曲阜市護(hù)城河水質(zhì)檢測

曲阜護(hù)城河水質(zhì)研究評價08級環(huán)境科學(xué)高釗指導(dǎo)老師唐美珍【摘要】由于人為的不合理利用，以及生活污水、工業(yè)廢水的無限制排放，必然引起護(hù)城河河水的污染。護(hù)城河位于市中心，而且曲阜市是著名的旅游勝地，河水的水質(zhì)對于曲阜的開展有十分重要的意義。所以，采集不同地點(diǎn)護(hù)城河水,對河水中總磷、總氮、溶氧、COD、氨氮進(jìn)行測定，來對護(hù)城河的水質(zhì)進(jìn)行評估。結(jié)果說明，護(hù)城河的河水中P、N元素嚴(yán)重超標(biāo)，富營養(yǎng)化程度較嚴(yán)重，整體水質(zhì)嚴(yán)重污染，營養(yǎng)狀態(tài)及水質(zhì)狀態(tài)處于相對較高的風(fēng)險狀況之中。最后針對上述情況提出護(hù)城河水環(huán)境改善措施和建議，以期其充分發(fā)揮其景觀水體得綜合效益。關(guān)鍵詞：水質(zhì)總磷總氮化學(xué)需氧量StudyonthewaterqualityevaluationofQufuMoatStudentmajoringinEnvironmentalScienceGaoZhaoTutorTangMeizhenAbstract：Duetounreasonableuse,aswellasdomesticsewage,industrialwastewaterwithoutlimitingemissions,itwillcausethemoatriverpollution.ThecityofQufuisafamoustouristresort,andthemoatislocatedinthedowntownarea,theriverwaterqualityhasveryimportantsignificancetothedevelopmentofQufu.Asaresult,tocollectthewaterofQufuMoatindifferentplaces,andtoevaluatewaterqualityofthemoatthroughthemeasurementofthetotalphosphorusTotalnitrogenandtotalcarbonofthewater.Theresultsshowthat,theelementsofphosphorusnitrogenandcarboninthemoatwaterseverelyexceedthestandard.Thedegreeofeutrophicationisbecomingmoreandmoreseriousnow,inaworld,theoverallwater-qualityistoopoortobeimproved.Finally,Isuggestsomemeasuresinordertoimprovingit’swater-quality.Keyword：waterquality、totalphosphorus、totalnitrogen、ChemicalOxygenDemand引言隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷開展，人類對水資源的開發(fā)利用日趨加劇，流域工程型缺水、資源型缺水、水質(zhì)型缺水并存，水資源保護(hù)的形式日益嚴(yán)峻[]。隨著水資越來越引起人們的重視，水體的污染與評價成為國內(nèi)外關(guān)注的環(huán)境問題[]。查看曲阜市的水資源狀況，多年平均降雨706.38mm，多年平均徑流深181.1ｍｍ，地表水資源量為1.4735億m3，地下水資源量為１.856億m3，扣除重復(fù)計算的水資源量０．4383億m3，全市多年平均水資源總量為２.8908億m3。人均占有水資源量473m3，畝均占有水資源量422m3[]。可知，曲阜市的水資源水量狀況曲比擬良好。曲阜護(hù)城河是圍繞曲阜古城的河流，圍繞在在古城墻的四周。由于地理位置因素，常年有大量的生活污水以及工業(yè)廢水排放進(jìn)入護(hù)城河中，使護(hù)城河受到嚴(yán)重污染。根據(jù)沿岸居民描述，護(hù)城河水常有腥味，特別是夏天，惡臭難聞。今年年初曲阜市政府啟動了引泗水進(jìn)護(hù)城河的工程，欲改善護(hù)城河的水質(zhì)，然而，沿河觀察發(fā)現(xiàn)，仍有大量的污水排放口將污水排入護(hù)城河中。由此可見，曲阜市水資源水質(zhì)狀況較差。在自然界中，水質(zhì)和水量是一個統(tǒng)一整體，兩者互為依存，缺一不可。因此，在水質(zhì)評價中，要對水體的水量進(jìn)行調(diào)查。[4]1、材料與方法1.1實(shí)驗材料1.11供試水樣：〔1〕曲阜市護(hù)城河寬9.5m，受今年枯燥氣候的影響水位較低，河水深度變化在0.5～1.5m〔2〕河?xùn)|岸﹑南岸靠近商業(yè)街，西岸主要河段位于交通要道東側(cè)，北岸毗鄰農(nóng)田和醫(yī)院，河水的主要污染來自于日常生活廢水和醫(yī)院廢水；〔3〕曲阜市護(hù)城河屬景觀水體；兩岸土地用途近年應(yīng)不會發(fā)生太大變化。1.12采樣點(diǎn)的設(shè)置：由于護(hù)城河水體水質(zhì)較穩(wěn)定，同時考慮到護(hù)城河的地理位置以及河流流經(jīng)地點(diǎn)，特取城墻東南西北四個門門口為四個采樣點(diǎn)，其中東門編號1，北門編號2，西門編號3，南門編號4。1.13采樣方法：用錐形瓶、繩子、竹竿做成簡易采樣器，按照環(huán)境監(jiān)測中取樣要求，護(hù)城河寬小于50m，故只設(shè)置一條中泓線；河深缺乏5m，在水面下0.5m處設(shè)一采樣點(diǎn)[5]，每個樣點(diǎn)取兩個瞬時水樣混合成一個綜合水樣取，水實(shí)驗。1.2實(shí)驗方法采用鉬酸銨分光光度計法測總磷，采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測總氮，次用重鉻酸鉀法測COD，以上方法均采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法[6]1.21總磷：鉬酸銨分光光度法試劑及儀器：eq\o\ac(○,1)抗壞血酸，100g﹒L-1溶液：溶解10g抗壞血酸(C6H8O6)于水中，并稀釋至100mL?！泊巳芤嘿A于棕色的試劑瓶中，在冷處可穩(wěn)定幾周，如不變色可長時間使用〕eq\o\ac(○,2)鉬酸鹽溶液：溶解13g鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]于100mL水中。溶解0.35g酒石酸銻鉀[KSbC4H4O7·H2O]于100mL水中。在不斷攪拌下把鉬酸銨溶液徐徐加到300mL1+1硫酸中，加酒石酸銻鉀溶液并且混合均勻?！泊巳芤嘿A存于棕色試劑瓶中，在冷處可保存二個月〕eq\o\ac(○,3)磷標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：稱取0.2197±0.001g于110℃枯燥2h在枯燥器中放冷的磷酸二氫鉀(KH2PO4)，用水溶解后轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中，參加大約800mL水、加5mL硫酸用水稀釋至標(biāo)線并混勻。1.00mL此標(biāo)準(zhǔn)溶液含50.0μg磷?！脖救芤涸诓Ａ恐锌少A存至少六個月。〕eq\o\ac(○,4)磷標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：將10.0mL的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線并混勻。1.00mL此標(biāo)準(zhǔn)溶液含2ug磷〔使用當(dāng)天配制〕。eq\o\ac(○,5)實(shí)驗室常用儀器設(shè)備和以下儀器：醫(yī)用手提式蒸汽消毒器或一般壓力鍋(1.1～1.4kg／cm2)、50mL具塞(磨口)刻度管、分光光度計〔注：所有玻璃器皿均應(yīng)用稀鹽酸或稀硝酸浸泡。〕實(shí)驗步驟：〔1〕標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制取數(shù)支50ml具塞比色管，分別參加磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液0、0.50、1.00、3.00、5.00、10.0、15.0ml，加水至50ml。顯色：向比色管中參加1ml10%抗壞血酸溶液，搖勻。30s后加2ml鉬酸鹽溶液充分混勻，放置15min。測量：用10mm比色皿于700nm波長處，以零濃度溶液為參比，測量吸光度?！?〕樣品測定分取適量經(jīng)濾膜過濾或消解的水樣〔使含磷量不超過30μg〕10ml參加50ml比色管中，用水稀釋至標(biāo)線。一下按校準(zhǔn)曲線的步驟進(jìn)行顯色和測量。減去空白試驗的吸光度，并從校準(zhǔn)曲線上查出含磷量?！?〕計算：磷酸鹽含量〔P,mg﹒L-1〕=式中：m－由標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的磷量μg；V－水樣體積ml1.22總氮：堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法試劑及儀器：堿性過硫酸鉀溶液：稱取40g過硫酸鉀(K2S2OB)，另稱取15g氫氧化鈉(NaOH)，溶于水(4.1)中，稀釋至1000mL，溶液存放在聚乙烯瓶內(nèi)，最長可貯存一周。硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)貯備液，CN＝100mg﹒L-1：硝酸鉀(KNO3)在105～110℃烘箱中枯燥3h，在枯燥器中冷卻后，稱取0.7218g，溶于水中，移至1000mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線在0～10℃暗處保存，或參加1～2mL三氯甲烷保存，可穩(wěn)定6個月。

硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液，CN＝10mg﹒L-1：將貯備液用水稀釋10倍而得。(使用時現(xiàn)場配制。)儀器和設(shè)備：紫外分光光度計及10mm石英比色皿、醫(yī)用手提式蒸汽滅菌器或家用壓力鍋(壓力為1.1～1.4kg／cm2)，鍋內(nèi)溫度相當(dāng)于120～124℃，具玻璃磨口塞比色管，25mL?！沧ⅲ核貌Ａ髅罂梢杂名}酸(1＋9)或硫酸(1＋35)浸泡，清洗后再用水沖洗數(shù)次?！硨?shí)驗步驟：〔1〕測定樣品取10ml水樣，參加5ml堿性過硫酸鉀溶液，塞緊磨口塞，用紗布及紗繩裹緊塞管，以防止濺出。將比色管置于壓力蒸汽消毒器中，加熱0.5h，放氣使壓力指針回零。然后升溫至120-140℃〔2〕標(biāo)準(zhǔn)曲線制作用分度吸管向一組(7支)比色管中，分別參加硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)使用溶液0.0，0.50，1.00，3.00，5.00，7.00，10.00mL。加水稀釋至25.00mL，按照上述步驟測量做出標(biāo)準(zhǔn)曲線，在校準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的總氮量，再用以下公式計算總氮含量。〔3〕計算：總氮〔mg﹒L-1〕=式中：m－從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的含氮量μg；V－所取水樣體積ml1.23COD：重鉻酸鉀法實(shí)驗試劑：〔1〕重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取預(yù)先在120℃烘干2h的基準(zhǔn)或優(yōu)級純重鉻酸鉀4.9032g溶于水中，移入1000ml容量瓶，稀釋至標(biāo)線，搖勻?！?〕試亞鐵靈指示液：稱取1.485g鄰菲啰啉，0.695g硫酸亞鐵溶于水中，稀釋至100ml，貯于棕色瓶內(nèi)。〔3〕硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取39.5g硫酸亞鐵銨溶于水，邊攪拌邊緩慢參加20ml濃硫酸，冷卻后移入1000ml容量瓶中，加水稀釋至標(biāo)線，搖勻。臨用前用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定。實(shí)驗方法：取20ml混合均勻的水樣置具塞試管中，準(zhǔn)確參加3ml重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，再慢慢參加5ml硫酸-硫酸銀溶液，輕輕搖動使其混合均勻，擰緊管口。在COD消解儀上消解15min，待溶液冷卻后，轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，加3滴試亞鐵靈指示液，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點(diǎn)，記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。COD(O2,mg﹒L-1)=式中：C---硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度〔mol/l〕V0---滴定空白時硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液用量〔ml〕V1---滴定水樣時硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液用量〔ml〕V2---水樣的體積〔ml〕8---氧〔1/2〕的摩爾質(zhì)量〔g/mol〕1.24氨氮的測定〔1〕空白試驗:用50ml無氨蒸餾水，按②和③中第一步進(jìn)行操作。用所得吸光度查得空值；〔2〕預(yù)處理:取100ml樣品參加1ml硫酸鋁溶液以及2～3滴氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至10.5，經(jīng)混勻沉淀后，取上清液測定；〔3〕測定:取40ml水樣轉(zhuǎn)入比色管并定容至50ml，參加0.5ml酒石酸鈉鉀溶液搖勻，再加1ml納氏試劑，搖勻、放置10min后，在420nm波長處，用20mm〔4〕工作曲線的繪制:用8個50ml的比色管，分別參加0ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、5.00ml、7.00ml、10.00ml氨氮的標(biāo)準(zhǔn)溶液，再稀釋至標(biāo)線，以下按預(yù)處理以及測定第一步操作；氨氮的濃度CN〔mg﹒L-1〕，用以下公式計算CN=式中m－從工作曲線上查得的氨氮含量mg；V－測定時材料的體積ml1.25溶解氧及五日生化需氧量的測定〔1〕在8個溶解容瓶中裝滿水樣輕敲瓶頸使氣泡完全逸出，使瓶塞不留氣泡；〔2〕將4個裝有水樣的溶解氧瓶放入生化培養(yǎng)箱，用于5日后溶解氧的測定；〔3〕對另外對應(yīng)的4瓶水樣進(jìn)行溶解氧當(dāng)場固定，固定方法如下：參加1ml硫酸錳溶液，1ml堿性碘化鉀溶液，蓋緊瓶塞，把樣品搖勻，使之充分混合，靜置數(shù)分鐘使沉淀下降；〔4〕加1ml濃硫酸蓋緊瓶塞，搖動瓶子使沉淀全部溶解；〔5〕靜置5min后，量取100ml，沿壁倒入三角燒瓶中，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡黃色，再參加1ml淀粉溶液，滴定至藍(lán)色剛好退去為止，記下用量；〔6〕分析結(jié)果的表述：溶解氧〔DO，mg﹒L-1〕用下式計算DO=式中：V1—樣品耗用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積ml；C—硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度mol﹒L-1；100—被測定溶液的體積ml〔7〕在生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)五天的水樣用上述同樣的方法測定溶解氧，記錄硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量V。BOD5〔mg／L〕=DO0－DO5DO?！囵B(yǎng)前溶解氧的含量，mg﹒L-1；DO5—培養(yǎng)五天后溶解氧的含量，mg﹒L-12、結(jié)果及分析2.1實(shí)驗結(jié)果根據(jù)以上各項指標(biāo)的測量方法，得出所需原始數(shù)據(jù)，再由計算公式的得到各項指標(biāo)的監(jiān)測值：表1實(shí)驗測得水樣各項指標(biāo)單位：ug﹒ml-1樣品DOBOD5TPTN氨氮COD1號樣2.911.00.672.753.1340.02號樣2.012.00.651.793.0036.73號樣2.510.10.512.302.6346.74號樣3.09.90.521.851.9534.0確定水質(zhì)評價以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》〔GB3838—2002〕為分析評價準(zhǔn)那么,曲阜市護(hù)城河屬于一般景觀用水,執(zhí)行五類水標(biāo)準(zhǔn),選取總磷、總氮﹑COD、氨氮、DO五個指標(biāo)運(yùn)用水環(huán)境質(zhì)量評價指數(shù)法對水質(zhì)進(jìn)行評價，水環(huán)境質(zhì)量評價指數(shù)法有很多種,其中算術(shù)均值法能比擬直觀反映水體水質(zhì)狀況。算術(shù)均值法是計算各項評價因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)加和的算術(shù)平均值,其計算公式為：〔1〕式中P為綜合污染指數(shù);Ci為第i種污染物的實(shí)測平均濃度,mg﹒l-1;Si為第i種污染物評價標(biāo)準(zhǔn)值,mg﹒L-1。其計算結(jié)果得出的水質(zhì)指數(shù)對應(yīng)的污染級別及分級依據(jù)可查表2：表2均值型指數(shù)水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)指數(shù)污染級別分級依據(jù)<0.2清潔多數(shù)工程未檢出,個別工程檢出也在標(biāo)內(nèi)0.2～0.4尚清潔檢出值均在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi),個別接近標(biāo)準(zhǔn)0.4～0.7輕污染個別工程檢出值超過標(biāo)準(zhǔn)0.7～1.0中污染有兩項檢出值超過標(biāo)準(zhǔn)1.0～2.0重污染相當(dāng)一局部檢出值超過標(biāo)準(zhǔn)>2.0嚴(yán)重污染相當(dāng)一局部檢出值超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)倍或幾十倍將表1中總磷、總氮﹑COD、DO、氨氮三個指標(biāo)的監(jiān)測結(jié)果代入〔1〕式得水質(zhì)指數(shù)P為：P1=1.272；P2=1.486；P3=1.414；P4=1.016；2.2結(jié)果分析〔1〕通過表1，參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》〔GB3838—2002〕為分析評價準(zhǔn)那么可以發(fā)現(xiàn)，河水中大局部指標(biāo)均超過V類水的標(biāo)準(zhǔn)，說明河水污染嚴(yán)重。〔2〕通過表2，可以發(fā)現(xiàn)，四個水樣均是重污染，其中2、3號水樣污染較為嚴(yán)重，4號水樣相對污染較輕。3、分析討論3.1污染源分析河水污染主要來源有：為了加強(qiáng)洗滌效果，在合成洗衣粉中參加了磷酸鹽，使水軟化，洗衣粉中的磷酸鹽幾乎占了民用廢水中磷酸鹽含量的一半；其余來自農(nóng)業(yè)灌溉廢水，磷肥是另一個環(huán)境污染物磷酸鹽的來源，它能強(qiáng)烈吸附在土壤顆粒上，通過淋溶也可以污染地下水和河流；還有河岸生活污水及工業(yè)廢水排放。另外，通過數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，河水中化學(xué)需氧量值很高，水體的富營養(yǎng)化比擬嚴(yán)重，應(yīng)嚴(yán)格控制有機(jī)廢水的排放量。3.2建議措施針對曲阜市護(hù)城河目前存在的富營養(yǎng)化問題,結(jié)合當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)開展的現(xiàn)狀,提出以下污染防治措施和環(huán)境保護(hù)對策：〔1〕以控制總磷、總氮,遏制水體富營養(yǎng)化為原那么。限制使用和銷售含磷洗滌劑,通過建設(shè)污水處理廠來治理城鎮(zhèn)生活污水及醫(yī)院廢水,控制污水直接排入河內(nèi);同時控制河內(nèi)污染源,如旅游污染，及時去除河內(nèi)垃圾，防止垃圾的分解對河水產(chǎn)生進(jìn)一步危害；〔2〕合理施用化肥、農(nóng)藥。雖然護(hù)城河周邊農(nóng)田較少，但北岸大局部河段位于農(nóng)田邊緣，化肥農(nóng)藥的使用仍是河水水質(zhì)富營養(yǎng)化不容無視的重要因素。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要做到合理施用化肥、農(nóng)藥,防止流失。由于富營養(yǎng)化現(xiàn)象主要發(fā)生在氮肥使用量高的高產(chǎn)區(qū)和城市郊區(qū)。要控制化肥(主要是氮肥)對環(huán)境的不良影響,即要控制其使用量,又要嚴(yán)格執(zhí)行使用規(guī)程,做到科學(xué)施肥；〔3〕由于護(hù)城河水體屬景觀水體，景觀水體多為靜止或流動性差的封閉緩流水體，且水域流域面積相對較小，水環(huán)境容量小，水體自凈能力低，固可采取人工方法定期的排放受污染水體，引入一定的清潔水體，人為地提高水體的自凈能力。〔4〕對于已經(jīng)造成的河水的污染，可以通過人工曝氣來降低護(hù)城河的有機(jī)污染，還可以培養(yǎng)植物群落，利用水生植物來凈化水體。目前常用的植物有蘆葦、鳳眼蓮、狹葉香蒲。破銅錢等，植物可以和根區(qū)微生物共生，產(chǎn)生協(xié)同作用，凈化水體。[10]還可以投放水生動物，利用水生動物凈化水體，蚌、螺等底棲動物可以過濾懸浮物質(zhì)，攝食生物碎屑，其分泌物有絮凝作用，螺有刮食著生藻的功能，蝦和局部魚類可以攝食藻類、碎屑等[11]曲阜市作為一個依靠旅游業(yè)為支撐的第三產(chǎn)業(yè)城市，保持其環(huán)境的優(yōu)美是至關(guān)重要的。因此，護(hù)城河河水需要及時的治理，河道內(nèi)的排污口需要及時關(guān)閉，才能保證護(hù)城河的水質(zhì)優(yōu)化。在