丹江口水库水质总氮超标成因初步分析及控制对策

1、丹江口水库水质总氮超标成因初步分析及控制对策丹江口水库水质总氮超标成因初步分析及控制对策殷明,等丹江口水库水质总氮超标成因初步分析及控制对策殷明,施敏芳2,刘成付.(1.湖北十堰市环境监测站,十堰442000;2湖北省环境监测中心站,武汉430072;3.湖北省环境科学研究院,武汉430072)摘要:文章通过分析丹江口水库近20a的水质总氮年变化趋势和库区上游来水,农业面源污染,居民生活污染等因素的关系,初步分析了丹江1:3水库水质总氮超标的原因,并针对其超标原因提出了防止污染的具体措施.关键词:总氧;水质;超标;分析中图分类号:X832文献标识码:A文章编号:1003-6504(2007)0

2、70035-03丹江口水库是亚洲第一大人工水库,于1958年始建,1973年竣工,现水域面积8.4万hm2,蓄水总量达8l亿m.,是南水北调中线工程水源地.丹江口水库作为集中式生活饮用水地表水源地一级保护区,执行地表水环境质量标准)(GB38382002)类标准.随着社会经济的发展,从1991年开始,水库总氮浓度大幅上升,1995年水质总氮浓度为1.09mg/L,超过了类水质标准;19962000年水质总氮浓度在类水质标准上下波动,2000年达到1.28mg/L;20012005年水质总氮浓度均超过了类水质标准,为1.071.20mg/L.本文通过分析丹江1=1水库水质总氮超标原因提出相应控制

3、对策.1水污染现状据丹江口水库坝上测点19862005年总氮监测结果(见图1)可以看出,19861990年,库区水质总氮浓度在类水质标准内.11100000年份图1丹江口水库水质总氮年均值变化图多年监测结果表明,在常规监测项目中,目前丹江口水库除总氮超过该水域环境功能类标准为类水质外,其他项目均符合类水体标准要求.且基本上都在I类标准之内.总氮是反映湖泊水库富营养化的五项重要指标之一,其它四项指标分别是叶绿素a,总磷,透明度,高锰酸盐指数.丹江口水库除总氮作者简介;殷明(1964一),男,高级工程师,从事环境监测工作,(电话电子信箱)yinming1964163.c

4、on.超标外,其它四项指标均在类标准之内(见表1),但属于水质富营养化的这一潜在因素,仍应引起重视,目前各监测点位的营养状态级别为中营养.表120012005年主要污染指标年均值范围表(mg/L)水中氮的存在形式n1主要是有机氮,无机NI-I3和NI-I4+,NO2-,NO3一四类.水中的氮化合物开始很不稳定,最初进入水体的通常是复杂的有机氮,经水中微生物分解,逐渐变成简单的氮化合物,最终转化为硝酸盐(NO.一).由丹江口水库20012005年的水质监测数据可知(见表1),库区水质中氨氮浓度在0.030.Xmg/L,亚硝酸盐氮浓度在0.003-0.010mg/L,硝酸盐氮浓度在0.640.91

5、mg/L,均在类水质标准之中,水库中总氮浓度在1.07-1.20mg/L,总氮主要来源于硝酸盐氮,约占75%以上,说明丹江口水库水质中氮化合物的转化已进入末期转化阶段,大部分已转化为稳定的硝酸盐氮,.由于总氮是控制湖库营养状态的指标,在水库不发生富营养化的情况下,不会影响饮用水安全(饮用水水质按地表水环境质量标准(GB38382002)类标准评价,硝酸盐氮类标准为10mg/Lo2库区水质总氮超标成因初步分析2.1受上游来水影响据2001-2005年十堰市环境监测站对丹江口水库上游汉江郧西县羊尾江湖北省入境断面)和郧县陈家坡(汉江丹江口水库河流入库断面)的水质监测结果(见表2),两断面的总氮浓度

6、都在0.50.7mg/L,在类水质标准范围之内(河流总氮无评价标准,参考湖库标准评价),超过丹江口水库应执行的类水质标准.说明上游来水总氮较高是丹江口水库总氮超标的原因之一.?35?暑龙尉砝第30卷第7期2007年7月表22001-2005年汉江(丹江口水库上游)主要污染指标年均值范围表(mg/L)2.2农业面源污染国内外最新研究成果表明,对水体总的污染中,农业面源污染占有较大的比重21,由于农业活动的广泛性和普遍性,农业面源已成为目前水质恶化的一个重要因素.据我国部分富营养化的湖库做过的水污染来源调查时发现,以无机氮为例,排第一位的是化肥污染,占40%,第二位是禽畜粪便污染占35%.结合丹江

7、口水库流域农业和工业发展现状,总氮来源主要如下:(1)大量施用化肥,农药导致的污染.据统计,十堰市每公顷农田化肥农药使用量达935kg,远远超过发达国家为防止化肥对土壤和水体造成危害而设置水体污染而设置的225kg/hm2的安全标准上限;同时,化肥农药的利用率只有30%40%,其余60%70%的化肥进人环境,经地表径流或地下水直接进人湖库31.我国化肥施用主要是以含氮的尿素为主.十堰市氮肥折纯使用量2000年是1980年的3倍左右,达N5.8万t(见图2),19782005年库区流域氮肥折纯使用量见表3,其中流失的部分可直接导致库区水质总氮增高,丹江口水库总氮浓度与库区流域氮肥使用量有同步上升

8、的趋势(见图l,2).其次是农药和除草剂及其降解产物,一旦进人湖库,其直接的危害就是可能引起水生生物的中毒,水生生物的中毒死亡又直接影响水体中氮元素的降解,影响水库水质.年份2库区流域氮肥折纯使用量变化图表319782005年丹江口库区流域氮肥折纯使用量(2)禽畜养殖业污染.禽畜养殖业污染是丹江库区水质总氮超标的又一重要原因.据资料显示4.51:牛,猪,蛋鸡消耗的饲料中,约有70%的氮通过粪便排泄.肉鸡饲料50%变成粪便,而这些粪便的30%,尿液的60%直接流失了.据中国农业大学统计得知:在禽畜养殖中,猪对水环境的污染居首位,尤其是猪尿对环境的污染为最重,其次是家禽.据估算,我国禽畜粪便主要污

9、染物COD,BOD,NHa-N,TP,TN的年流失量分别为7.283106t,4.98810t,1,322106t,4.19510t和3.455106t,其中总氮,总磷的排放量已超过化肥的流失量.丹江口水库十堰库区流域禽畜养殖主要以养鸡,猪,羊,牛为主,养殖形式以散养为主,占总养殖的93.46%.规模化养殖场仅占6.54%.禽畜粪便年产量达6.232106t,这些粪便仅有41.15%被综合利用(主要是直接还田),58.85%的直接无组织排放随地表水经流进入水体,导致库区水质总氮浓度增高.2.3居民生活污染库区流域内居民的生活,人群的活动必然产生大量的含有很高氮磷元素的生活污水及生活固体废物,目

10、前在库区流域内还没有专门的固体废物处理设施,全流域仅十堰市区神定河建有生活污水处理厂,因此?36?绝大部分生活污水都是直接排人相应河流最终进人了库区.同时,随着近年库区旅游业的开发,到库区旅游休闲的人口数量不断增加,生活污水及固体废物排放量也大幅增加.据统计61,流域内年生活污水排放量达2.740107t,大约含N4一N(氨氮)8.000103t,直接影响了库区水质,也是导致总氮增加的一个原因.2.4自然环境因素自然环境因素包括库区植被现状及地质土壤环境等等,良好的森林植被可以防止营养物质的过多流失,对氮有很好的固定作用.丹江口库区树木在20世纪60年代被大量砍伐,植被以灌木草本为主,乔木数量

11、少,森林植被已非常脆弱,虽然近年来随着长江防护林,天保工程的建设以及退耕还林政策的逐步落实,库区的森林植被有较大的改善,但树木生长需要较长时间,加上目前植树面积有限,无法形成水库周围的缓冲带,固氮能力较差,致使营养物质流失.同时,地表土壤中本身就含有氮磷.由于植被差,水土流失面积大,它们也直接随水土流失进入库区水体.2-5工业废水污染(下转第55页)城市生态系统服务功能价值评估方法初探苏美蓉,等估【J.北京师范大学(自然科学版),2003,39(2):268272.【5】欧阳志云,王如松,赵景柱.生态系统服务功能及其生态经济价值评价J.应用生态,1999,10(5):635-640.【6】Da

12、ilyGC.NatureSService:SocietalDependenceonNaturalEcosystemsM.WashingtonDC:IslandPress,1997.【7】CostanzaR,DArgeR,DeGrootR,eta1.TheValueoftheWorldSEcosystemServicesandNaturalCapitalJ.Nature,1997,387(15):253-260.【8】StudyofCriticalEnvironmentalProblems.ManSImpactontheGlobalEnvironmentM.Berlin:Springer-Ved

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15、有效控制农村面源污染.首先,加强库区流域的农田管理,包括合理规划农业用地;推广根据土壤肥力检测结果合理使用化肥的技术,严格按照农药管理使用准则科学用药;优化水肥结构,施行节水灌溉,以减少面源营养的流失.在库区流域内应大力推广生态农业,综合应用节水,节肥,节药等可持续发展农业技术.其次,应提高农家肥的综合利用率,大力提倡兴建沼气池.第三,水库流域内,应严格控制规模化畜禽养殖场的建设,已建成的畜禽养殖场废水及禽畜粪便必须进行有效的治理和无害化利用.要实行综合利用优先,资源化,无害化和减量化的原则,倡导禽畜废物综合利用和废物资源化.实施清洁养殖,对禽畜养殖污染物排放进行全过程控制.(2)进一步落实退

16、耕还林政策.加大植树造林力度,提高森林覆盖率,要加强对库区流域靠近水体的矿山,采石场的管理,禁止无序开发,防止水土流失.(3)加强对城镇生活污水和生活垃圾的管理.首先,根据实际情况对污水进行收集,综合考虑投资,占地,运行维护和水质要求,采用与当地经济水平相适应的处理工艺对污水进行处理.逐步完善脱氮,除磷工艺,提高氮和磷等营养物质的去除率.建议在库区人口相对密集的城镇,建设生活污水收集管网,县级以上城镇应建设污水处理厂.其次,加强库区管理,防止库区周围及旅游景点和游人直接向库区倾倒生活垃圾,并应及时清理库区水面上生活垃圾和其他腐殖物质.(4)加强执法力度,进一步做好重点污染源的治理.通过严格的环保审批,以控制新污染源.对库区旅游项目的开发和宾馆,娱乐,餐饮项目的建设,都应该严格执行建设项目”环评”和”三同时”制度.认真做好重点污染源如化工,医药行业企业等的监督管理,杜绝偷排漏排现象发生,以确保企业污水达标排放.同时,应该在流域内开展环境综合整治,对污水排放实行总量控制,从源头上减少污水排水量.?【参考文献】【l】大连工学院无机化学教研室.无机化学【M】.北京:人民出版社,1982.【2】唐莲,白丹.农业活动非点源污染与水环境恶化【J】.环境保护,