丹江口水库库区水质时空变化特征分析

丹江口水库库区水质时空变化特征分析

河南省南阳市中轴线工程是我国水资源优化配置的重要战略基础设施。它是解决北京、天津、石家庄等20多个大城市缺水问题的重要战略基础设施。从汉江口水库的引水线路来看，包括汉江和汉江水系。水库总面积约9.5万公里。河南省汉江口水库集水区流域的水环境得到了许多研究人员的关注，并进行了大量的保护和修复。由于水体环境逐渐改善，根据2003年9月14日国务院的统计数据，2003年8月，中国环境总格局的月报告显示，2003年8月，丹江口水库的水质和总氮浓度较高，达到类，处于中营养状态。因此，有必要详细分析和评估影响总氮指标的氨氮（nh3-n）、硝氮（no3-n）和亚硝酸盐氮（no2-n）的变化规律和特点（包括不同的监测站、不同的水期和不同年度的变化以及主要来源），促进丹江口水库的环境保护和水处理，确保江南水处理厂的水质科学评价。1丹江口水库评价范围与评价标准1.1o3-n和no2-n监测条件以丹江口水库入库干流(汉江)、支流(丹江)和大坝围成的区域为水质评价范围,分析评价水质常规NH3-N,NO3-N和NO2-N监测资料.11个断面包括丹江口水库入库控制断面白河站的白河(A)断面,丹江口站的坝上(B)和坝下(C)断面,凉水河站的凉水河(D)断面,襄樊站的白家湾(E)、襄阳(F)、湖北制药厂(G)、小清河口(H)、唐白河口(I)断面,引丹干渠清泉沟站的清泉沟(J)断面及南水北调中线工程渠首陶岔(K)断面.1.2生活饮用水水源水质标准依据地表水环境质量标准(GB3838-2002)和城镇建设行业标准中生活饮用水水源水质标准(CJ3020-93),对2000—2004年丰水期(7~10月)、枯水期(1~6月和11~12月)进行三氮变化规律和特征分析.2丹江口水库中的三氮变化特征2.1丰水期和枯水期监测断面含量分析三氮在11个监测断面的含量(2000—2004年平均值)变化见图1.从图1可以看出,在选取的11个监测断面中,三氮在小清河口(H)和唐白河口(I)监测断面出现峰值.NO3-N在I断面枯水期出现最高值(1.46mg·L-1),清泉沟(J)丰水期为最低值(0.52mg·L-1),其余监测断面含量在0.72~1.30mg·L-1范围内变化,丰水期和枯水期相差不大,均远远低于国家标准10mg·L-1,不是影响水质质量的主要因子;NO2-N最大值(0.16mg·L-1)出现在H断面丰水期,其次为I断面枯水期含量,为0.14mg·L-1,其余断面含量在0.030~0.007mg·L-1之间变动;NH3-N值无论丰水期、枯水期和年平均,均是H断面为最高值,枯水期达4.30mg·L-1,约为丰水期值的2倍,其次为I断面枯水期含量(3.47mg·L-1),为丰水期的3倍,说明枯水期NH3-N污染严重,是引起总氮超标的重要因子.2.2流域内的三氮时间变化特征2.2.1丰水期水质状况对库区8个监测断面(凉水河、清泉沟和陶岔3个断面水质较好,分析时省略)三氮2000—2004年平均含量年内变化进行了分析,结果见图2(绘制中,白河、坝上、坝下、白家湾、襄阳和药厂断面NO3-N含量缩小10倍,NO2-N扩大10倍,凉水河、唐白河、小清河口、清泉沟和陶岔断面NO2-N扩大10倍).由图2可知,白河断面NH3-N含量变化幅度最大的是2,3,4月份,均为最低值,但丰水期8月和10月含量较高,分别为0.32和0.22mg·L-1,水质较差;NO3-N在0.09~0.13mg·L-1范围内变动,NO2-N含量也很低,这两项对总氮值的影响很小.坝上水质明显好于白河,三氮变化均较平稳.坝下水文测流断面NO3-N月平均变化不大,NH3-N最大值为8月份的0.19mg·L-1,2月份为最小值(0.04mg·L-1).白家湾NH3-N含量7月最高,为0.32mg·L-1,但枯水期,尤其2月和4月份,含量较低.襄阳断面NH3-N含量同样在7月达到最高值0.36mg·L-1.与前面断面相比,药厂水质较差,除了4,5,6月水质优于Ⅲ类以上外,其余均为Ⅳ类或Ⅳ类以上.所选8个监测断面丰水期NH3-N含量高于枯水期,水质较劣于枯水期,其主要原因可能为,虽然丰水期有较大的稀释能力,但工业企业点源排放和生活污水和农业的面源污染,随着汛期水大量汇入,致使NH3-N含量增大.小清河口和唐白河断面NH3-N含量远高于其他断面,最高值为小清河口2001-05的8.56mg·L-1,而且两断面NH3-N含量变化曲线位于NO3-N和NO2-N曲线之上,枯水期NH3-N含量大于丰水期,污染主要来自于点源,如来自于城市污水和工业废水排水中主要的矿质氮.2.2.2no2-n的含量取坝上断面三氮含量5年枯水期、丰水期和年平均值进行分析和评价,结果见图3.从图3可以看出,NH3-N变化曲线在2001和2004年出现峰底,2002年枯水期值达最高(0.16mg·L-1),超过GB3838-2002标准限值(0.15mg·L-1),是影响水质的主要因子;在2000,2003和2004三年内,NO2-N含量枯水期、丰水期和年平均值变化不大,但2001年则不同,其枯水期值为丰水期值的2倍之多,但最高值0.0092mg·L-1对总氮的贡献率不大;NO3-N在2002年达最低值(0.81mg·L-1),2000年丰水期值最大,为1.24mg·L-1,其次为2004年枯水期值,为1.22mg·L-1.总的来看,对坝上断面总氮影响最大的为NH3-N,其次为NO3-N,NO2-N影响极小.3大污染源点源和污染源治理情况1)在选取的11个监测断面中,三氮含量均在小清河口和唐白河监测断面出现高峰,污染程度较大,而且NH3-N在枯水期污染严重,在小清河口站约为丰水期含量的2倍,在唐白河口为丰水期含量的3倍,是引起总氮超标的重要因子,相比之下NO3-N和NO2-N影响较小.这2个断面均为襄樊监测站水文测流断面,整个监测站监测河段全长26km2,河段两岸为湖北省襄樊市,工业较发达.小清河口断面位于襄樊市小清河入汉江口,聚集了樊城的大部分污水,唐白河断面位于襄樊市张湾唐白河入汉江口,其上游是襄阳县工业区,主要有化肥厂、化工厂.两断面NH3-N含量高于NO3-N和NO2-N,是点源氮污染的主要形态,来自于城市污水和工业废水排水中主要的矿质氮,再加上枯水期水量小,导致枯水期水质劣于丰水期.因此有必要对库区污染负荷进行复核,包括直接入库的点源污染负荷、干流、支流和库区面源污染负荷.根据中线工程对库区水质的目标要求,确定库区水体的环境容量,按照总量控制的原则,控制入库污染物的排放量,并把削减量分配到源.加大工业污染治理力度,全面实现达标排放.加快建设城市生活污水处理系统,减少污水直排.2)除了小清河口和唐白河断面之外,其余断面NH3-N含量在0.02~0.42mg·L-1范围内变化,而且丰水期含量高于枯水期,其主要原因可能为,虽然丰水期有较大的稀释能力,但工业企业点源排放、生活污水和农业的面源污染,随着汛期水大量汇入,致使NH3-N值增大.NO2-N含量较稳定,在0.01~0.03mg·L-1之间变动,NO3-N则在0.98~1.21mg·L-1之间,大部分高于NH3-N和NO2-N,说明硝化作用较强.NO3-N污染主要来自于非点源.丹江口水库汇水区域非点源污染主要有城市非点源和农业非点源.其中农业非点源广布整个流域,不仅包括地形、土壤、地表水文、气候、土地利用等因素,而且还与区域内人口、禽畜饲养量等有