阳宗海砷污染水质变化过程分析.pdf
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1、第 3 O卷第 1 期 V0 1 3 0 No 1 水资源保护 W AT E R RE S OU RC ES P ROT E C T I ON 2 0 1 4年 1月 J a n 2 0 1 4 DOI:1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 4 6 9 3 3 2 0 1 4 0 1 0 1 7 阳宗海砷污染水质变化过程分析 毕建培,刘 晨,黎绍佐(珠江流域水资源保护局,广东 广州5 1 0 6 1 1)摘要:为掌握2 0 0 8 年阳宗海砷(A s)污染事件后控制与修复过程中水质特征及变化,对湖水A s 含量、p H值、电导率、总硬度等水质参数,以及底质 A s 含量和生物
2、残毒进行全程监测和分析评价。结果表 明:阳宗海A s 污染事件后水质恢复历时2 8 个月;阳宗海湖水A s 质量浓度经历了先上下波动、后持续 下降再到稳定在 0 0 5 m g L以下的变化过程;底泥 中A s 的质量浓度 经历 了先迅速升 高后 大幅下降,再小幅上涨后 又回落至2 1 5 2 7 0 mg L的变化过程;p H值、电导率及 总硬度等参数受到一定影响,湖水中贝类等水生生物对 A s 的富集能力较强。最后从管理角度提 出了保护阳宗海水资源的措施。关键词:阳宗海;A s污染;水质监测与评价;水质变化;生物残毒 中图分类号:X 5 2 4 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 4 6
3、 9 3 3(2 0 1 4)0 1 0 0 8 4 0 6 Va r i a t i o n o f wa t e r q ua l i t y o f a ffe c t e d by a r s e ni c Ya n g z o n g ha i La ke po l l ut i o n BI J i a n p e i LI U Ch e nLI S h a o z u o (Wa t e r R e s o u r c e S P r o t e c t i o n B u r e a u o f P e a r f R i v e r B a s i n,G u a n g z
4、 h o u 5 1 0 6 1 l,C h i n a)Abs t r a c t:I n o r de r t o i n v e s t i g a t e t h e v a r i a t i o n o f wa t e r q u a l i t y o f Ya ng z o n g ha i La k e d u r i n g a r s e n i c p o l l u t i o n c o n t r o l a n d Wa t e r qu a l i t y r e s t o r a t i o n a ft e r a r s e n i c p o l
5、l ut i o n i n t h e l a k e i fl 2 0 08,we c o n du c t e d mo n i t o r i n g t h r o u g h o u t t he e n t i r e p r o c e s s a n d e v a l u a t i o n o f t he wa t e r q u a l i t y p a r a me t e r s,i n c l u d i n g t h e a r s e n i c c o n t e n t i n t h e l a k e,t h e p H v a l u e c
6、0 n d u c t i v i t ya n d t o t a l h a r d n e s s,a n d t h e a r s e n i c c o n t e n t i n b o t t o m s e d i me n t a n d b i o l o g i c a l r e s i d u a l t o x i n Th e r e s u I t s s h o w t h a t i t t o o k 2 8 mo n t h s f o r t h e wa t e r q u a l i t y i n t h e l a k e t o be r
7、e s t o r e d f r o m a r s e n i c p o l l u t i o n Th e a r s e n i c c o n t e n t i n t h e l a k e f l u c t u a t e d i n i t i a l l y,t h e n d e c r e a s e d c o n t i n u o u s l y,a n d fi n a l l y r e ma i n e d a t 0 0 5 mg L,whi l e t he a r s e n i c c o n t e n t i n bo t t o m s
8、e d i me n t i nc r e a s e d r a p i d l y a t t he be g i n n i n g,t h e n d e c r e a s e d s ha r p l y,a nd nn a l l va fte r a n o t h e r s l i g h t i n c r e a s e,d r o p p e d b a c k t o 2 1 5 t o 2 7 0 mg LTh e p H v a l u e,c o nd u c t i v i t y,a nd t o t a l h a r d ne s s we r e a
9、 f f e c t e d t o a c e r t a i n e x t e n t Aq u a t i c o r g a n i s ms s u c h a s s h e l l f i s h s h o we d a r e ma r k a b l e a c c u mu l a t i o n o f a r s e n i c,W e D u t f o r wa r d s o me s u g g e s t i o n s o n t he p r o t e c t i o n o f wa t e r r e s o u r c e s i n Ya n
10、 g z o ng h a i La k e fro m t h e p o i n t o f v i e w o f ma n a g e me n t Ke y wo r d s:Ya n g z o n g h a i L a k e;a r s e n i c p o l l u t i o n;w a t e r q u a l i t y mo n i t o r i n g a n d e v a u a t i o n;wa t e r q u a l i t y v a r i a t i o n bi o l o g i c a l r e s i d u a l t o
11、 x i n 阳宗海是 云南省 9大高原湖 白之一,被 誉为“滇中高原的璀璨明珠”。长期 以来,阳宗海在湖区 的防洪、灌溉、工业、农业、渔业和人民生活中发挥了 重大作用,成为湖区社会经济发展 的重要水源地,根据 全国重要江河湖泊水功能区划(2 0 1 1 _ 一 2 0 3 0 年),阳宗海湖区被划为阳宗海饮用、景观用水 区,水质 目标为 I I 类。2 0 0 8年 6月,阳宗海发生严重砷 污染事故,引起社会关注,王振华等先后4次通过 采样对 阳宗海 A s 污染水平、变化趋势及风险进行了 评估,齐剑英等 对 2 0 0 8年 1 0 1 2月 阳宗海水体 中 A s 的形态分布特征及来源进
12、 行 了研究,张玉玺 等 对 2 0 1 0年 4月阳宗海 的湖水及沉积物进行 了 分析。结果表明,溶解态 A s 的质量浓度在 6 8 1 4 9 6 7 2 g L之间,表层 0 2 c t n沉积物 A s 的人为贡 作者 简介:毕建 培(1 9 8 4 )女,工程师,硕士,主要从事水资源保护管理工作。E-ma i l:b ij i a n p e i 1 2 6 c o rn 8 4 献率最大。但是 以往 的研究一般监测 时间较短,监 测频次较少,不足以全面掌握 A s 污染期间阳宗海湖 区水 体 特征 的全过 程 变化 情 况,鉴 于 此,笔 者 对 2 0 0 8-2 0 1 0年
13、阳宗海 A s 污染期间水体 A s 含量、p H 值、电导率、硬度等水质参数变化进行 了研究,并对 底质 A s 分布特征、生物残毒影 响进行 了分析,旨在 总结 阳宗海砷污染控制与修复过程 的水体特征及变 化,为高原湖泊水污染防治和水资源保护提供参考。1 流域概 况 1 1 自然地理 阳宗海属珠江流域南盘江水系,为南北 向的岩 溶构造深水湖泊。位于澄江、呈 贡、宜 良3县之间,距 昆明市约 5 0 k m,地理位置为东经 1 0 2。5 9 1 0 3。0 2 ,北纬 2 4。5 1 2 4。5 8 。整个湖面呈纺锤形,湖面 控制水 位 1 7 7 0 7 m,平 均水 深 约 2 0 I
14、 l l,最 大水 深 2 9 7 1T I,湖泊南北平均长 1 2 7 k m,东西平均宽 2 5 k m,湖面面积 3 1 5 k m ,湖岸 长 3 2 3 k r n,总蓄水量 6 0 4亿 m 。阳宗海流域 主要 出、入湖河 流有 阳宗 大河(阳 宗海最大入湖河流,也是澄江县 阳宗镇的主要 防洪、排涝河道,集水面积 2 7 3 k m )、七星河(集水面积 1 7 0k m )、鲁溪冲河(集水面积 8 1 8 k m )、百夷河(集水面积 9 5 8 k m )、汤池渠(阳宗海唯一 的出 口 河道,明代洪武年间人工开凿,后经多次开挖,渠长 约 3 3 k m)、汤池河(百夷河和汤池渠
15、汇合后称为汤 池河,径流面积 3 7 7 2 k m ,全河长 4 1 4 k m)。阳宗海流域汛期为 5 1 0月,汛期 降水量 占全 年降水量的8 5 左右,而 6 8月降水量 占整个汛 期的 6 6。径流主要来 自大气降水,总的表现为夏 季丰水、冬季枯水、春秋季过渡的形式。1 2 社会经济 阳宗海流域原分属昆明市 的宜 良、呈贡两县和 玉溪市的澄江县,2 0 0 9年 1 2月,为彻底改变多头管 理状况,云南省政府批准成立昆明阳宗海管委会,对 七甸乡、汤池镇、阳宗镇实行统一管理,履行省、市人 民政府授予的经济社会审批管理权限。近年来流域 经济 以工业、农业和旅游业为主。工业以冶金、火力
16、发电为主,占国民生产 总值 的 3 5 左右,农 业 以粮 食和烤烟等经济作物种植为 主,占国民生产总值 的 3 0 左右。按照云南 省旅游度假 区规划,阳宗海 区 域未来将建设成为以旅游业为主导 的国际生态旅游 度假区。2 样 品采集 与分 析 考虑布点均匀性与代表性,共布设 6个采样点,湖区采样点分别标记为 1号、2号、3号、4号,分别 采集表层水样(水面下 0 5 m)和深层水样(水 面下 2 0 2 5 m),另在汤池出海 口、抽水站也布设采样点。与湖区水质采样垂线 对应,设 1号、2号、3号、4号 共 4个 采 样 点,分 别 取 上 层 和 下 层 泥(相 距 约 5 0 c m)
17、。实验采用原子荧光 法测定水体、底质 和生 物体 的 A s 含量,p H值采用玻璃电极法测定,电导率 采用电导仪测定,硬度采用 E D T A滴定法测定。各 采样监测点名称及位置见图 1。图 1 阳宗海采样监测点示意图 3结果分析 3 1 水质特征变化趋势分析 3 1 1 As 由图 2可以看出,2 0 0 8年 1 0月_2 0 1 0年 3月,阳宗海各测点的湖水 A s 质量浓度仍超过 G B 3 8 3 8 2 0 0 2 地表水 环境 质量 标准I V类 标准 限值(0 1 m g L),其中 1 号、2号、3号、4号、汤池出海 口的湖 水A s 质量浓度变化曲线基本一致,这在自然水
18、体并 不多见,可能是由于阳宗海仅有汤池一个出口,湖泊 呈南北狭长状,受季风影 响,形成典 型的风生湖环 流,把湖区混合的较为均匀。抽水站湖水 由于距岸 边磷肥厂污染源较近,A s 质量浓度总体上高于其他 测点,且起伏较大,最高值达0 7 6 2 m g L,2 0 0 9 年 9 月之后 A s 污染物在湖体中逐渐扩散均匀,各测点变 化趋势趋 于一致;2 0 1 0年 2月-2 0 1 0年 8月,阳宗 海各测点 的湖水 A s 质量浓 度呈 明显下 降趋 势,至 2 0 1 0年 8月,阳宗海各测点 的湖水 A s 质量浓度均 低于0 0 5 m g L,达到 G B 3 8 3 8-2 0
19、 0 2(地表水环境质 量标准 的 I 类标准(低于 0 0 5 m g L);2 0 1 0年 9 月_2 0 1 1年 4月,以汤池 出海 口表征湖水 A s质量 8 5 浓度,湖水 A s 质量浓度略有回升后继续降低,但基 本维持在 0 0 5 mg L以下。删 H别 图2 阳宗海各测点湖水 A s 质量浓度变化曲线 为了掌握湖水中 A s 总量的变化趋势,计算湖水 中 A s 总量为 W A =1 0 (A s)式中:为湖水 中 A s的总量,t;W为湖泊蓄水量,1 3 1。;(A s)为位于湖面中轴线的 1 号、3号、4号共 3 个测点 A s 质量浓度的平均值,m 。如图 3所示,
20、2 0 0 8年 1 1月一2 0 0 9年 6月,2 0 0 9 年 9月一2 0 l 0年 6月,阳宗海处于枯水期,蓄水 量 逐月减少;2 0 0 9年 6月_2 o 0 9年 9月,阳宗海处于 丰水期,蓄水量逐月增加;2 0 0 9年最高蓄水量较 2 0 0 8年最高 蓄水 量减少 8 1 。结合 图 2可 以看 出,湖水 A s总量变化趋势受湖水 A s 浓度变化影 响 较大,受蓄水量变化影响不 明显。A s 总量变化可分 为3个阶段:2 0 0 8年 1 0月_ _ 2 o 0 9年4月,湖水 A s 总量呈不稳定下降趋势,此时底泥、混凝药剂对湖水 中的 A s 有一定的吸附沉降效果
21、,湖水 中的 A s部分 转移至底泥中,这点也可通过底泥 A s 含量的监测结 果得到证实;2 0 0 9年 5 月_ _ 2 0 l 0 年 2月,湖水 A s 总量在 7 0 t 左右上下波动,吸附沉降去除效果不明 8 6-图3 应急监测时段阳宗海蓄水量及 湖水 A s 总量变化 曲线 显,此时虽然外源污染 已得到有效控制,但 由于内源 污染如周边含 A s地下水的补给及底 泥中 A s的释 放,湖水的A s 总量也会出现回升现象;2 0 1 0年 2 月 0 1 0年 8月,湖水 A s 总量呈现明显下降趋势,2 0 1 0 年 8月湖水 A s总量较 2 0 0 8年 1 0月下降 8
22、 0,此时蓄水量较2 0 0 8 年 1 0月下降1 4,而湖水 砷浓度较 2 0 0 8年 l 0月下降 8 2。为研究阳宗海湖水 表层和深层 A s质量浓度差 异,对 1号、3号、4号测点表层、深层水样 A s 质量浓 度进行对比分析,结果见图 4。由图 4可见,各测点 表层和深层的 A s 质量浓度变化趋势基本一致,2 0 0 8 年 1 0月,各测点的深层 A s 浓度均高于表层,表明含 砷废水可能通过地下水以地下泉流、渗流方式污染 阳宗海;2 0 0 8年 1 1月,各测点表层 A s 浓度均高于 深层,分析认 为,A s污染源被控制后,底 泥、混凝药 剂对湖水 A s 的吸附沉降作
23、用逐渐占主导,导致深层 A s 浓度低于表层;之后各测点湖水 A s 浓度分层现 象无明显规律性,且浓度基本一致,说明阳宗海虽为 深水湖泊,但 A s 污染的空间分布相对均匀。3 1 2 p H值 p H值对 A s 的去除影响很大,在 中性条件下,可 溶 A s 的数量达到最大,随着 p H值的升高或降低其 数量都将减少。A s 污染 事件 发生前,阳宗海湖水 p H值 为 8 5 左右。根据 图5,A s 污染事件发生后,阳宗海各测点 的湖水 p H值为 8 09 2,呈 弱碱性环 境,有利 于 A s 的吸附沉降。2 0 0 8年 l 0月_2 0 0 9年 9月,各测 点 p H值均波
24、动较大,但总体呈升高趋势,并 出现超 标现象(p H 9 0),可能是投加混凝药剂导致 p H值 持续升高;2 0 0 9年 1 0月 0 1 0年 9月,各测点 p H 值基本稳定在 8 5 9 0,此 时 A s的吸附沉降处于 动态平衡状态,结合 图 2,可以看 出,A s 浓度 明显下 降的阶段也在此范围内;2 0 1 0年 l 0月之后,A s 的吸 附沉降过程已基本结束,汤池出海口的 p H值进一 步 回落,基本稳定在 8 0 8 5。3 1 3电导率与总硬度 阳宗海 因出湖河道只有汤池河,每年出湖水量 仅 0 3亿 IT I ,沿湖用水量 0 4亿 m ,湖水换水周 期为91 0
25、a _4 ,属于相对封闭的湖泊。一般来说,对于封闭型湖泊,湖水电导率和硬度的变化与湖泊 蓄水量 的变化存在明显的负相关关系。根据图 6、图7,结合图 3的阳宗海蓄水量 曲线,各测点湖水电导率、总硬度变化可 以明显划分为两 个阶段:2 0 0 8年 l 0月 0 0 9年 6月,由于 A s 污 染治理投加 的混凝药剂 对湖水 的离子平衡 产生干 扰,电导率和硬度变化与蓄水量负相关关系不明显,g l 6 l 4 l 2 l 0 O 8 0 6 0 4 O 2 O l 6 1 4 1 2 1 O 0 8 0 6 0 4 O 2 O 2 g 荨 吕 零 2 g昌 答 兽 墨 8 8 g g 8 8
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