硯山縣回龍水庫(kù)水質(zhì)pH值偏高原因分析及對(duì)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(cè)站，云南 文山 663099）

0 引言

文山州硯山縣回龍水庫(kù)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(jí)、農(nóng)業(yè)用水[2]。根據(jù)原國(guó)家環(huán)?？偩帧蛾P(guān)于開(kāi)展〈全國(guó)飲用水水源地環(huán)境保護(hù)規(guī)劃〉編制工作的通知》要求，文山州環(huán)境保護(hù)局2012年組織編制了《文山州城鎮(zhèn)集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分報(bào)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(hù)區(qū)劃分方案的批復(fù)》[3]批準(zhǔn)了水源保護(hù)區(qū)劃分方案，批準(zhǔn)的回龍水庫(kù)一級(jí)水域保護(hù)區(qū)面積為0.28 km2，一級(jí)陸域保護(hù)區(qū)面積為0.62 km2，二級(jí)陸域區(qū)面積5.94 km2；水環(huán)境功能類(lèi)別按《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[4]Ⅲ類(lèi)水保護(hù)。回龍水庫(kù)總庫(kù)容590萬(wàn)m3，調(diào)查監(jiān)測(cè)時(shí)庫(kù)容為140萬(wàn)m3左右。回龍水庫(kù)水系詳見(jiàn)圖1。

圖1 水系圖硯山縣回龍水庫(kù)水質(zhì)pH調(diào)查監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(cè)站針對(duì)2021年8月3日硯山回龍水庫(kù)監(jiān)測(cè)出現(xiàn)pH值9.12，超Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為劣Ⅴ類(lèi)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(cè)站共同到水庫(kù)及周邊進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測(cè)。經(jīng)匯總監(jiān)測(cè)結(jié)果，結(jié)合水庫(kù)周?chē)廴驹船F(xiàn)狀調(diào)查情況，對(duì)水庫(kù)藻類(lèi)和溶解氧與pH值關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，得出回龍水庫(kù)水質(zhì)pH值超標(biāo)的原因，提出了改善水質(zhì)的建議。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 水庫(kù)污染源調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)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(kù)周?chē)鸁o(wú)工業(yè)污染源，僅有回龍、回龍新寨、法龍、龍?zhí)墩?個(gè)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(jìn)入水庫(kù)，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(cè)點(diǎn)位布設(shè)

為了調(diào)查清楚水庫(kù)pH值偏高的范圍、程度及原因，調(diào)查監(jiān)測(cè)時(shí)除在水庫(kù)長(zhǎng)期固定的1個(gè)常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分表層、中層、深層3個(gè)層位設(shè)取樣斷面外，還增加布設(shè)了水庫(kù)中部分表層、中層、深層3個(gè)層位取樣斷面，靠法龍村一側(cè)庫(kù)尾和靠回龍村一側(cè)庫(kù)尾表層設(shè)取樣點(diǎn)位，以及進(jìn)入水庫(kù)支流路德水庫(kù)補(bǔ)水溝渠、水庫(kù)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(gè)點(diǎn)位12個(gè)層位（斷面）進(jìn)行取樣監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位詳見(jiàn)圖2。

圖2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖

1.3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為pH、水溫、溶解氧。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《GB 3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，即pH值Ⅰ～Ⅴ類(lèi)均為6～9，超出此范圍即評(píng)價(jià)為水質(zhì)為劣Ⅴ類(lèi)。

2 監(jiān)測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

從調(diào)查監(jiān)測(cè)結(jié)果可看出，回龍水庫(kù)4個(gè)點(diǎn)位的表層水pH值為9.21～9.41[5]，均超過(guò)Ⅰ～Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，為劣Ⅴ類(lèi)；不同水深的pH值監(jiān)測(cè)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(dá)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(dá)到5.4℃。對(duì)常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的表層水進(jìn)行了溶解氧測(cè)定，表層水26.6℃的飽和溶解氧理論值為8.04 mg/L，而監(jiān)測(cè)值為12.64 mg/L，即飽和度達(dá)到157%，表層水溶解氧處于超飽和狀態(tài)。入水庫(kù)各支流pH值為7.40～8.75，均達(dá)標(biāo)，其中pH值超過(guò)8的有路德水庫(kù)補(bǔ)給水和水庫(kù)西面溪流水，最高的是路德水庫(kù)補(bǔ)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(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表1、各支流pH值監(jiān)測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表2，不同水深的pH值和溫度變化情況見(jiàn)圖3。

圖3 水深與pH值、水溫變化趨勢(shì)圖

表1 回龍水庫(kù)中不同濃度pH監(jiān)測(cè)結(jié)果

表2 進(jìn)入回龍水庫(kù)各支流pH監(jiān)測(cè)結(jié)果

3 水庫(kù)表層水pH值偏高的原因分析

pH值是評(píng)價(jià)水質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)，清潔的水pH值接近中性，富營(yíng)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?qiáng)堿性。8月10日的調(diào)查監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，回龍水庫(kù)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位表層水pH值平均為9.32，呈強(qiáng)堿性，達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)水平。2002年9月5日，廣西玉林市蘇煙水庫(kù)也出現(xiàn)表層水pH值偏高（監(jiān)測(cè)值9.2[6]）、3 m以下深層水達(dá)標(biāo)的情況，并且表層水也是溶解氧過(guò)飽和。

3.1 藻類(lèi)光合作用對(duì)pH值的影響

水中溶解氧同樣是評(píng)價(jià)水質(zhì)的一個(gè)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(jìn)入水體外，主要還是來(lái)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(jī)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(cè)》[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(qiáng)光作用下，可超出4倍多飽和值。無(wú)機(jī)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(lèi)繁殖所需要的無(wú)機(jī)碳來(lái)自水中的二氧化碳（CO2）。無(wú)機(jī)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(lèi)進(jìn)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(lèi)光合作用強(qiáng)弱取決于光照條件、光照時(shí)間以及藻類(lèi)分布密度，因而在光照長(zhǎng)的夏季和秋季藻類(lèi)最旺盛，水中pH值變化尤為突出，回龍水庫(kù)8月10日調(diào)查監(jiān)測(cè)表層水溫達(dá)到26.6～28.0℃、pH值最高達(dá)到9.41。

3.2 溶解氧使pH值因正相關(guān)性偏高

表層藻類(lèi)可以獲得充足的陽(yáng)光進(jìn)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(lèi)使陽(yáng)光難以透進(jìn)到深層，藻類(lèi)減少，溶解氧也減少，而藻類(lèi)死亡之后，不斷向水體底部沉積。這些有機(jī)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(wú)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(shí)，水中氮、磷的增加又使表層藻類(lèi)獲得營(yíng)養(yǎng)源，使水中藻類(lèi)瘋長(zhǎng)，形成營(yíng)養(yǎng)化的惡性循環(huán)，惡化水體水質(zhì)。從而造成水庫(kù)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?，F(xiàn)象。

3.3 生活污染給藻類(lèi)繁殖提供了營(yíng)養(yǎng)

回龍水庫(kù)周?chē)?個(gè)村寨，雖然建有4套一體化污水處理設(shè)施對(duì)生活污水處理后再排入水庫(kù)，但從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解到，部分污水處理設(shè)施運(yùn)行不正常、生活污水未完全收集、村中無(wú)法收集的面源污染仍會(huì)被雨水沖刷直接進(jìn)入水庫(kù)。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(jìn)入水庫(kù)，但與生活飲用水源要求相比，仍然含有污染物，水庫(kù)周邊的生活污染物進(jìn)入水庫(kù)后為藻類(lèi)的繁殖提供了大量的營(yíng)養(yǎng)元素，藻類(lèi)的大量繁殖生長(zhǎng)使pH值升高。

3.4 支流補(bǔ)給水pH偏高原因分析

路德水庫(kù)補(bǔ)水溝渠pH值為8.75、濕地西面支流pH值為8.12，兩條支流補(bǔ)給水pH值均偏高。分析原因：一是路德水庫(kù)水質(zhì)pH值偏高，從2014年開(kāi)始每年每季度對(duì)路德水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)1次，至2021年三季度，共監(jiān)測(cè)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(shuō)明路德水庫(kù)補(bǔ)水溝渠pH值偏高是因?yàn)槁返滤畮?kù)水源pH偏高的原因；二是濕地西面支流周?chē)吧嫌未逭途幼〈迕褫^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(lèi)繁殖營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。為了減少排入水庫(kù)的生活污染物，建議：一是盡量收集水庫(kù)周?chē)逭纳钗鬯_保污水進(jìn)入一體化污水處理設(shè)施處理，對(duì)村中的污水收集管網(wǎng)進(jìn)行梳理，發(fā)現(xiàn)破損的要及時(shí)修復(fù)，未收集的污水要增加收集管網(wǎng)收集；二是加強(qiáng)對(duì)一體化污水處理設(shè)施的維護(hù)管理，確保一體化污水處理設(shè)施正常運(yùn)行并有效處理生活污水；三是加強(qiáng)對(duì)濕地的管理，按設(shè)計(jì)要求搭配種植植物種類(lèi)，確保濕地發(fā)揮進(jìn)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(duì)村內(nèi)低凹處遺留的污水、污物物進(jìn)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(jìn)入水庫(kù)；五是加強(qiáng)宣傳教育，提高水庫(kù)周邊村民保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，減少排污。

（2）控制水庫(kù)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(kù)徑流區(qū)特別是靠近水庫(kù)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(cè)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(jìn)入水庫(kù)。

（3）控制水庫(kù)內(nèi)源污染，減少營(yíng)養(yǎng)鹽釋放。建議請(qǐng)專(zhuān)家論證，在對(duì)供水水質(zhì)不造成影響的前提下，為了減少水庫(kù)底泥營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放，可考慮疏浚水庫(kù)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(yú)類(lèi)，減少藻類(lèi)繁殖。建議請(qǐng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)專(zhuān)家研判，為了減少表層水的藻類(lèi)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(yú)類(lèi)，減少食浮游動(dòng)物或食底棲動(dòng)物的魚(yú)類(lèi)，保證有充分的浮游動(dòng)物來(lái)控制藻類(lèi)生長(zhǎng)，以達(dá)到消耗水庫(kù)內(nèi)有機(jī)物降低水體富營(yíng)養(yǎng)化的目的。

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

（6）慎重研判，采取措施降低水庫(kù)表層水pH值。經(jīng)相關(guān)資料介紹，水體中pH值過(guò)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(duì)pH過(guò)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(shí)測(cè)定水體的pH值。此措施要請(qǐng)專(zhuān)家充分論證，在確保安全的前提下才能實(shí)施。