引汉济渭工程水源地三河口水...积物与消落带污染特征及评价_冯运超.pdf

净水技术 2023,42(2):55-61Water Purification Technology水源与饮用水保障冯运超,黄廷林,王博,等.引汉济渭工程水源地三河口水库沉积物与消落带污染特征及评价J.净水技术,2023,42(2):55-61.FENG Y C,HUANG T L,WANG B,et al.Pollution characteristics and evaluation of sediments and fluctuation zones in Sanhekou Reservoir of water source for the Hanjiang-to-Weihe River projectJ.Water Purification Technology,2023,42(2):55-61.引汉济渭工程水源地三河口水库沉积物与消落带污染特征及评价冯运超1,黄廷林2,3,王 博4,文 刚2,3,王思汗2,3,薛睿康2,3(1.中国电力工程顾问集团有限公司,北京 100032;2.西安建筑科技大学环境与市政工程学院,西北水资源与环境生态教育部重点实验室,陕西西安710055;3.西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西省环境工程重点实验室,陕西西安710055;4.陕西省引汉济渭工程建设有限公司,陕西西安 710024)摘 要 三河口水库作为陕西引汉济渭工程的重要水源地,其水质情况直接关系到关中千万人口的饮水安全。因此,研究三河口水库沉积物及消落带营养物质 C、N、P 的含量及分布情况对保障供水水质具有重要现实意义。2021 年 11 月采集了三河口水库 8 个监测点的表层沉积物样品与消落带土壤样品,测定分析了有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)、硝态氮(NO-3-N)、铵态氮(NH+4-N)和有效磷(AP)的含量,并运行单因子污染指数法、综合污染指数法、有机氮污染指数法和有机污染指数法评价其污染程度。结果表明:表层沉积物中 OM、TN、TP、NO-3-N、NH+4-N、AP 质量分数分别为27 370.00、1 940.00、220.00、28.66、36.06、19.97 mg/kg;消落带土壤 OM、TN、TP、NO-3-N、NH+4-N、AP 质量分数分别为 47 920.00、1 280.00、250.00、24.38、36.52、5.65 mg/kg;沉积物中 C/N、N/P 分别为 2.72228.244 和 4.55513.787。综合污染指数评价结果表明,三河口水库沉积物处于中度污染状态,消落带土壤则为轻度污染,有机氮污染指数表明,沉积物与消落带土壤分别为重度和中度污染,有机污染程度均为中度。关键词 引汉济渭 沉积物 消落带 营养盐 空间分布 污染评价 中图分类号:TV68文献标识码:A文章编号:1009-0177(2023)02-0055-07DOI:10.15890/ki.jsjs.2023.02.007收稿日期 2022-09-04基金项目 陕西省水利科技项目:三河口水库水质特征解析及水质保障应用研究(2021slkj-2)作者简介 冯运超(1981),男,硕士,研究方向为水源污染控制与水质保障技术、电厂循环冷却水处理技术,E-mail:ycfeng 。通信作者 黄廷林(1962),男,博士,教授,研究方向为水源水质污染与富营养化控制、水处理理论与技术,E-mail:huangtinglin 。Pollution Characteristics and Evaluation of Sediments and Fluctuation Zones in Sanhekou Reservoir of Water Source for the Hanjiang-to-Weihe River ProjectFENG Yunchao1,HUANG Tinglin2,3,WANG Bo4,WEN Gang2,3,WANG Sihan2,3,XUE Ruikang2,3(1.China Power Engineering Consulting Group Co.,Ltd.,Beijing 100032,China;2.Northwest China Key Laboratory of Water Resources and Environment Ecology,School of Environmental and Municipal Engineering,Xian University of Architecture and Technology,Xian 710055,China;3.Shaanxi Key Laboratory of Environmental Engineering,School of Environmental and Municipal Engineering,Xian University of Architecture and Technology,Xian 710055,China;4.Hanjiang-to-Weihe River Valley Water Diversion Project Construction Co.,Ltd.,Shaanxi Province,Xian 710024,China)55Abstract The Sanhekou Reservoir is an important water source for the Hanjiang-to-Weihe River project in Shaanxi Province,and its water quality is directly related to the drinking water safety of tens millions of people in Guanzhong region.Therefore,it is of great practical significance to study the content and distribution of nutrients C,N and P in the sediment and fluctuation belt of Sanhekou Reservoir.In November 2021,surface sediment samples from 8 monitoring points in Sanhekou Reservoir and soil samples were collected,and the contents of OM,TN,TP,NO-3-N,NH+4-N and AP were determined and analyzed,and the single-factor pollution index,comprehensive pollution index,organic nitrogen pollution index and organic pollution index were used to evaluate the pollution degree.The results showed that the contents of OM,TN,TP,NO-3-N,NH+4-N,AP in the surface sediments were 27 370.00、1 940.00、200.00、28.66、36.06、19.97 mg/kg,respectively.The contents of OM,TN,TP,NO-3-N,NH+4-N,AP in the fluctuation belt were 47 920.00、1 280.00、250.00、24.38、36.52、5.65 mg/kg,respectively.C/N and N/P in sediments were 2.722 28.244 and 4.55513.787,respectively.The results of comprehensive pollution index showed that the sediment in Sanhekou Reservoir was moderately polluted,while the fluctuation belt was slightly polluted.The organic nitrogen pollution index showed that the sediment and the fluctuation belt were severe and mildly polluted,respectively,and the degree of organic pollution was mildly.Keywords Hanjiang-to-Weihe River sediment fluctuation belt nutrients spatial distribution pollution evaluation作为水源地的湖库富营养化是我国水环境治理的关键问题1。在外源污染输入和内源污染释放的作用下,水中 N、P 等营养物质浓度升高,藻类暴发,给保障供水带来了巨大的挑战2。经过多年的环境治理以及民众环保意识的提高,外源污染得到了有效控制,但水体富营养化依然频频出现,主要原因在于内源污染3。沉积物作为湖库污染的“源”和“汇”,对水体 C、N、P 浓度具有显著影响4-5。外源污染物随径流进入水库后,受水动力条件改变的影响,水中泥沙、动植物残体等悬浮污染物发生沉降,成为沉积物的一部分6。当水体富氧时,沉积物中污染物处于相对稳定状态,但当水体出现分层,底部水体厌氧时沉积物中有机质(OM)被分解为小分子的有机物、N、P 等营养物质,并不断向上覆水扩散提高水体富营养化水平。同时,由于水库周期性调度,将形成大面积的消落带,其在受纳土地污染物的同时将在水位上升后成为水体污染物的“源”和“汇”。因此,探明湖库沉积物与消落带 C、N、P 的含量及分布能够为保障水质安全、改善水生态环境提供基础数据与理论支撑,具有重要意义。三河口水库作为引汉济渭调水工程重要水源地及中枢调蓄的“水龙头”,其水质将直接影响关中受水区用水安全。目前尚无对三河口水库沉积物及消落带 C、N、P 污染含量及分布的研究。因此,本研究对其表层沉积物以及消落带污染状况进行了分析与评价,以期为三河口水库运行维护及水环境综合治理提供参考。1 材料与方法1.1 研究区域概况与样品采集三河口水库(地理坐标为 108.06E 108.08E,33.35N33.36N)位于汉中市佛坪县与安康市宁陕县交界处,受纳椒溪河、蒲河与汶水河 3 条河流来水,总库容为7.1 亿 m3,调节库容为5.5 亿 m3,最大坝高为 138.3 m。水库流域内四季分明、雨热同期,属于具有分层特征的大水深峡谷型水库。2021 年 11 月,在三河口水库布设 8 个沉积物采样点及 8 个消落带采样点,采样点位置如图 1 所示。其中,Z、J、P、W 分别代表主库区、椒溪河、蒲河、汶水河采样点,C 代表沉积物采样点,X 代表消落带采样点。样品采集后放入聚乙烯自封袋中,于4 下转运至实验室进行预处理。1.2 样品处理与分析测定采集的样品经冷冻干燥过夜后,剔除其中的石块、杂草等,然后用研钵研磨并过 100 目筛装入离心管备用。测定指标包括 OM、总氮(TN)、总磷(TP)、硝态氮(NO-3-N)、铵态氮(NH+4-N)和有效磷(AP)等,其中有机碳(OC)采用重铬酸钾定量法、TP 采用氢氧化钠碱溶-钼锑抗分光光度法、AP 采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗分光光度法,其余氮素营养盐采用凯氏定氮法测定。1.3 评价方法沉积物污染评价方法众多,本文选择常用的单因子污染指数法、综合污染指数法、有机氮(ON)及有机(OI)污染指数法对沉积