赤水河流域典型支流的水质特征分析研究_刘亚曦.pdf

2023.04 科学技术创新赤水河流域典型支流的水质特征分析研究刘亚曦*，曲乐鑫（茅台学院，贵州 遵义）1研究背景赤水河是长江上游右岸没有梯级水库的重要一级支流，发源于云南省镇雄县，流经云贵川三省1。赤水河流域是酱香白酒之源，其水质状况对于酱酒产业的发展有重要影响2-4。五马河是赤水河的重要支流，处于赤水河的上游，五马河的水质情况对赤水河的水质情况也起着极关重要的影响。五马河位于仁怀县之南部，河水由东往西流至五马口转向北流注赤水河5-6。主河长 39.3km，县内流域面积 385 km2。高寨以下河段，河床宽 1544 m，平均 29 m，常水深为 2060 cm。本文研究赤水河流域的主要上游支流五马河的水质状况，分析赤水河的基本水质情况，分析目前造成五马河水质污染的潜在原因，在一定程度上可以为五马河的治理和赤水河的保护提供依据。2材料与方法2.1研究区概况五马镇境内地势东部高、西部低，为喀斯特地貌，五马镇属亚热带季风气候，其特征为四季分明，主要风向为西北风，年室内平均温度 18，极端最高温度39，极端最低气温为-4，多年平均降雨量为951 mm，主要降水集中于每年的 46 月。五马镇境内河道属长江上游赤水河水系，主要河流有五马河、小根沟、鱼箐沟，五马河全长 39.3 km，集水面积 435.8 km2，年均流量 4.9 立方 m/s7。五马河源头为井坝镇的一条出水溶洞,自东向西流至五马口转北流注贵州赤水河。流经井坝、堰头等八个乡(镇),在沙坝河处注入赤水河。主河道全长 39.3 km，多年平均流速为 4.98 m/s8。2.2样品采集与数据分析2.2.1采样点位置本研究选取五马河上中下游三个代表性点位进行采样研究，分别为上游 A 点、中游 B 点以及下游 C点，具体点位见图 1。2.2.2采样及测定方法在现场对 pH、DO、ORP、EC、TDS、温度和气压现场用 HANNA 多参数水质分析仪进行测试。采集的水样通过 0.22 um 滤膜，采用 6 mol/L 的 HNO3将其酸化至 pH2.0，置于 50 ml 的高聚四氟乙烯瓶中，用于检测常量阳离子和微量元素，阴离子的检测无需酸化。水样置于 4 密封保存，尽快去往实验室分析，阳离子用 ICP-AES(iCAP 630,Thermo)测试，分析精度基金项目：遵义市科学技术局项目（编号：遵市科合 HZ 字 2020 320 号），名称：赤水河流域水体与土壤中持久性有机污染物与重金属的时空分布特征研究。通讯作者：刘亚曦（1991-），女，博士，研究方向：环境科学。摘要：赤水河是我国的酱酒之源，其流域的水质受到工业化进程的影响。五马河是赤水河的重要支流，位于赤水河上游，五马河的水质对赤水河会产生一定影响。本文主要分析五马河的理化指标，发现河水的氢离子浓度指数平均值为 8.5，氧化还原电位为 118 mv，溶解氧为 19 ppm，电导率为 457 um/cm，溶解性总固体为 228ppm，Ca2+浓度为 65 mg/L，Mg2+浓度为 15 mg/L，NO3-浓度为 9 mg/L，SO42-浓度为 86 mg/L，TP 浓度为 9 mg/L。其中 TP 超标，潜在原因是生活污水的无序排放导致水体中生化需氧量增大，加之喀斯特地质特征，土壤中累积的农药残留流入河水，加剧了河水磷污染。关键词：赤水河流域；五马河；地表水；水质评价；总磷中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：2096-4390（2023）04-0061-0461-科学技术创新 2023.04项目 单 位 平 均 值 最 大值 最小 值 pH 8.48 8.85 7.90 0RP mv 117.67 134.30 102.40 D0%64.97 84.30 41.50 D0 ppm 18.96 48.10 2.87 EC um/cm 456.67 478.00 442.00 TDS ppm 228.33 239.00 221.00 Ca?mg/L 65.33 66.51 64.46 Mg?mg/L 14.71 16.22 13.38 Na?mg/L 7.10 10.71 4.82 K?mg/L 1.88 2.29 1.62 Fe g/L 38.20 39.93 35.67 Mn g/L 7.49 9.87 3.57 N0?mg/L 9.45 10.97 8.14 S0?mg/L 85.70 112.67 66.65 HC0?mg/L 126.75 141.15 114.46 C1?mg/L 5.93 6.72 5.26 TP mg/L 9.00 11.46 5.10 表 1五马河河水理化指标数理统计3.0%，微量元素用 ICP-MS(750C，Agilent)测试，分析精度 3.0%。阴离子(Cl-、Br、SO42-、NO3-等)采用离子色谱(DionexDX-120)进行测定，分析精度 5.0%。阴阳离子误差绝对值小于 5%。2.3水质评价方法水质评价是对水质进行监测分析之后，对水体进行综合分析评价，结合水环境质量变化发展的规律，从而为水体功能分区、规划管理以及污染治理提供科学合理的依据9-10。单因子评估法具有简便、容易使用的优势,而综合污染指数可以更全面，更具体的反映出水质状况11-12。所以本研究选择了单因子评价法和综合污染指数法。3水化学指标空间分布特征3.1水化学组分数理统计五马河河水理化指标数理统计见表 1。3.2水化学指标空间分布特征研究表明，五马河段自上游到下游 pH 变化量不大，pH 在 8 左右浮动，相对比较稳定，总体来说水质相对偏向弱碱性，DO 沿河段逐渐下降，最大值在 B点。ORP 先上升后降低，但是变化的量较小，相对比较稳定，EC、TDS 逐渐降低但是变化量相对叫小，也相对稳定。五马河流域的阳离子空间变化范围较小，Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe、Mn 含量总体比较稳定。五马河流域的总磷（TP）浓度比较高，由上游至下游变化比较明显，但是最小值也比较高，超过水质标准，见图 2。总体来说，五马河流域的 NO3-、Cl-比较稳定。五马河流域的 SO42-由上游至下游逐渐降低，但是变化量非常小。SO42-主要受岩石风化、燃煤燃烧、大气酸沉降、汽车尾气的影响，该地地表水 SO42-变化的主要影响因素可能为岩石风化、汽车尾气。五马河流域的HCO3-由上游至下游逐渐升高，但是波动范围较小。HCO3-主要受岩石风化的影响，该地 HCO3-空间分布特征也受岩石风化的影响。4水环境质量综合评价4.1单因子评价法由于五马河是饮用水的取水地，根 据 地 表 水 环 境 质 量 标 准GB3838-2002，将本研究的项目进行计算比对，DO、TP 是按照地表水环境质量标准基本项目标准限值进行分析计算，NO3-，SO42-，Cl-，TP，Fe，Mn是执行集中式生活饮用水地表水源地标准补充项目标准限值进行分析比对，上中下游的三个采样点的NO3-，SO42-，Cl-，TP，Fe，Mn 均远远低于集中式生活饮用水地表水源地标准补充项目标准限值标准。DO 和 TP 采用单因子评价法，A点的 DO 达到类水质标准，B 点的DO 达到类水质标准，C 点的 DO图 1五马河采样点的位置62-2023.04 科学技术创新表 2五马河各采样点综合污染指数图 2五马河河水水样阴阳离子空间分布特征达到类水质标准。TP 在五马河三个采样点均超出类水标准，存在严重的污染。4.2综合污染指数法由表 2 可知，五马河流域水质问题主要是因为 TP的超标导致。五马河流域的水质出现污染，辐射至流域周围的生态，可能影响到赤水河流域的水质，造成严重的经济损失和社会影响。5污染源分析五马镇内河道属长江上游赤水河水系，主要河流有五马河、小根沟、鱼箐沟。河流水质污染的污染源一般为生活污染源、畜禽养殖污染、化肥农药排放等原因。五马河作为五马镇中主要的河流，承载着大量的生活需求，五马河贯穿五马镇全境，与当地居民的生活息息相关。由于农村没有健全的污水管道和污水处理系统，生活污水只能随着地势差流入河流，这就造成了河流水质的污染，这也是五马河流域中的 TP 严重超标的原因。同时，五马河流域沿岸有大量的农家乐，餐饮行业比较发达，餐饮行业产生的废水也会对五马河的 TP 造成影响。五马镇农业以种植业为主，畜牧业以饲养生猪、牛、羊、马为主。畜牧业产生的大量禽畜粪便废水通过地表径流流入河流中，河流中积累大量的 N、P 会导致水体富营养化，藻类大量繁殖，鱼虾大量死亡，DO 降低，水体发臭，水生生物也会大量死亡，影响河流水域的生态环境，影响周围的环境健康。N、P 随着地表水径流会进入地下水，人若长期或大量饮用，可能诱发癌症的发生。五马镇种植业的大力发展离不开化肥农药使用。大量含磷的化肥农药溶于水，随地表径流进入五马河流域，造成水质污染。6结论综上所述，五马河流域地表水水质除 TP 外均符合标准，甚至符合饮用水源的标准。TP 严重超标的原因经过分析确定为生活污水、畜禽养殖以及化肥农药的污染，导致五马河流域水质变差。TP 含量超标的状况是可以控制的。通过规范处理居民产生的生活污水，集中处理处置生活污水就能有效调节控制生活污水排入五马河流域。同时加强环境保护宣传，加强对当地居民生态农业的普及和当地生态农业的发展，减少有机化肥的使用以及农药的使用可以进一步的防治有机物随着地表径流进入到五马河流域当中。参考文献1闵文武，黄福江，王伟.赤水河流域水环境现状及水质评价J.江西农业学报，2021，33(8):87-91.2张为，杨斌.赤水河干流水环境影响因素分析J.安徽农业科学，2019，47(5):80-83.3滕智超，丁爱中，李亚惠，等.赤水河上游水质时空特征分析及其污染源解析J.北京师范大学学报(自然科学版)，2016，52(3):322-327.4于霞，安艳玲，吴起鑫.赤水河流域表层沉积物重金属的污染特征及生态风险评价 J.环境科学学报，位置 水体的综合污染指数 P 水质级别 A 4.46 严重污染 B 2.95 严重污染 C 4.16 严重污染 63-科学技术创新 2023.042015，35(5):1400-1407.5罗进，安艳玲，吴起鑫，等.赤水河中下游冬季河水化学空间分布特征分析J.地球与环境，2014，42(3):297-305.6国家统计局农村社会经济调查司编 中国县域统计年鉴 2019（乡镇卷）M北京:中国统计出版社，2020.7贵州省地方志编纂委员会贵州省志 地理志M贵州：贵州人民出版社，1985.8周玮，高渐飞，丁琼.赤水河流域水质时空变化特征与趋势J.环境保护科学，2021，47(2):101-106.9万咸涛.水资源质量评价方法及其在长江流域（片）中的成功应用J.水利规划与设计，2006（3）：17-22.10Guo J，Li Z，Artificial neural network modeling ofwater quality of the Yangtze River system:A casestudy in reaches crossing the city of ChongqingJ.Journal of Chongqing University，2009，8(1)：1-9.11余金玲,田丽蓉,吴海涛,等.基于不同评价方法的威海市河流水质研究J.青海大学学报,2022,40(1):99-106.12Liu C，Sun L，Shao G，et al.Study on water qualitypredictionmodelofsewagetreatmentsystem J.JournalofChemical&PharmaceuticalResearch，2013，5(11):91-95.A Study on Water Quality Characteristicsof Typical Tributaries in Chishui RiverBasinLiu Yaxi*，Qu yuexin（Moutai Institute，Zunyi，China