麗江市清溪水庫飲用水水源地氮元素相關(guān)指標(biāo)調(diào)查分析

木曉麗

(麗江市環(huán)境監(jiān)測站，云南 麗江 674100)

1 引言

飲用水水源地保護(hù)是一項事關(guān)供水范圍內(nèi)居民正常生產(chǎn)生活和安全用水的重要工作，對于以旅游為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的麗江市，保障飲用水供應(yīng)安全至關(guān)重要。我們需要立足長遠(yuǎn)，加強(qiáng)飲用水水源地環(huán)境保護(hù)，保證人民飲水的安全性。

2 清溪水庫飲用水水源地概況

清溪水庫位于麗江市古城區(qū)麗江壩子?xùn)|北部的清溪村，屬西安街道轄區(qū)，為湖庫型供水水源地。水庫由一、二庫組成，一庫始建于1958年，二庫于1977年開工建設(shè)，1979年建成。原設(shè)計最大壩高8.7 m，最大水深7.78 m，總庫容105萬m3，屬小(一)型水庫。2001年，在清溪泉群源頭，麗江市排水公司完成取水設(shè)施建設(shè)，工程設(shè)計日取水量6萬m3。2006年實施除險擴(kuò)容工程后，水庫最大壩高達(dá)到了9 m，總庫容為125萬m3，興利庫容80萬立方米。清溪泉水主要靠白沙、玉龍雪山、九子海降水補(bǔ)給，主要作為飲用水源及景觀用水。清溪水庫供應(yīng)的自來水廠為麗江市第二自來水廠。2019年內(nèi)，清溪水庫水源地供水量為956.7萬t，占到麗江市中心城區(qū)供水量的38.79%。2011年，省政府下發(fā)了同意該飲用水水源保護(hù)區(qū)劃方案的批復(fù)。

3 水質(zhì)監(jiān)測情況

清溪水庫屬于湖庫型飲用水水源地，監(jiān)測頻次為每月一次，飲用水源地常規(guī)監(jiān)測項目為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-2002)[1]基本項目24項、補(bǔ)充項目5項，優(yōu)選特定項目33項，共62項常規(guī)項目，湖庫型飲用水源地加測葉綠素a、透明度、水位等指標(biāo)。同時每年開展一次全指標(biāo)分析。監(jiān)測指標(biāo)中氮元素相關(guān)指標(biāo)為氨氮、硝酸鹽和總氮。氨氮檢測方法是《水質(zhì) 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》(HJ 535-2009)，硝酸鹽氮檢測方法為《水質(zhì) 硝酸鹽氮的測定 紫外分光光度法(試行)》(HJ/T 346-2007)，總氮檢測方法為《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法》(HJ 636-2012)。

3.1 2014年以來清溪水庫水源地水質(zhì)類別評價

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)和環(huán)保部下發(fā)的《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法(試行)》(環(huán)辦函【2011】22號)[2]的相關(guān)評價要求，總氮、糞大腸菌群不參與。對2014年至2019年清溪水庫水源地水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，評價結(jié)果為：常規(guī)指標(biāo)按年平均值評價，水質(zhì)類別達(dá)Ⅱ類；參考指標(biāo)總氮在Ⅳ類到Ⅴ類之間。

3.2 2014年以來各項氮元素相關(guān)監(jiān)測指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果分析

2014～2019年，清溪水庫氮元素相關(guān)檢測指標(biāo)有氨氮、硝酸鹽和總氮。

氨氮指標(biāo)自2014年1月至2019年12月，有38個月為未檢出月，檢出月份中最高值為0.11 mg/L，將2014年1月至2019年12月氨氮監(jiān)測結(jié)果按月平均(低于檢出限，按檢出限1/2計)，結(jié)果顯示：1～5月份氨氮濃度呈上升趨勢，在6月份有所下降，在7月份又上升，而8～10月份呈下降趨勢，11月份有所上升到12月份又有所下降；所有月份月均值都小于Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)限值，月均值變化趨勢見圖1。同時清溪水庫2014～2019年氨氮監(jiān)測結(jié)果年均值為2015年較高,2015～2019年為下降趨勢，變化趨勢見圖2。

圖1 2014年1月至2019年12月各月氨氮監(jiān)測濃度

硝酸鹽指標(biāo)自2014年1月至2019年12月保持在0.90 mg/L到1.94 mg/L，將2014年1月至2019年12月硝酸鹽監(jiān)測結(jié)果按月平均，結(jié)果顯示：1～3月硝酸鹽濃度呈上升趨勢，在4月份有所下降，在8月份又上升，而8～10月呈升高趨勢，到12月又有所下降；所有月份月均值都小于集中式生活飲用水地表水源地補(bǔ)充項目標(biāo)準(zhǔn)限值，月均值變化趨勢見圖3。同時清溪水庫2014～2019年硝酸鹽監(jiān)測結(jié)果年均值總體呈上升趨勢，其中2017年略低于2016年，2019年略低于2018年，變化趨勢見圖4。

圖2 2014～2019年氨氮年平均濃度變化情況

圖3 2014年1月至2019年12月各月硝酸鹽監(jiān)測濃度

圖4 2014～2019年硝酸鹽氮年平均濃度變化情況

總氮指標(biāo)自2014年1月至2019年12月保持在1.18～2.35 mg/L，將2014年1月至2019年12月總氮監(jiān)測結(jié)果按月平均，結(jié)果顯示：1～2月總氮濃度呈上升趨勢，在3月份有所下降，在4月份又上升，而5月和6月有所下降，在7月和8月又上升，到11月基本保持穩(wěn)定，在12月有所下降；所有月份月均值都保持在Ⅳ類到Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值之間，月均值變化趨勢見圖5。同時清溪水庫2014年至2019年總氮監(jiān)測結(jié)果年均值上升趨勢，其中2017年略低于2016年，2019年略低于2018年，變化趨勢見圖6。

總氮濃度和硝酸鹽年均值濃度較氨氮濃度較高，同時硝酸鹽和總氮年均值濃度變化趨勢基本保持一致，在2014～2019年總體呈上升趨勢，其中2017年略低于2016年，2019年略低于2018年，氨氮年均值濃度變化趨勢與總氮年均值濃度變化趨勢不一致，鹽氮元素相關(guān)指標(biāo)2014～2019年年平均濃度變化情況見圖7。

圖5 2014年1月至2019年12月各月總氮監(jiān)測濃度

圖6 2014～2019年總氮年平均濃度變化情況

圖7 氮元素相關(guān)指標(biāo)2014～2019年年平均濃度變化情況

3.3 結(jié)論

清溪水庫目前監(jiān)測的氮元素相關(guān)指標(biāo)有氨氮、硝酸鹽和總氮，根據(jù)對清溪水庫該三個指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析可知，氨氮年均值常年穩(wěn)定保持在Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)限值以下，硝酸鹽年均值常年穩(wěn)定到達(dá)集中式生活飲用水地表水源地補(bǔ)充項目標(biāo)準(zhǔn)限值以下，總氮年均值常年保持在超Ⅳ類，達(dá)Ⅴ類的水平。硝酸鹽氮占總氮的超過90%，同時硝酸鹽和總氮年均值濃度在2014～2019年之間變化趨勢基本保持一致，總體呈上升趨勢，其中2017年略低于2016年；氨氮年均值濃度變化趨勢與總氮年均值濃度變化趨勢不一致。水中的氮化合物最初為復(fù)雜的有機(jī)氮，經(jīng)轉(zhuǎn)化變成氮化合物，最終轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，清溪水庫水質(zhì)pH值2014～2019年保持在7.22～8.65之間，平均值為7.9，而溶解氧2014～2019年保持在6.0～10.1 mg/L之間，平均值為6.9 mg/L，發(fā)現(xiàn)清溪水庫水質(zhì)為弱堿性，溶解氧充足，有利于硝化反應(yīng)，促進(jìn)硝酸鹽氮濃度升高，因此水庫中硝酸鹽氮濃度比氨氮高，控制總氮濃度的指標(biāo)是硝酸鹽氮而不是氨氮。這也說明清溪水庫中的氮化合物的轉(zhuǎn)化可能已進(jìn)入末期轉(zhuǎn)化階段，大部分一級轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的硝酸鹽氮[3～6]。

總氮是反映湖庫水體富營養(yǎng)化程度的5個重要指標(biāo)之一，其他4個指標(biāo)分別為葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)、總磷和透明度。2014～2019年，高錳酸鹽指數(shù)和總磷指標(biāo)可常年保持在Ⅱ類，同時葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)、總磷和透明度4個參數(shù)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)保持在30以下，總氮營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)超過60，清溪水庫綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)小于30，為貧營養(yǎng)。因此，在水庫不發(fā)生富營養(yǎng)化的情況下，不會影響飲用水安全。

4 原因分析

清溪水庫為地表水型飲用水水源地，但是其清溪泉群出水為地下水，根據(jù)目前的情況研究，造成地下水硝酸鹽濃度升高的主要原因有以下幾個方面。

一是生活污水和工業(yè)廢水，大量的研究表明隨著人類生產(chǎn)活動的加劇與現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展，所產(chǎn)生的生活污水和工業(yè)廢水是硝酸鹽污染物的主要來源之一；二是農(nóng)業(yè)面源污染，由于農(nóng)作物對氮肥的吸收是有限的，過量施用氮肥后，多余的氮元素雖地表徑流滲入地下水中，導(dǎo)致地下水硝酸鹽濃度升高；三是降水導(dǎo)致生活垃圾等固體廢棄物滲濾液滲入地下水也會導(dǎo)致硝酸鹽濃度升高；四是地下水超采會引起水位持續(xù)下降，改變了地下水水動力條件，同時導(dǎo)致水位下降，原先的飽水帶變?yōu)榘鼩鈳?，增?qiáng)了氧化還原作用，溶解了土體中原先難溶解的砂礫石等物質(zhì)，導(dǎo)致溶解性總固體增加，也導(dǎo)致了硝酸鹽的增加[3～5]。

5 建議

(1)繼續(xù)開展清溪水庫氮元素相關(guān)指標(biāo)監(jiān)測工作，對相關(guān)指標(biāo)變化情況進(jìn)行追蹤，并進(jìn)一步加強(qiáng)可能造成總氮、硝酸鹽氮濃度升高的原因進(jìn)行深入分析調(diào)查。

(2)加強(qiáng)集中式飲用水水源地環(huán)境保護(hù)管理工作，加強(qiáng)飲用水水源地保護(hù)區(qū)及周邊工業(yè)污染源、生活污染源和農(nóng)業(yè)污染物污染防治工作。