東平湖水質(zhì)污染現(xiàn)狀調(diào)查

潘 寧，曹 雨，張 月，胡文聰

(1.山東省泰安生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 泰安 271000；2.泰安維特瑞環(huán)?？萍加邢薰?，山東 泰安 271000)

1 引言

東平湖作為南水北調(diào)最后一級調(diào)蓄水庫，是山東省西水東送的重要水源地；作為滯蓄黃河洪水的大型水庫，東平湖在"藍(lán)黃戰(zhàn)略"水資源配置中的戰(zhàn)略作用非常重要；也是濟(jì)南都市圈規(guī)劃的重要水資源；更關(guān)系到區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的水環(huán)境安全[1～3]。然而，近2年，作為東線調(diào)水工程最后一級蓄水湖庫，東平湖卻出現(xiàn)了總磷、氟化物、硫酸鹽不穩(wěn)定達(dá)標(biāo)情況。為保障調(diào)水安全，亟需開展水域環(huán)境質(zhì)量調(diào)查，污染物來源分析，客觀判斷該地區(qū)水域環(huán)境形勢，科學(xué)制定水域環(huán)境污染防治措施與保護(hù)政策提供依據(jù)[4～6]。

2 野外采樣

2.1 野外采樣點(diǎn)布設(shè)

(1)參考點(diǎn)位和受損點(diǎn)位兼顧。參考點(diǎn)位和受損點(diǎn)位均是建立生態(tài)完整性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)[7]。參考點(diǎn)位包括無干擾點(diǎn)和干擾較小點(diǎn)，要求具有相似的群落結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢種和物種豐富度、棲息地條件[8，9]。

(2)空間代表性原則。選擇點(diǎn)位時(shí)要有空間代表性，點(diǎn)位最好分布在不同區(qū)域不同特點(diǎn)的不同河流上，要兼顧到流域內(nèi)多數(shù)河流。

(3)生態(tài)分區(qū)代表性原則。監(jiān)測斷面布設(shè)要兼顧不同的生態(tài)分區(qū)類型，主要生態(tài)分區(qū)都要設(shè)有點(diǎn)位。

(4)經(jīng)濟(jì)性原則。斷面布設(shè)要以期用最少的斷面和人力、物力，獲得最大效益，同時(shí)盡量設(shè)在交通方便，采樣安全的地段，以保證人身安全和樣品的及時(shí)運(yùn)輸。

(5)盡可能地選擇例行監(jiān)測斷面和水域，并進(jìn)行歷史變化分析。

具體而言，東平湖內(nèi)按照原來的采樣點(diǎn)進(jìn)行布置，以便與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比；大汶河包括了泰安市內(nèi)的干流和上游支流。

2.2 采樣方法

東平湖的平均水深為2.5 m，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行分層采集水樣，50 cm為一層，分析不同層湖水的物理化學(xué)指標(biāo)的變化趨勢。采樣方法同樣遵循《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，采集瞬時(shí)水樣[10]。表層地表水的采集，可選用適當(dāng)?shù)娜萜魅缢暗炔杉?/p>

2.3 湖水及入湖河流的地表水取樣觀測

為充分調(diào)查整個(gè)研究區(qū)域，布點(diǎn)采用長方形的空間網(wǎng)格法，將整個(gè)區(qū)域均勻劃分為30個(gè)網(wǎng)格，在每一個(gè)網(wǎng)格內(nèi)設(shè)置采樣點(diǎn)1～2個(gè)。并根據(jù)湖泊面積適當(dāng)進(jìn)行均勻布點(diǎn)，在污染熱點(diǎn)區(qū)域可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)募用堋?/p>

入湖河流地表水的采集適當(dāng)向河流及調(diào)水渠中上游擴(kuò)大調(diào)查范圍，一般每條入湖河流至少上、中、下游各設(shè)有一個(gè)采樣點(diǎn)，以保證數(shù)據(jù)的全面與可靠(圖1)。

圖1 東平湖流域采樣點(diǎn)布局

3 室內(nèi)分析

監(jiān)測項(xiàng)目包括溫度(T)、pH值、溶解氧量(DO)、氧化還原電位(ORP)、電導(dǎo)率(EC)、總磷、氟化物和硫酸鹽含量，以及其他輔助解析總磷、氟化物和硫酸鹽來源的化學(xué)分析(如部分樣品的TOC、總氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、鐵、錳、鉛、鉻、鎘、銅、鋅、其他陰陽離子等)。

利用離子色譜儀分析主要離子，利用紫外分光光度計(jì)分析總氮和總磷。利用便攜式水質(zhì)參數(shù)儀器現(xiàn)場測定水樣的pH、EC、DO、ORP以及溫度。利用離子色譜ICS-900分析氟化物含量。同時(shí)采用離子電極法進(jìn)行測試。按照EDTA二鈉容量法分析硫酸鹽含量，分析基本水質(zhì)。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 pH值

東平湖湖面，樣點(diǎn)采水范圍0～8.5 m，最大值在DP8，最小值在DP4位置，平均值為2.3 m，變異系數(shù)為0.69。pH值變化范圍為6.63～9.31，最大值出現(xiàn)在DP9, 最小值出現(xiàn)在DP8。均值為7.71，變異系數(shù)為0.11。東平湖入湖河流周邊地表水，pH變化范圍為7.76～9.87，最大值出現(xiàn)在AP2，最小值出現(xiàn)在水草點(diǎn)位。均值為8.59，變異系數(shù)為0.07?？臻g分析圖顯示，東平湖中心區(qū)pH值小于入湖口及相關(guān)河流，以東側(cè)和北側(cè)湖面及近處河流最為明顯，表明東平湖入湖河流pH值存在沿入湖方向逐漸增加的趨勢(圖2)。

圖2 東平湖pH值空間分布

4.2 EC值

東平湖湖面EC變化范圍為1184～1679 μS/cm，最大值出現(xiàn)在DP9，最小值在DP1。均值為1327.09 μS/cm，變異系數(shù)為0.11。東平湖入湖河流周邊地表水EC變化范圍為9.88～1659 μS/cm，最大值出現(xiàn)在AP2，最小值在AP36，均值為1281.13 μS/cm，變異系數(shù)為0.37。EC值在湖面區(qū)域較低，而在河流入湖口及部分河流交叉點(diǎn)較高，南水北調(diào)來水也達(dá)1400 μS/cm以上。EC隨水流往北有輕微的增加趨勢。東側(cè)地表水中有幾個(gè)點(diǎn)EC值高于湖面，盡管水量較少，應(yīng)盡量減少高EC值水體進(jìn)入湖泊(圖3)。

圖3 東平湖EC值空間分布

4.3 DO值

東平湖湖面，DO變化范圍3.44～16.16 mg/L，最大值在DP12，最小值在DP27點(diǎn)位。均值為9.41 mg/L，變異系數(shù)為0.25。東平湖入湖河流周邊地表水，DO變化范圍為3.44～15.59 mg/L，最大值出現(xiàn)在AP2，最小值在水草點(diǎn)位，均值為8.59 mg/L，變異系數(shù)為0.34?？臻g分析圖顯示，東平湖湖面DO以西、南、中部地區(qū)較高，東、北部較低，與pH值趨勢相反，表明pH值有可能影響相關(guān)微生物的生長，造成DO的空間差異與之相聯(lián)系。在入湖河流方面，各條河之間差異較大，不存在較為明顯的趨勢，但在入湖口DO高值點(diǎn)位較多(圖4)。

圖4 東平湖DO空間分布

4.4 ORP值

東平湖湖面，ORP變化范圍為-736～182.4 mv, 最大值在水草點(diǎn)位，最小值在DP14.均值為-656.09 mv，變異系數(shù)為-0.12.東平湖入湖河流周邊地表水，DO變化范圍為-239～196 mv，最大值出現(xiàn)在AP37，最小值在AP12，均值為90.39 mv，變異系數(shù)為1.44?？臻g分析圖顯示，湖面ORP明顯低于湖外河流地表水，以南側(cè)、東側(cè)、北側(cè)河流較高，但河流不同點(diǎn)位間不具有較為明顯的大小變化趨勢(圖5)。

4.5 總氮

東平湖湖面，總氮變化范圍為0.35～1.2 mg/L，最大值在DP24，最小值在DP03。均值為0.66 mg/L 變異系數(shù)為0.29。東平湖入湖河流地表水，總氮變化范圍為0.15～56.57 mg/L，最大值在補(bǔ)4樣點(diǎn)，最小值在DP3上覆水處。均值為8.41 mg/L變異系數(shù)為1.40，不同樣點(diǎn)間變化差異較大(圖6)。

圖6 東平湖總氮空間分布

4.6 點(diǎn)位超標(biāo)情況

采樣期間，超標(biāo)點(diǎn)位百分比如表1所示。由表1可知，采樣期間均有個(gè)別點(diǎn)位總磷超標(biāo)，其中2015年10月超標(biāo)現(xiàn)象最為嚴(yán)重，超標(biāo)率為77%。其中29、30采樣點(diǎn)為東平湖和濟(jì)平引水渠口，RC1、RC2采樣點(diǎn)為大汶河入湖口，RC3采樣點(diǎn)為大汶河入湖口北部，RC4采樣點(diǎn)為濟(jì)平引水渠內(nèi)，RC5采樣點(diǎn)為東平湖出口(圖7、8)。

表1 東平湖總磷點(diǎn)位超標(biāo)情況

圖7 采樣點(diǎn)春季總磷年變化(標(biāo)準(zhǔn)為0.05 mg/L)

4.7 其他污染物

東平湖湖面，F(xiàn)e變化范圍為0.0012～0.0556 mg/L，最大值在DP12，最小值在DP19。均值為0.01 mg/L，變異系數(shù)為0.76；Mn變化范圍為0.0003～0.0485 mg/L，最大值在DP19，最小值在DP16。均值為0 mg/L 變異系數(shù)為2.51；Ni變化范圍為0～0.0019 mg/L，最大值在DP01，絕大多數(shù)樣點(diǎn)為0。均值為0 mg/L 變異系數(shù)為2.23。Zn變化范圍為0.0024～0.3282 mg/L，最大值在DP29，最小值在DP03。均值為0.03 mg/L 變異系數(shù)為1.68。東平湖入湖河流地表水，F(xiàn)e變化范圍為0.0013～1.6490 mg/L，最大值在AP81，最小值在AP34，均值為0.05 mg/L 變異系數(shù)為4.69。Mn變化范圍為0.0003～0.0485 mg/L，最大值在AP34，最小值在AP5-補(bǔ)2，均值為0.04 mg/L 變異系數(shù)為0.56。Ni變化范圍為0～0.0037 mg/L，最大值在AP36-3，最小值出現(xiàn)在絕大多數(shù)樣點(diǎn)，均值為0 mg/L 變異系數(shù)為2.23。Zn變化范圍為0.0003～0.2387 mg/L，最大值在AP81，最小值在AP34，均值為0.04 mg/L 變異系數(shù)為0.56。將東平湖面與東平湖周邊河流相比較，湖面Fe離子在近湖岸點(diǎn)位高于湖面中心區(qū)域，湖面Fe離子整體又明顯低于河流，因此推測，地表水在湖面Fe離子存在匯集作用，但中心區(qū)又一定的稀釋效應(yīng)；Mn離子在湖面的南、西、北側(cè)存在個(gè)別高值點(diǎn)，而沿線河流基本上處于相對低值范圍內(nèi)，兩者間的相互作用不顯著。Ni離子在東平湖流域整體較低，只有湖面西側(cè)的1個(gè)高點(diǎn)和距離湖岸大于20 km存在較高點(diǎn)位，而且表現(xiàn)出沿入湖方向降低的趨勢。Zn離子在湖面的北側(cè)最高，以河流入湖口附近直到進(jìn)入湖面10 km范圍內(nèi)，東側(cè)次之，而且大清河方向的Zn離子表現(xiàn)出沿河匯集的趨勢。

圖8 采樣點(diǎn)秋季總磷年變化

5 結(jié)論

在初步調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過對東平湖水樣進(jìn)行水質(zhì)檢測分析，基本了解東平湖水質(zhì)現(xiàn)狀，為保護(hù)東平湖提供較為完整、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料和依據(jù)，并為東平湖水體總體達(dá)標(biāo)提供管理依據(jù)。同時(shí)也應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求，對東平湖水質(zhì)變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，全面把控東平湖流域的水質(zhì)情況，全面改善東平湖流域內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量。