硯山縣回龍水庫水質(zhì)pH值偏高原因分析及對策措施探討

黃功躍

（云南省生態(tài)環(huán)境廳駐文山州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，云南 文山 663099）

0 引言

文山州硯山縣回龍水庫屬于珠江流域，位于硯山縣域西南面，距硯山縣城3 km的江那鎮(zhèn)回龍村旁，地理位置東經(jīng)104°18′50″、北緯23°36′01″[1]，是硯山縣城的集中式飲用水源地，水環(huán)境功能為飲用二級、農(nóng)業(yè)用水[2]。根據(jù)原國家環(huán)?？偩帧蛾P(guān)于開展〈全國飲用水水源地環(huán)境保護規(guī)劃〉編制工作的通知》要求，文山州環(huán)境保護局2012年組織編制了《文山州城鎮(zhèn)集中式飲用水水源保護區(qū)劃分報告》，《文山州人民政府關(guān)于全州城鎮(zhèn)集中式飲用水源保護區(qū)劃分方案的批復(fù)》[3]批準(zhǔn)了水源保護區(qū)劃分方案，批準(zhǔn)的回龍水庫一級水域保護區(qū)面積為0.28 km2，一級陸域保護區(qū)面積為0.62 km2，二級陸域區(qū)面積5.94 km2；水環(huán)境功能類別按《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[4]Ⅲ類水保護。回龍水庫總庫容590萬m3，調(diào)查監(jiān)測時庫容為140萬m3左右?；佚埶畮焖翟斠妶D1。

圖1 水系圖硯山縣回龍水庫水質(zhì)pH調(diào)查監(jiān)測點位布設(shè)示意圖

云南省生態(tài)環(huán)境廳駐文山州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站針對2021年8月3日硯山回龍水庫監(jiān)測出現(xiàn)pH值9.12，超Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為劣Ⅴ類水情況，于2021年8月10日組織技術(shù)人員與文山州生態(tài)環(huán)境局硯山分局監(jiān)測站共同到水庫及周邊進行調(diào)查監(jiān)測。經(jīng)匯總監(jiān)測結(jié)果，結(jié)合水庫周圍污染源現(xiàn)狀調(diào)查情況，對水庫藻類和溶解氧與pH值關(guān)聯(lián)性進行分析，得出回龍水庫水質(zhì)pH值超標(biāo)的原因，提出了改善水質(zhì)的建議。

1 實驗部分

1.1 水庫污染源調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查并向文山州生態(tài)環(huán)境局硯山分局了解，回龍水庫周圍無工業(yè)污染源，僅有回龍、回龍新寨、法龍、龍?zhí)墩?個村寨的生活污水經(jīng)收集后分別由4套一體化污水處理設(shè)施處理后進入水庫，以及徑流區(qū)農(nóng)業(yè)種植施用的化肥、農(nóng)藥造成的面源污染。

1.2 監(jiān)測點位布設(shè)

為了調(diào)查清楚水庫pH值偏高的范圍、程度及原因，調(diào)查監(jiān)測時除在水庫長期固定的1個常規(guī)監(jiān)測點位分表層、中層、深層3個層位設(shè)取樣斷面外，還增加布設(shè)了水庫中部分表層、中層、深層3個層位取樣斷面，靠法龍村一側(cè)庫尾和靠回龍村一側(cè)庫尾表層設(shè)取樣點位，以及進入水庫支流路德水庫補水溝渠、水庫西面溪流、濕地入水口、80 t/d污水處理設(shè)施出水口、回龍新寨地下龍?zhí)冻鏊?、濕地下游河段、濕地西面支流?0個點位12個層位（斷面）進行取樣監(jiān)測。監(jiān)測點位詳見圖2。

圖2 監(jiān)測點位示意圖

1.3 監(jiān)測項目及評價標(biāo)準(zhǔn)

監(jiān)測項目為pH、水溫、溶解氧。

評價標(biāo)準(zhǔn)采用《GB 3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，即pH值Ⅰ～Ⅴ類均為6～9，超出此范圍即評價為水質(zhì)為劣Ⅴ類。

2 監(jiān)測結(jié)果及評價

從調(diào)查監(jiān)測結(jié)果可看出，回龍水庫4個點位的表層水pH值為9.21～9.41[5]，均超過Ⅰ～Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，為劣Ⅴ類；不同水深的pH值監(jiān)測結(jié)果反映出，pH值隨水深的增加而降低，至約3 m以下可以達標(biāo)；水溫也是隨水深的增加而降低，表層水與水深10 m處的溫差達到5.4℃。對常規(guī)監(jiān)測點位的表層水進行了溶解氧測定，表層水26.6℃的飽和溶解氧理論值為8.04 mg/L，而監(jiān)測值為12.64 mg/L，即飽和度達到157%，表層水溶解氧處于超飽和狀態(tài)。入水庫各支流pH值為7.40～8.75，均達標(biāo)，其中pH值超過8的有路德水庫補給水和水庫西面溪流水，最高的是路德水庫補給水為8.75，已接近標(biāo)準(zhǔn)限值。不同深度水的pH值監(jiān)測結(jié)果詳見表1、各支流pH值監(jiān)測結(jié)果詳見表2，不同水深的pH值和溫度變化情況見圖3。

圖3 水深與pH值、水溫變化趨勢圖

表1 回龍水庫中不同濃度pH監(jiān)測結(jié)果

表2 進入回龍水庫各支流pH監(jiān)測結(jié)果

3 水庫表層水pH值偏高的原因分析

pH值是評價水質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)，清潔的水pH值接近中性，富營養(yǎng)化水域水質(zhì)pH值一般為中性到弱堿性，夏季在表層可變?yōu)閺妷A性。8月10日的調(diào)查監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，回龍水庫4個監(jiān)測點位表層水pH值平均為9.32，呈強堿性，達到富營養(yǎng)水平。2002年9月5日，廣西玉林市蘇煙水庫也出現(xiàn)表層水pH值偏高（監(jiān)測值9.2[6]）、3 m以下深層水達標(biāo)的情況，并且表層水也是溶解氧過飽和。

3.1 藻類光合作用對pH值的影響

水中溶解氧同樣是評價水質(zhì)的一個重要指標(biāo)。據(jù)資料介紹，水中溶解氧除了曝氣作用從大氣中進入水體外，主要還是來自水生植物的光合作用，在光能作用下，水中植物光合作用所釋放出的二氧化碳形成有機物，電離出氫氧根，釋放出氧，溶解氧的增加與pH值的升高兩者成正相關(guān)。

在卡洋 困霍夫編著的《城市排水手冊》[7]中提到，由于植物光合作用，水中溶解氧可超出其飽和度，在強光作用下，可超出4倍多飽和值。無機碳是綠色植物光合作用合成碳水化合物的基礎(chǔ)物質(zhì)，水生藻類繁殖所需要的無機碳來自水中的二氧化碳（CO2）。無機碳在水中是以二氧化碳（CO2）、碳酸氫根（HCO3-）、碳酸根離子（CO3

2-）的形式存在，三者之間的化合態(tài)按一定的比例保持著平衡，這種平衡控制著水體的pH值。由于藻類進行光合作用消耗大量的二氧化碳，導(dǎo)致水中的碳酸鹽平衡被破壞，堿度下降，pH值升高。藻類光合作用強弱取決于光照條件、光照時間以及藻類分布密度，因而在光照長的夏季和秋季藻類最旺盛，水中pH值變化尤為突出，回龍水庫8月10日調(diào)查監(jiān)測表層水溫達到26.6～28.0℃、pH值最高達到9.41。

3.2 溶解氧使pH值因正相關(guān)性偏高

表層藻類可以獲得充足的陽光進行光合作用而釋放氧氣。深層水則不同，表層分布的大量藻類使陽光難以透進到深層，藻類減少，溶解氧也減少，而藻類死亡之后，不斷向水體底部沉積。這些有機體腐化分解要消耗氧，生成二氧化碳，蛋白質(zhì)、氨氮使氮、磷等元素重新向水體釋放，水體底部呈缺氧或無氧狀態(tài)，厭氧生物大量繁殖形成還原化學(xué)環(huán)境，使大量氨、磷及二氧化碳等溶于水中，造成水體水質(zhì)惡化；同時，水中氮、磷的增加又使表層藻類獲得營養(yǎng)源，使水中藻類瘋長，形成營養(yǎng)化的惡性循環(huán)，惡化水體水質(zhì)。從而造成水庫表層溶解氧、pH值正相關(guān)的超飽和及偏高，而深層逐漸恢復(fù)正常現(xiàn)象。

3.3 生活污染給藻類繁殖提供了營養(yǎng)

回龍水庫周圍有4個村寨，雖然建有4套一體化污水處理設(shè)施對生活污水處理后再排入水庫，但從現(xiàn)場調(diào)查了解到，部分污水處理設(shè)施運行不正常、生活污水未完全收集、村中無法收集的面源污染仍會被雨水沖刷直接進入水庫。大部分生活污水雖然經(jīng)一體化污水處理設(shè)施處理再經(jīng)濕地處理后才進入水庫，但與生活飲用水源要求相比，仍然含有污染物，水庫周邊的生活污染物進入水庫后為藻類的繁殖提供了大量的營養(yǎng)元素，藻類的大量繁殖生長使pH值升高。

3.4 支流補給水pH偏高原因分析

路德水庫補水溝渠pH值為8.75、濕地西面支流pH值為8.12，兩條支流補給水pH值均偏高。分析原因：一是路德水庫水質(zhì)pH值偏高，從2014年開始每年每季度對路德水庫水質(zhì)監(jiān)測1次，至2021年三季度，共監(jiān)測30次，pH值范圍在7.56～8.90，其中＞8的有27次（＞8.5的有23次），說明路德水庫補水溝渠pH值偏高是因為路德水庫水源pH偏高的原因；二是濕地西面支流周圍及上游村寨和居住村民較多，pH值偏高與生活污染流入有關(guān)。

4 改善水質(zhì)的建議

（1）控制生活污染排入量，減少藻類繁殖營養(yǎng)物質(zhì)。為了減少排入水庫的生活污染物，建議：一是盡量收集水庫周圍村寨的生活污水，確保污水進入一體化污水處理設(shè)施處理，對村中的污水收集管網(wǎng)進行梳理，發(fā)現(xiàn)破損的要及時修復(fù)，未收集的污水要增加收集管網(wǎng)收集；二是加強對一體化污水處理設(shè)施的維護管理，確保一體化污水處理設(shè)施正常運行并有效處理生活污水；三是加強對濕地的管理，按設(shè)計要求搭配種植植物種類，確保濕地發(fā)揮進一步降低污染物的作用；四是減少村內(nèi)散排污染，畜禽要廄關(guān)并收集糞便污水，對村內(nèi)低凹處遺留的污水、污物物進行清理，避免室外排放糞便及低凹處的污水污物被雨水沖刷直接進入水庫；五是加強宣傳教育，提高水庫周邊村民保護環(huán)境的意識，養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，減少排污。

（2）控制水庫徑流區(qū)農(nóng)業(yè)種植化肥和農(nóng)藥施用量，減少面源污染。水庫徑流區(qū)特別是靠近水庫的農(nóng)業(yè)種植，要控制和減少化肥和農(nóng)藥施用量，推廣測土配方施肥技術(shù)，減少尿素、碳胺等化肥使用量，禁止使用高毒高殘留農(nóng)藥，逐步退耕還林，減少施用的化肥農(nóng)藥被雨水沖刷進入水庫。

（3）控制水庫內(nèi)源污染，減少營養(yǎng)鹽釋放。建議請專家論證，在對供水水質(zhì)不造成影響的前提下，為了減少水庫底泥營養(yǎng)鹽的釋放，可考慮疏浚水庫底泥，以去除沉積物中所含的污染物，清除污染水體的內(nèi)源。

（4）控制放養(yǎng)魚類，減少藻類繁殖。建議請相關(guān)專業(yè)專家研判，為了減少表層水的藻類繁殖，可考慮生態(tài)水產(chǎn)養(yǎng)殖，放養(yǎng)以浮游植物為食的魚類，減少食浮游動物或食底棲動物的魚類，保證有充分的浮游動物來控制藻類生長，以達到消耗水庫內(nèi)有機物降低水體富營養(yǎng)化的目的。

（5）進一步調(diào)查支流補給水pH值偏高的原因。關(guān)注路德水庫補給水和濕地西面支流水質(zhì)情況，調(diào)查路德水庫和濕地西面支流補給水pH值偏高的原因，采取針對性的措施降低pH值。

（6）慎重研判，采取措施降低水庫表層水pH值。經(jīng)相關(guān)資料介紹，水體中pH值過高，可采用的措施：一是用滑石粉（主要成分硅酸鎂）調(diào)節(jié)，用量為1 hm20.067～0.133 kg（每畝1～2 kg）。通?；垡?.5～2.5 g/m3全池潑灑，可使水體pH降低0.5～1；二是1 hm20.033～0.067 kg（每畝用0.5～1 kg）明礬，全池潑灑；三是對pH過高或升幅太快的水體也可用醋酸或稀鹽酸潑灑，少量多次潑灑后，及時測定水體的pH值。此措施要請專家充分論證，在確保安全的前提下才能實施。