浙江省兩個(gè)典型流域水體污染特征及污染源解析研究.pdf

1、水污染問(wèn)題在世界范圍內(nèi)引起極大重視。在我國(guó)，近幾十年來(lái)隨著入口的增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及城市化進(jìn)程的加快，地表水、地下水污染問(wèn)題變得尤為突出。了解水污染的總體狀況、污染分布的時(shí)間和空間特點(diǎn)以及污染來(lái)源的解析是進(jìn)行水污染治理的前提。本研究在流域尺度上對(duì)水污染問(wèn)題進(jìn)行研究。所選取的研究區(qū)是浙江省2個(gè)典型流域:一個(gè)是受多種污染物質(zhì)綜合污染的城市代表性流域-溫瑞塘河流域;另一個(gè)是受單一氮素污染的飲用水源區(qū)-合溪水庫(kù)流域。對(duì)溫瑞塘河流域從2009年

2、1月到2010年12月2年間在12個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)每2月采集1次水樣，共采樣12次水樣。在合溪水庫(kù)流域從2011年9月至2012年7月期間，在28個(gè)河流點(diǎn)，14個(gè)地下水點(diǎn)，和6個(gè)水庫(kù)點(diǎn)每2月采集1次水樣并進(jìn)行水質(zhì)分析。在此基礎(chǔ)上，以單因子水質(zhì)評(píng)價(jià)、綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)以及污染指數(shù)法等水質(zhì)評(píng)價(jià)方法對(duì)這2個(gè)流域的污染現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)這2個(gè)流域內(nèi)的各個(gè)水質(zhì)因子的污染狀況進(jìn)行時(shí)空分布特征分析。此外，利用主成分分析(PCA)結(jié)合絕對(duì)主成分得分多元線性回歸

3、模型(APCS-MLR)，以及正定矩陣因子分解模型(PMF)對(duì)溫瑞塘河流域3個(gè)不同研究區(qū)域（城市、近郊、農(nóng)村）的水質(zhì)污染來(lái)源進(jìn)行綜合解析，同時(shí)利用氮氧雙穩(wěn)定同位素（δ15N和δ18O）和基于貝葉斯算法的污染源解析模型SIAR(Stable Isotope Analysis in R)對(duì)合溪水庫(kù)的硝酸鹽污染來(lái)源進(jìn)行識(shí)別并計(jì)算各個(gè)污染源的貢獻(xiàn)率，研究結(jié)果可為這2個(gè)流域的水質(zhì)治理提供理論基礎(chǔ)。研究的主要結(jié)論如下:
　　1.溫瑞塘河流域和

4、合溪水庫(kù)流域污染嚴(yán)重，其主要水質(zhì)級(jí)別為較差或極差
　　利用單因子水質(zhì)評(píng)價(jià)、綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)和污染指數(shù)法對(duì)2個(gè)流域研究區(qū)的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在溫瑞塘河流域，由單因子水質(zhì)評(píng)價(jià)法得知，城市區(qū)域所有水樣均為劣Ⅴ類水。近郊區(qū)域中所有水樣均為Ⅴ類或劣Ⅴ類水，農(nóng)村區(qū)域劣Ⅴ類占農(nóng)村總樣品數(shù)的67％，Ⅴ類水占14％。利用水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)得知，溫瑞塘河流域河流水的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為較差和極差的水質(zhì)級(jí)別。利用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)Ⅲ類水域功能

5、標(biāo)準(zhǔn)限值為參考，城市中化學(xué)需氧量(COD)、總氮(TN)、氨氮(NH3-N)的污染指數(shù)平均值＞1，其中TN和NH3-N的超標(biāo)率為100％，COD的超標(biāo)率為65％。近郊區(qū)域COD、TN、NH3-N的污染指數(shù)平均值＞1，分別超標(biāo)64.6％，100％和100％;CODMn和F-分別有31.3％和18.8％的樣品超出標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)村區(qū)域的TN和NH3-N的污染指數(shù)＞1，其樣品超標(biāo)率分別為88.9％和47.2％。另外，CODMn和COD也有樣品超標(biāo)，超

6、標(biāo)率分別為13.9％和19.4％。通過(guò)單因子水質(zhì)污染分析和綜合水質(zhì)污染分析可知，合溪水庫(kù)流域內(nèi)的河流水和水庫(kù)水的污染級(jí)別90％以上為Ⅴ類和劣Ⅴ類水，其對(duì)應(yīng)的綜合污染評(píng)價(jià)等級(jí)為極差水質(zhì)。地下水中90％以上的水樣污染級(jí)別為Ⅲ類，其綜合污染評(píng)價(jià)等級(jí)為良好?；诘乇硭h(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)和地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T14848-93)Ⅲ類水質(zhì)等級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)污染指數(shù)的計(jì)算可知，100％的河流水TN超標(biāo)，5％的水庫(kù)水TN超標(biāo)，4％的

7、地下水NH3-N超標(biāo)。
　　2.氮素污染和有機(jī)污染是溫瑞塘河流域最主要的污染類型
　　溫瑞塘河流域受到嚴(yán)重的氮素污染和有機(jī)污染，其中TN污染最為嚴(yán)重，有91％的樣品超過(guò)了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)Ⅴ類水域功能標(biāo)準(zhǔn)限值，最高的TN濃度是Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)的13倍。利用方差分析得知，水質(zhì)參數(shù)在3個(gè)不同研究區(qū)域之間的空間分布差異顯著，城市和近郊的水質(zhì)要差于農(nóng)村的水質(zhì)，并且城市和近郊的水質(zhì)差異不顯著。污染最為嚴(yán)重的水質(zhì)參數(shù)

8、(TN，NH3-N，COD，和CODMn)在城市和近郊的污染比農(nóng)村嚴(yán)重。對(duì)各水質(zhì)參數(shù)的年際變化分析還發(fā)現(xiàn)2010年的水質(zhì)在2009年的基礎(chǔ)上有一定的改善，但月際之間的變化差異不顯著。
　　3.溫瑞塘河流域受自然污染源和人為污染源雙重影響，其中生活污水源、工業(yè)污染源、交通污染源和農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染等人為源及土壤等自然源是主要污染來(lái)源
　　利用主成分分析(PCA)法，在城市區(qū)域得到4個(gè)污染源，近郊3個(gè)污染源，農(nóng)村3個(gè)污染源。在城市區(qū)

9、域，主要污染源是市政污水和商服業(yè)廢水、交通和工業(yè)污染以及土壤源等。在近郊，大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)受到城鎮(zhèn)生活污水和工業(yè)廢水的影響，此外還有交通污染源和土壤源等的影響。在農(nóng)村，多數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)受到農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染和農(nóng)村生活污水的影響，含有糞肥源的農(nóng)業(yè)徑流，土壤源等均為農(nóng)村水質(zhì)污染源。結(jié)合APCS-MLR，計(jì)算出了每1個(gè)污染源的貢獻(xiàn)率。利用PMF模型對(duì)3個(gè)不同研究區(qū)域的污染源進(jìn)行解析。結(jié)果表明，土壤等自然源、工業(yè)污染源、市政污染排放源以及地表徑流污染源為城市

10、區(qū)域的4個(gè)主要污染源;工業(yè)污染源、地表徑流以及生產(chǎn)生活污水為近郊區(qū)域的3個(gè)主要污染源;農(nóng)村生活污水源、土壤源以及農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染源為農(nóng)村區(qū)域的3個(gè)主要污染源。同時(shí)PMF模型還給出了各種源對(duì)各個(gè)水質(zhì)參數(shù)的貢獻(xiàn)率。就模擬結(jié)果而言，2種模型得出的污染源在3個(gè)研究區(qū)域均有差異，其中城市區(qū)域的解析結(jié)果較相似，在近郊和農(nóng)村，2種模型解析出的污染源差異較大。從PCA方法得到的共同度以及PMF模型的決定系數(shù)可以看出，在本研究區(qū)，2種模型對(duì)污染源的擬合結(jié)果

11、較好。
　　4.含氮化合物是合溪水庫(kù)流域的主要污染物質(zhì)，其分布存在時(shí)間和空間上的差異
　　在合溪水庫(kù)流域，氮素為最主要的污染物質(zhì)。通過(guò)對(duì)氮素時(shí)間分布特征分析得知，TN，NH3-N和NO3--N的濃度在流域內(nèi)表現(xiàn)為濕季高于干季。TN和NO3--N在流域內(nèi)的河流水和地下水中呈現(xiàn)出上游(US)濃度高于中游(MS)高于下游(DS)的趨勢(shì)，而在水庫(kù)水中則上游濃度低于下游。
　　5.合溪水庫(kù)流域在干季主要受糞肥污水污染，而濕季主要