水期有較大的稀釋能力,但工業(yè)企業(yè)點源排放、生活污水和農(nóng)業(yè)的面源污染,隨著汛期水大量匯入,致使NH3-N值增大.NO2-N含量較穩(wěn)定,在0.01~0.03mg·L-1之間變動,NO3-N則在0.98~1.21mg·L-1之間,大部分高于NH3-N和NO2-N,說明硝化作用較強.NO3-N污染主要來自于非點源.丹江口水庫匯水區(qū)域非點源污染主要有城市非點源和農(nóng)業(yè)非點源.其中農(nóng)業(yè)非點源廣布整個流域,不僅包括地形、土壤、地表水文、氣候、土地利用等因素,而且還與區(qū)域內(nèi)人口、禽畜飼養(yǎng)量等有