泰安市區(qū)湖泊水質(zhì)指標(biāo)檢測研究

彭靜靜

（泰山學(xué)院 生物與釀酒工程學(xué)院，山東 泰安 271000）

泰安市是山東省的旅游大市、生態(tài)大市，南湖、東湖、天平湖和天頤湖是泰安市標(biāo)志性的湖泊，其中南湖和東湖處于生活區(qū)，而天平湖和天頤湖則處于旅游區(qū)。環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，給人類生存、生產(chǎn)和生態(tài)平衡構(gòu)成了嚴(yán)重威脅［1］。湖泊的水體污染檢測以及生態(tài)保護(hù)對于快速發(fā)展的泰安具有重要的意義。

天平湖素有泰安西湖的美稱，因為位于泰安市岱岳區(qū)，又名岱湖，風(fēng)景怡人，環(huán)境優(yōu)美。擴(kuò)容工程正在進(jìn)行中，該擴(kuò)容工程對于天平湖的建設(shè)發(fā)展有著很大的促進(jìn)作用，能將天平湖變得更加美麗，湖水量更大，還有天平湖周邊的環(huán)境也會變得更加的優(yōu)美和舒適，同時該工程將推動泰安市其他方面的發(fā)展，比如高鐵等這些鐵路部門的建設(shè)使得旅游途徑更加寬廣便捷。天平湖水體污染的檢測對于該擴(kuò)容工程具有預(yù)測和檢測的意義，水質(zhì)的好壞影響著將來工程的效果。作為旅游區(qū)域，更加容易造成水體污染，天平湖周邊的生態(tài)保護(hù)關(guān)系著旅游區(qū)的門面。天頤湖地處山東省泰安市岱岳區(qū)滿莊鎮(zhèn)濱湖路。天頤湖風(fēng)景秀麗，還建設(shè)有天平湖度假村，設(shè)施多種多樣，娛樂項目繁多，是旅游勝地。對于天頤湖這個泰安市著名的旅游景區(qū)，從湖水的美觀角度和湖水的安全角度，水體的污染情況都至關(guān)重要。隨著泰安市旅游業(yè)的發(fā)達(dá)，泰安市湖泊的生態(tài)保護(hù)也需要緊隨其后。

本研究主要對于四個湖泊水體中的pH、總氮、化學(xué)需氧量和細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行檢測，從而大概檢測水體受到的有機(jī)物污染和富營養(yǎng)化污染，并通過這些指標(biāo)討論這些湖泊的生態(tài)保護(hù)策略。pH值用于衡量水的酸堿度，水的pH值越低，酸性越強(qiáng)，對設(shè)施的腐蝕性越強(qiáng)?？偟暮渴呛饬克|(zhì)的重要指標(biāo)，它的測定有利于評價水體被污染和自凈的狀況?；瘜W(xué)需氧量是在一定的條件下采用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量。水體中具有多少還原性物質(zhì)污染的指標(biāo)之一就是水中所含有的化學(xué)需氧量，當(dāng)水中含有的化學(xué)需氧量越大的時候，說明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重。水體中細(xì)菌總數(shù)往往同水體受有機(jī)物污染程度呈正相關(guān)，它是評價水質(zhì)污染程度的重要指標(biāo)之一［2］。本研究用標(biāo)準(zhǔn)平皿法對這4個湖泊水中的細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行測定，并根據(jù)有關(guān)細(xì)菌總數(shù)的水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初步水質(zhì)評價。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗材料

本實(shí)驗的水樣采集自南湖、東湖、天平湖和天頤湖四個泰安市的主要湖泊，分別于2018年6月5日，6月15日，6月25日，三次對四個湖泊的三個取樣點(diǎn)進(jìn)行采樣，采樣點(diǎn)分散分布在湖泊邊緣，取水的時候需要在距水面10～15cm處采集50mL。

1.2 實(shí)驗方法

（1）水樣的處理

在檢測水樣細(xì)菌總數(shù)的時候要進(jìn)行水樣的處理。在水樣采集完成后就要立即進(jìn)行實(shí)驗，時間要小于2小時，以免時間過長水樣發(fā)生變化，與實(shí)際情況相差較大。

（2）總氮的測定

用總氮測定儀對水樣中的總氮進(jìn)行測定。

（3）化學(xué)需氧量的測定

化學(xué)需氧量這里運(yùn)用COD快速測定儀對其進(jìn)行測定。

（4）pH的測定

用pH儀對水樣的pH進(jìn)行測定。

（5）細(xì)菌總數(shù)的測定

采用標(biāo)準(zhǔn)平皿法。首先用無菌操作吸取1mL稀釋的水樣，分別是10-1、10-2、10-3，分別注入到已經(jīng)滅菌的培養(yǎng)基中，并且在培養(yǎng)基中倒入15mL左右的已經(jīng)融化并且冷卻到大約45℃的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，然后搖動培養(yǎng)基，使培養(yǎng)基和水樣充分混合，然后以牛肉膏蛋白胨為空白對照培養(yǎng)皿。當(dāng)水平培養(yǎng)基完全冷卻時，培養(yǎng)基在恒溫培養(yǎng)箱中孵育37℃，持續(xù)24小時，計算菌落計數(shù)。

2 結(jié)果與分析

湖泊采樣點(diǎn)的pH測定結(jié)果的詳見表1，關(guān)于細(xì)菌總數(shù)的水質(zhì)檢測見表2。

表1 各湖泊采樣點(diǎn)的pH測定結(jié)果

2.1 pH分析

從表1的pH可知東湖為7.69，南湖為7.52，天平湖為7.70，天頤湖為7.19，四個湖的水樣都為弱堿性，不具有腐蝕性，也不易形成鈣質(zhì)沉淀。淡水的pH值多在6.5-8.5，這四個湖泊的pH都在正常范圍內(nèi)，說明水中pH的主導(dǎo)物碳酸的含量處于正常水平。影響水體的pH有多種因素，浮游植物的光合作用強(qiáng)烈地消耗水中的游離CO2，這會使水中積累CO32-和OH-導(dǎo)致pH值升高。但若水的硬度高，則CO32-和OH-的濃度受限制，pH值上升極限較低。而水的硬度高，則CO32-和OH-的濃度受限制，pH值上升極限較低。根據(jù)分析，四個湖泊的pH雖然是堿性，但都未超過8，可以推測水中的浮游植物可能處于中等水平，并且水的硬度并不低有減弱pH上升的作用，使得湖水為弱堿性。pH的改變，可以通過氫離子的滲透與吸收作用，使水生動物血液pH發(fā)生相應(yīng)的變化，從而破壞其輸氧功能，堿性過強(qiáng)常常值解腐蝕鰓組織造成呼吸障礙而窒息。pH的變化尤其對水產(chǎn)動物的幼體有極其敏銳的影響。對于水生植物，pH的改變會影響其對營養(yǎng)元素的吸收。

2.2 總氮分析

從表1的總氮可知，東湖為13.83mg/L，南湖8.602mg/L，天平湖為7.70mg/L，天頤湖為7.19mg/L，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值，四個湖的總氮都超過了Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，單從總氮這一指標(biāo)來看水體都已有富營養(yǎng)化現(xiàn)象，其中要數(shù)天頤湖情況最為嚴(yán)重。但是由于實(shí)驗條件限制，水體富營養(yǎng)化的其它指標(biāo)沒有測定，所以這里只能通過總氮粗略地下結(jié)論。而在總氮中對人體危害最大的是亞硝酸鹽氮，當(dāng)水中含有過量的亞硝酸鹽氮，飲用水中的亞硝酸鹽氮和蛋白質(zhì)結(jié)合形成亞硝胺，是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)，長期飲用對身體不利。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，這些湖泊的亞硝酸鹽氮含量較高，從而對人體的危害很大。通過分析，造成水中總氮含量高的原因有多種?？赡苡捎谑呛粗苓叚h(huán)境的水土流失，森林覆蓋率低導(dǎo)致防護(hù)能力差，泥沙流失量大，土地貧瘠，農(nóng)民大量使用化肥，化肥隨水土流失進(jìn)入湖泊中，造成污染。也可能是由于湖泊附近的居住區(qū)產(chǎn)生的生活污水沒有得到有效控制，生活污水直接排入河道，隨處亂放的垃圾等都會通過水流污染水體導(dǎo)致總氮含量變大。鑒于這種情況的嚴(yán)重，應(yīng)該清理湖泊周邊的環(huán)境，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)建設(shè)，強(qiáng)化環(huán)境執(zhí)法，調(diào)動社會的積極性，同時處理好污水的排放，嚴(yán)肅處理違法排污的企業(yè)和居民。

表2 水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)

2.3 化學(xué)需氧量分析

從表1的化學(xué)需氧量可知，東湖為1.734mg/L，南湖為6.936mg/L，天平湖為1.156mg/L，天頤湖為8.670mg/L，這四個湖的化學(xué)需氧量都未達(dá)到Ⅰ、Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水體的化學(xué)需氧量較少，水體受還原性污染程度不高，也說明有機(jī)物污染程度不高。湖水的還原性污染和有機(jī)物污染通常是由周邊的工業(yè)廢水以及化肥等。

2.4 細(xì)菌總數(shù)分析

從表1的細(xì)菌總數(shù)可知，東湖為3200個/mL，南湖為230個/mL，天平湖為330個/mL，天頤湖為3400個/mL，對照表2水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)可得，屬于清潔水的有南湖和天平湖，細(xì)菌污染輕微，而東湖和天頤湖則屬于不太清潔水，細(xì)菌污染較重，并且四個湖的細(xì)菌總數(shù)都超過了國家飲用水每mL不超過100個的標(biāo)準(zhǔn)。水體中細(xì)菌的污染的原因大體上與上述三種情況一致，一般都是由于工業(yè)廢水、生活污水、生活垃圾、糞便等污染物通過可流、滲出地表的水等途徑流入了湖泊，從而使水中的細(xì)菌滋生。除此之外，溫度的升高也會導(dǎo)致水環(huán)境成為利于細(xì)菌生長繁殖的搖床。治理方式同樣是對這些污染源頭進(jìn)行有效的控制和管理。

3 討論

本實(shí)驗主要檢測了泰安四個湖泊的富營養(yǎng)化污染和有機(jī)物污染，且數(shù)據(jù)表明富營養(yǎng)化污染很有可能比較嚴(yán)重，而有機(jī)物污染情況可能較樂觀。對于富營養(yǎng)化水體，水體的正常生態(tài)平衡將被破壞，原有水生生物被破壞，水生生物種類減少，多樣性將受到一定程度的破壞。湖泊的各種功能，尤其是生態(tài)系統(tǒng)，嚴(yán)重退化。最后，一些湖泊可能老化并死亡，甚至干涸和死亡。水體富營養(yǎng)化會導(dǎo)致水質(zhì)的下降和人類健康的極大威脅。水質(zhì)下降有時只表現(xiàn)為感官性狀的變化，使水體變得腥臭難聞，如束絲藻屬和魚腥藻屬呈豬糞味，腔球藻屬呈爛草味，空球藻呈魚腥味；有時卻可能含有致病毒素，如藍(lán)藻門的不定腔球藻、銅綠微囊藻分泌的帶毒性的物質(zhì)可引起人畜消化道疾病。另外，富營養(yǎng)化水體中含有過量的亞硝酸鹽和硝酸鹽，人畜長期飲用這些物質(zhì)含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)的水或食用這種水中生長的魚、植物則會導(dǎo)致中毒、致?。?］。研究者對湖泊富營養(yǎng)化一直在探討，同時他們研究出了各種各樣的控制方法。從控制的角度來看，湖泊富營養(yǎng)化可以通過治理污染物來有效控制。此外，還可以配套使用物理治理方法、化學(xué)治理方法、生物治理方法［5］。對湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化的生物控制方法，就是從生態(tài)的角度控制湖泊中的食物鏈，通過競爭對藻類物質(zhì)的生長以控制，避免藻類植物快速繁殖［6］。在泰安市相關(guān)湖泊流域范圍建設(shè)城市污水處理廠，特別是工業(yè)園區(qū)，可建設(shè)針對除氮、磷污染治理設(shè)施，加強(qiáng)污水管網(wǎng)建設(shè)，盡可能將污水收集處理，確保達(dá)標(biāo)排放［7］。

水體中細(xì)菌菌落總數(shù)即反映水被生活廢棄物污染程度，也能指示該飲用水能否飲用，但水體中的細(xì)菌菌落總數(shù)不能說明污染的來源，因此，結(jié)合總大腸桿菌群數(shù)以判斷水的污染源和安全程度將會更全面［8］。南湖、東湖、天平湖和天頤湖都在內(nèi)陸，湖水的自我凈化能力較弱，在兩個湖泊的周圍都有居住區(qū)，生活污水、糞便等可能會排到這里，因此湖水的污染與周邊環(huán)境有著密切的關(guān)系。但是水質(zhì)評價的結(jié)果在一定程度上會受到水細(xì)菌學(xué)測定的方法不同而受到影響［9－10］。并且對水樣的監(jiān)測，是一個相當(dāng)復(fù)雜又長期的過程，還需要了解導(dǎo)致水污染的各種成因，水污染的治理也需要綜合進(jìn)行。從細(xì)菌總數(shù)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)來看，天平湖與南湖的水體均屬于清潔水，污染相對不是很嚴(yán)重，但是依然不能作為飲用水使用，東湖和天頤湖則屬于不太清潔水，污染較嚴(yán)重。生活污水等不利因素是威脅湖泊環(huán)保的重大問題，需要有效的解決。生活污水中所含有的碳水化合物、油脂、蛋白質(zhì)以及其他的化學(xué)產(chǎn)品在微生物的作用下將會不斷分解消耗氧氣，而這類污染物質(zhì)的持續(xù)排放將會造成水中溶解缺氧，從而嚴(yán)重影響魚類和其他生物的正常的生命活動，當(dāng)氧氣消耗殆盡時就會進(jìn)行有機(jī)物的厭氧分解，從而產(chǎn)生氨、硫化氫等有刺激性氣味的氣體。結(jié)果水體將會發(fā)黑發(fā)臭，從而就會使得湖水失去作為水資源的重要功能，導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)和破壞。

4 結(jié)論

通過本實(shí)驗的一系列分析和討論，發(fā)現(xiàn)泰安市湖泊的污染情況還有很多可以改善的地方，生態(tài)保護(hù)需要緊跟城市發(fā)展，維持生態(tài)平衡。其中pH這一指標(biāo)影響著湖泊中水生生物的生長情況，結(jié)果表明，四個湖泊的這一情況處于正常范圍，需要繼續(xù)保持，對于水中浮游植物暫時不用采取措施。而總氮這一指標(biāo)影響著水體的富營養(yǎng)化污染，化學(xué)需氧量則影響著水體的有機(jī)物污染，這兩個指標(biāo)連同細(xì)菌總數(shù)大體上都反映著湖泊所受到的生活污水、生活垃圾、工業(yè)廢水、化肥等污染物的污染情況，這些污染源都需要用相應(yīng)的方案治理。泰安市相關(guān)湖泊的以上污染檢測已經(jīng)明顯的反映出了生態(tài)保護(hù)的必要性與重要性。