（环境工程专业论文）巢湖烔炀河水体污染特征分析及评价.pdf

巢湖炯炀河水体污染特征分析及评价 摘要 巢湖入湖河流是周边城市生活污水和农业面源污染物进入湖泊的主要通道。 炯炀河是受污染的入巢湖河流之一，研究炯炀河流水质及底泥污染状况对于追溯 污染源，实施入湖污染控制具有重要意义。 根据野外调查信息和实验室分析数据，对2 0 0 7 年夏季炯炀河水体和底泥分 别进行了分析评价，结论如下： 1 ) 从水体的理化性质来看，炯炀河水体呈弱酸性，营养物质含量丰富，有 利于水生生物的生长和繁殖。 2 ) 根据模糊综合评价结果，炯炀河上游污染较为严重，水质属于v 类；中 游各断面水质基本属于i i i 类；下游的入巢湖河口处，由于湖水顶托和泊船等因素 的影响，水质又有所下降，变为类。 3 ) 炯炀河表层底泥中各污染指标含量较深层底泥大，且垂向上自上而下呈 逐层减少的趋势，越往下越趋于平稳；而横向上由于农业面源污染的特性，沿河 各指标无明显变化趋势。 4 ) 主成分分析结果表明，当前炯炀河水质主要受氮盐、生物活动和离子属 性等污染因素的控制，其中氮是影响炯炀河水质恶化的主要因素；而炯炀河底泥 则主要受有机物、酸碱性以及再悬浮能力等因素控制。 5 ) 由底泥营养盐比值分析可知炯炀河底泥中的有机污染主要来自汇水区内 的农田，且底泥中磷的利用率很低；肥力评价显示，炯炀河底泥有机指数较大， 污染较严重。 在上述分析、评价的基础上，针对炯炀河水污染控制和水环境治理，提出了 控制外源及内源污染相应对策：控制外源污染的主要途径是降低生活污染和科学 使用农药及化肥；控制内源污染的措旌是环保疏浚工程综合整治，为避免二次污 染，笔者认为炯炀河疏浚底泥应采用堆肥农用的处理方法为宜。 关键字：水污染；底泥；模糊评价；主成分分析；炯炀河；巢湖 a ni n t e g r a t e da n a l y s i s & e v a l u a t i o no nt h ew a t e rp o l l u t i o n c h a r a c t e ro ft h et o n g y a n gr i v e ra tt h ec h a o h ul a k e a b s t r a c t t h ei n t o - l a k er i v e r sw e r et h em a i n w a y sf o r t h em u n i c i p a ls e w a g ea n d a g r i c u l t u r a lp o l l u t i o ne n t e r e di n t ot h ec h a o h ul a k e a r e s e a r c ho nt h ep o l l u t i o no ft h e i n t o l i k er i v e r s w a t e ra n ds e d i m e n t si sv e r yi m p o r t a n tt ot r a c eb a c kt h ep o l l u t i o n s o u r c e sa n dt oc o n t r o lp o l l u t a n t s t h ew a t e ra n ds e d i m e n tq u a l i t yo ft h et o n g y a n gr i v e r , o n eo ft h ei n t o - l a k e r i v e r so ft h ec h a o h ul a k e ，w a sa n a l y z e do nt h eb a s i so ft h ed a t at h a tc a m ef r o mt h e f i e l di n v e s t i g a t i o na n de x p e r i m e n t si nt h es u m m e ro f2 0 0 7 t h em a i nr e s u l t sa r ea s f o l l o w s ： 1 ) f r o ma n a l y s i so ft h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so ft h et o n g y a n gr i v e r s w a t e r,its h o w e dw e a ka c i d i ca n dc o n t a i n e dr i c hn u t r i e n ts oi tw a sb e n e f i c i a lf o r a q u a t i cp l a n t s g r o w i n g 2 1t h er e s u l to ft h ef u z z ya s s e s s m e n ts h o w e dt h a tt h ew a t e rq u a l i t yi nt h eu p p e r t o n g y a n gr i v e rw a ss u b j e c tt ot h ef i f t hg r a d e ，a n di nt h em i d d l eo ft h ef i v e r t ot h e t h i r dg r a d e b u ti nt h el o w e rp a r to ft h er i v e r , t h ew a t e rq u a l i t yw a sd e c r e a s e dt ot h e f o u r t hg r a d eb e c a u s eo ft h ee f f e c t e do ft h ec h a o h ul a k e 3 ) i nt h eu p p e rp a r to ft h et o n g y a n gr i v e r ss e d i m e n t ，t h ep o l l u t a n t s s h o w e d h i g h e rc o n t e n t sa n dg r e a t e rc h a n g e ，a n di tt e n d e dt ob es t a b l ei nt h el o w e r b u ta tt h e h o r 泣o n t a ld i r e c t i o n 也ep o l l u t a n t si n t h es e d i m e n th a dn or e m a r k a b l ec h a n g e sl a w 4 ) f r o mt h ep r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s ，t h em a i np o l l u t i o n f a c t o r si nt h e t o n g y a n gr i v e r sw a t e rb o d yc o n s i s t e do fn i t r i d e ，b i o l o g i c a la c t i v i t i e s a n di o n i c a t t r i b u t e a n dt h eb o t t o ms e d i m e n tw a sm a i n l yc o n t r o l l e db yt h eo r g a n i cc o m p o u n d s ， a c i db a s ep r o p e r t i e sa n dr es u s p e n s i o na b i l i t y 5 ) t h ea n a l y s i so ft h er a t i o n so fn u t r i e n t ss h o w e dt h a tt h eo r g a n i cp o l l u t a n t si nt h e t o n g y a n gr i v e r ，ss e d i m e n tw a s f r o mt h ef a r m l a n da r o u n d ，a n dt h eu t i l i t y o f p h o s p h o r u sw a sv e r yl o w f r o mt h ef e r t i l i t ya n a l y s i s ，i ts h o w e d ah i g h e ro r g a n i ci n d e x a n das e v e r ep o l l u t i o ni nt h es e d i m e n t o nt h eb a s i so ft h ea n a l y s i s & e v a l u a t i o na b o v e ，t h ea u t h o rf i n d st h a ta l lo ft h e e n d o g e n o u sa n de x o g e n o u sp o l l u t i o nm u s tb e c o n t r o l l e dt oi m p r o v et h ew a t e r e n v i r o n m e n to ft h et o n g y a n gri v e r ：1 ) t h em a i nm e t h o dt oc o n t r o lt h ee x o g e n o u s p o l l u t i o ni st od e c r e a s et h el i v i n gp o l l u t i o na n du s i n gp e s t i c i d e 、c h e m i c a lf e r t i l i z e ri n t h es c i e n t i f i cw a y ；2 ) d r e d g i n gi sp r o p o s e dt ot r e a tw i t ht h ee n d o g e n o u sp o l l u t i o no f t h er i v e r , a n dt h es l u d g ec o u l db eu s e df o ra g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o nt oa v o i ds e c o n d a r y p o l l u t i o n k e yw o r d s ：w a t e rp o l l u t i o n ；s e d i m e n t ；f u z z ya s s e s s m e n t ；p r i n c i p a lc o m p o n e n t s a n a l y s i s ；t o n g y a n gr i v e r ；c h a o h ul a k e 插图目录 图1 1 炯炀河地理位置3 图l 。2 本研究采用的技术路线8 图2 1 炯炀河采样点布置图1 0 图3 1 炯炀河上游景观。2 l 图3 2 炯炀河中游景观2 2 图3 3 炯炀河入巢湖河口景观2 2 图3 - 4 炯炀河各采样点p h 变化2 3 图3 5 炯炀河各采样点悬浮物浓度变化2 3 图3 - 6 炯炀河各采样点溶解氧变化一2 4 图3 7 炯炀河各采样点化学需氧量变化2 4 图3 8 炯炀河各采样点总氮浓度变化2 4 图3 - 9 炯炀河各采样点总磷浓度变化2 4 图5 1 炯炀河底泥中p h 的变化4 2 图5 2 炯炀河底泥中c o d 的变化4 2 图5 3 炯炀河底泥中氨氮的变化4 3 图5 4 炯炀河底泥中总氮的变化4 3 图5 5 炯炀河底泥中总磷的变化4 3 图5 - 6 炯炀河底泥中有机质的变化4 4 表格目录 表2 1 炯炀河水样中d o 测定结果一l l 表2 2 炯炀河水样中p h 测定结果1 1 表2 3 炯炀河水样中s s 测定结果li 表2 - 4 炯炀河水样中c o d c r 的测定结果1 3 表2 5 炯炀河水样中n h 4 + n 的测定结果14 表2 - 6 炯炀河水样中n 0 3 刊测定结果1 6 表2 7 炯炀河水样中t n 测定结果一1 8 表2 8 炯炀河水样中t p 的测定结果2 0 表3 1 炯炀河水质监测数据2 3 表3 2 地表水环境质量标准，2 7 表3 3 炯炀河水质指标的相关矩阵2 9 表3 - 4 炯炀河水质指标的因子负荷矩阵2 9 表3 5 炯炀河水质主成分分析统计结果。3 0 表4 1 炯炀河底泥中含水率的测定结果沁3 4 表4 - 2 炯炀河底泥中p h 的测定结果3 4 表4 3 炯炀河底泥中c o d 的测定结果3 5 表4 4 炯炀河底泥中n h 4 + _ n 的测定结果3 5 表4 5 炯炀河底泥中t n 的测定结果3 8 表4 6 炯炀河底泥中t p 的测定结果3 9 表4 7 炯炀河底泥中有机质的测定结果，4 0 表5 1 炯炀河底泥分析数据4 l 表5 2 炯炀河底泥指标的相关矩阵4 5 表5 3 炯炀河底泥指标的因子负荷矩阵4 5 表5 4 炯炀河底泥主成分分析统计结果4 6 表5 5 炯炀河底泥中营养盐比值。4 6 表5 6 底泥肥力的评价分级标准4 7 表5 7 炯炀河底泥中有机碳、有机氮含量和有机指数4 7 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得 佥胆王些太堂 或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 瞅， 学位论文作者签名：糯侈f 毛签字日期：她年6 月侈日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金魍王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授 权盒壁王些态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：尾修传 签字日期：汩留年【月s 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签 签字日 电话： 邮编： 致谢 在合肥工业大学学习已经接近3 年，在这三年的时问里得到了各位老师、 同学的关心和帮助。从他们那里不仅学习到了丰富的专业知识，还获得了宝贵 的人生感悟，丰富了自己的人生阅历。在即将毕业离开合肥工业大学之际，我 向所有关心和帮助我的老师和同学致以衷心的感谢。 首先感谢恩师洪天求教授。在近三年的硕士研究生学习阶段里，导师渊博 的知识、一丝不苟的敬业精神、严谨的治学态度、正直的品格时刻激励 和熏陶着我。三年来，导师不仅在学习和科研上给予了悉心指导，在生 活上也给了亲人般的关怀和帮助，更重要的是导师给了我信任和机会， 使我有机会提高自己的能力，丰富自己的社会经验。正是在导师的信任、 关怀和帮助下，我才能顺利完成学业。 李如忠老师、贾志海老师、陈天虎老师在论文选题、样品测试和论 文定稿等过程中给予了支持和帮助，在此表示诚挚的谢意! 黄明、张利伟、李郑、郑伟、张强、甘信华、黄本柱、颜存奎、王 伟等师兄师弟也提供了宝贵的支持和帮助，在此一并表示感谢。 把我最诚挚的谢意送给一直关心和支持我的家人，是他们的鼓励和 支持，促使我不断前进。 最后对本论文的评阅人和答辩委员们的帮助和指导表示衷心的感谢! 管佳佳 2 0 0 8 年6 月 1 1 引言 第一章绪论 水是人类赖以生存的的主要物质之，除供饮用外，更大量的是用于生活和 工农业生产。随着世界人口的增加及工农业生产的发展，用水量也在日益增加。 工业发达国家的用水量几乎是每十年翻番。我国属于贫水国家、人均占有量约 为2 5 2 k m 3 a ( 1 9 8 5 ) ，低于世界上多数国家。此外，人类在生产和生活活动过程中， 将大量工业废水、生活污水、农业回流水及其他废弃物未经处理直接排如水体， 造成江、河、湖、地下水等水源的污染，引起水质恶化，使水资源显得更加紧张， 亦使保护水资源显得更加重要【l j 。 自1 9 8 0 年以来，随着经济快速发展，全国工业和城市生活用水量由1 9 8 0 年的8 7 2 亿立方米增加到2 0 0 4 年的1 9 6 4 亿立方米。2 0 多年增加1 0 9 2 亿立方米。 而相应的污废水排放量由3 1 0 亿立方米增加到6 8 0 亿立方米，其中入河污水约 5 3 3 亿立方米【2 3 】。因此，江、河、湖泊水污染十分严重，已经成为新的人为的灾 害。现在北方城市郊区许多河流“有河皆污”，不少河流下游干枯。南方珠江三角 洲，长江三角洲和沿江河网圩区，内河水污染严重，不少地方形成水质型缺水， 守着河边而水不能饮用1 4 j 。 自2 0 世纪9 0 年代开始，特别是1 9 9 8 年以来的7 年间国家累计投入1 1 1 5 亿元治理水污染【5 1 ，使工业水污染防治取得较大进展，城市污水处理率逐步提高， 局部地区水环境质量有所改善。但总体上看，水环境恶化趋势尚未得到根本扭转， 水污染形势仍然严峻。江、河、湖泊水污染负荷早已超过其水环境容量【6 j 。污水 排放量仍在增长，七大江河水质继续在恶化，v 类和劣于v 类水所占比例仍很高。 水污染严重的河流依次为：海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江、珠江。其 中海河劣于v 类水质河段高达5 6 7 ，辽河达3 7 ，黄河达3 6 1 。长江干流超 过i i i 类水的断面已达3 8 ，比8 年前上升了2 0 5 。除西藏、青海外，7 5 的湖 泊富营养化问题突出【7 1 。现在工业水污染仍旧突出，仍是江河水污染的主要来源。 近年来水污染事故频繁，平均每年达1 0 0 0 起左右。不少老企业无钱治理，高污 染的乡镇企业仍大量存在，企业违法排污现象普遍。有6 1 5 的城市没有建成污 水处理厂，相当多的城市没有建立污水处理收费制度，污水收采管网建设滞后， 污水处理收费普遍过低，平均o 。4 9 元立方米，而保本需0 8 元立方米。已建成 的城市污水处理厂中，能正常运行的只占1 3 ，其他开开停停，还有1 3 不运行。 因此除特大城市外，许多城镇污水没有得到有效的处理学，j 。 城乡居民饮用水安全问题严重。地表饮用水源地不合格的约占2 5 ，其中淮 河、辽河、海河、黄河、西北诸河近一半水质不合格。华北平原地下水水源地， 有3 5 不合格【l o n j 。全国尚有3 亿多人饮用水不安全，其中约有1 9 亿人饮用水 有害物质含量超标，农村有6 3 0 0 万人饮用高氟水，2 0 0 多万人饮用高砷水，3 8 0 0 多万人饮用苦咸水，另外南方血吸虫疫区农村饮水也不够安全【1 2 】。 农村水环境是分布在农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土 壤水和地下水体的总称【1 3 】。有关部门的调查研究表明，近十几年来，由于水污 染的不断加重，农村水环境状况日益恶化，污染事故时有发生，不仅造成粮食减 产，还直接威胁着广大农民群众的身体健康。关注三农问题，农村水环境恶化问 题不容忽视【1 4 , 1 5 。 水、底质和水生生物组成了一个完整的水环境体系 1 6 l 。底质能记录给定水 环境的污染历史，反映难降解物质的积累情况，以及水体污染的潜在危险。底质 的性质对水质、水生生物有着明显的影响，是天然水是否被污染及污染程度的重 要标志。所以，底质样品的采集监测对整个水体的研究有着重要作用【l 7 - 1 9 。 为了准确、及时、全面的反映水体的环境现状及发展趋势，为水环境管理、 污染源控制、环境规划等提供科学依据，就必须对研究水体进行环境监测。 环境监测的目的具体可归纳为： ( 1 ) 根据环境质量标准，评价环境质量。 ( 2 ) 根据污染分布情况，追踪寻找污染源，为实现监督管理、控制污染 提供依据。 ( 3 ) 收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控 制、目标管理、预测预报环境质量提供数据。 ( 4 ) 为保护人类健康、保护环境、合理使用自然资源、制定环境法规、 标准、规划等服掣。 1 2 研究区概况 巢湖位于安徽省中部，处于长江、淮河两大河流之间，属长江中下游水系。 湖区面积7 6 0 k m 2 ，总容量4 8 1 】0 9m 3 ，最高达5 2 8 x 1 0 9m 3 。全湖东西长5 4 5 k m ， 南北长1 5 1 k m ，平均水深约2 4 m 2 。水域面积2 3 隶属于巢湖市，为安徽省境内 最大的湖泊，也是全国五大淡水湖之一。 2 图1 - 1 炯炀河地理位置刁意图 f i g l - 1 t h eg e o g r a p h i c a p o s i t i o no f t o n g y a n gr i v e ra tc h a o h ul a k e 巢湖流域地处江淮丘陵地区，全流域有3 3 条河流，分属7 条水系。炯炀河 是巢湖北岸、忠庙东侧的一条入湖河流，具体位置见图1 1 。炯炀河长约3 o k r a ， 宽约2 0 4 0 m ，平均水深约1 4 m 。炯炀河始于炯炀镇，流经6 个自然村，最后汇 入巢湖，是整个城镇和周边村庄的生活用水、渔业以及周围土地灌溉的主要水源 1 2 们，也是影响巢湖富营养化的入湖河流之一。 1 3 研究背景及意义 根据对我国1 3 0 多个湖泊近期调查资料分析表明【2 l 】，我国湖泊的主要环境 问题是严重富营养化。目前处于富营养状态下的湖泊有5 1 个，占调查总数的 3 9 ，占总面积的3 3 8 ，其中藻型湖泊富营养化问题突出，危害也很大。据我 国2 0 0 0 年水资源公报：在评价的2 4 个湖泊中，9 个湖泊水质符合或优于类水， 4 个湖泊部分水体受到污染，1 1 个湖泊水污染严重。国家重点治理的“三湖”情况 为：太湖、类水质断面占1 2 ，类水质断面占6 4 ，v 类水质断面占1 2 ， 劣于v 类水质断面占1 2 ；中营养水平的水域占太湖总面积的1 6 5 ，富营养水 平的占8 3 5 ，富营养程度比上年略有加重。 巢湖是我国著名的五大淡水湖泊之一，其主要出入河流有9 条，分别为合肥 市境内的南淝河、十五里河、派河、巢湖市境内的柘皋河、双桥河、兆河、白石 山河、裕溪河，六安市舒城县境内的杭埠河，其中杭埠河人湖水量最大，约占 6 0 左右。主要环湖河流中水质为v 类和劣v 类的河流有4 条，分别为南淝河、 3 十五里河、派河和双桥河，主要污染物为高锰酸盐指数和总磷。近年来，在人类 活动的影响下，巢湖生态环境发生了显著变化，特别是2 0 世纪5 0 年代以来，随 着工农业生产的发展和人口的猛增，给巢湖地区的自然环境带来巨大的生态压 力。上游水源地林木横遭砍伐和土地资源的掠夺性经营，引起大面积水土流失， 加速了湖盆的淤积；城市生活污水和工业废水的大量排放以及农业滥施化肥、农 药，使巢湖水体受到严重污染，出现人为富营养化：由于建闸和围垦，使巢湖水 生植物破坏殆尽；长期酷渔滥捕，使水产资源面临枯竭，渔获量逐年减少。由于 水污染和富营养化，巢湖水已不适宜饮用【2 2 2 5 】。 ( 1 ) 巢湖的环境问题主要表现以下几个方面： 森林植被破坏，水土流失严重 巢湖流域内森林植被遭到无休止的毁灭破坏，砍伐量超过生长量，森林资源 几乎桔竭，生态平衡系统严重破坏，j u 上毁林开荒，引起严重的水土流失，土壤 沙化，淤塞河道和湖盆，使巢湖变小变浅。 围湖造田，改变了水域的形态 巢湖围垦现象普遍，根据1 9 5 5 年与1 9 7 9 年两次卫星图片显示，至少围垦了 1 2k m 的湖面。围垦改变了局部水域形态，水面更趋狭窄，降低了湖泊调蓄功能， 在多水年份，宣泄不畅，造成洪涝灾害。同时所围之处大多是水草丛生、鱼虾产 卵的浅滩湖湾，影响了鱼类的繁殖生长。 水利工程改变了湖泊水文特征 流域内兴建有大、中、小型水库1 5 0 座，灌溉工程更是星罗棋布，灌溉面积 超过5 0 ，还有大型引江和防洪工程，以及控制巢湖的巢湖闸和控制裕溪河的裕 溪闸工程。尤其是闸坝工程，使巢湖从一个天然湖泊变为一个人工控制的湖泊， 湖泊水文状况发生了根本变化，主要表现在：( 1 ) 加剧了进出湖泊的水流流向变 化；( 2 ) 进出湖泊的水量比例改变；( 3 ) 湖泊水位的年变幅度小。 污染因素增多，降低了湖泊的环境质量 进入巢湖的污染物以工业废水和生活污水为主，每年超过1 8 亿t ，污水处 理率不高，大部分未经处理直接排入巢湖，造成水质污染。每年主要入湖污染物 总量中总氮为18 3 6 8 t ，总磷为1 0 5 0t 由于湖水污染，水生动植物逐年减少，鱼虾 产量下降。工业废水中有毒有害物质严重影响城市饮用水质量，危害大众身体健 康。南淝河工业废水是巢湖最大的污染源，河水发黑发臭，天然径流又小。南淝 河已成为合肥市的纳污河道。巢湖底泥中重金属元素铜、铅、锌、镉、铬、砷、 汞等均有检出，它主要来自城市工业废水以及地质结构中含大量石灰质母岩，经 风化而流入湖中沉积，它对巢湖水污染是一种潜在危险。 总氮总磷含量高，加速富营养化 巢湖水体中植物营养元素含量高，总氮总磷年平均浓度按照国际标准，已富 营养化。巢湖这两项指标在全国五大淡水湖中，总氮位屠第一，总磷位居第二。 4 由于巢湖氮磷浓度高，藻类异常增殖蓝藻数量成倍增加，标志水体富营养化日 趋严重的主要成因是： a 农田施用化肥，其氮磷流失入湖； b 水土流失的氮磷输入； c 未经处理的城市污水大量入湖； d 磷矿开采的磷流失输入； e 建闸使江湖水量交换减少，造成氮磷的积累； f 巢湖光热充足，有利藻类生长。 巢湖的富营养化和生态破坏的严重制约了该区的社会和经济发展，它引起了 国家和地方政府的极大关注从“六五”开始到“七五”，有关部门开始了巢湖水环 境问题的研究，获得了巢湖及其流域的生态环境、湖泊淤积、污染状况、富营养 化状况、陆源污染等方面的第一手资料，为巢湖的富营养化防治提供了强有力的 科学依据。 ( 2 ) 巢湖以往研究涉及到的问题 巢湖的富营养化研究大致分为三个阶段：第一阶段是初步调查阶段，主要指 “六五”期间，从1 9 8 2 1 9 8 5 年底，进行了巢湖水域环境生态评价与对策研究； 第二阶段是深入研究阶段，指“七五”期间，从1 9 8 6 1 9 9 0 年底，进行了巢湖富 营养化研究和工业污染源调查研究；第三阶段是应用研究阶段，指“八五” 和“九五”期间，从1 9 9 1 2 0 0 1 年底，围绕巢潮的富营养化防治，进一步开展了一 些管理调查与对策研究。以往的这些研究涉及到的问题主要包括： 巢湖流域自然和社会环境的调查 湖泊的富营养化是水体接纳过多的氮、磷等营养性物质使藻类和其它水生生 物过量繁殖，导致水体恶化的现象。巢湖的富营养化是在特定的自然和社会环境 下，主要由人类活动引起的。要了解富营养化的规律，必须首先了解流域的自然 和社会环境。因此，巢湖的整个研究过程都贯穿了对流域自然和社会环境的调查。 巢湖水域生态调查与评价 巢湖流域水污染源调查与评价 巢湖富营养化机理研究 要控制巢湖的富营养化，必须首先要掌握富营养化发生发展的规律，因而对 巢湖富营养化的机理研究被列入重点研究范围。 巢湖水质区划与容量研究 水质功能区划是环境管理工作的重要依据，而各功能区的环境容量是实行区 域总量控制的理论依据对巢湖进行水质功能区划与容量研究便于利用湖泊自身 的环境容量，因地制宜地制定各水域的环境保护措施。巢湖水质功能区划选择了 自然条件指标、水污染指标和目标指标三大指标体系作为区划的依据。 巢潮流域的非点源污染研究 5 巢湖流域生态环境现状调查研究 巢湖的内源污染控制研究 对湖泊的富营养化控制主要包括外源污染负荷的控制和内源污染负荷的控 制。许多研究证明仅靠流域的外源污染控制，由于湖泊内生物和底泥对n 、p 的 释放，湖泊的富营养化状况出现反复波动。因此，在湖泊管理上，需要加强对 湖泊的内源污染控制技术研究。 ( 3 ) 巢湖今后的研究方向 巢湖富营养化问题的出现虽然促使了一系列基础性研究的开展，取得的成果 已经或正在为巢湖富营养化的治理所应用。但己开展的研究随着时间的推移、社 会经济发展的新要求和科学研究的深入，水环境水生生态系统和流域社会经济结 构均发生了较大的变化，已经不能满足巢湖生态环境问题彻底根治的需要。因此， 针对巢湖的生态环境问题提出如下研究和治理课题： 巢湖湿地生态系统功能研究 开展巢湖湿地生态系统服务功能及其机制研究，利用巢湖湿地生态系统物质 和能量循环特征与分布规律，正确评估和认识巢湖及周边湿地生态系统在阴滞 氮、磷方面的重要作用与价值，探索巢湖退化湿地生态系统的整治与恢复措施， 对于遏制巢湖富营养化趋势，维持巢湖流域及安徽省生态安全具有重要意义。 生物操纵对巢湖富营养化控制的作用研究 生物操纵也称为食物网操纵、营养级联反应和下行影响等，是指通过对水生 生物群及其栖息地的系列调节，以增强其中的某些相互作用，促使浮游植物生 物量下降。这中方法的应用从渔业生产的角度出发，大规模在巢湖水生生态系统 中实施放养鲢鳙，其生态适宜度、生态密度、富营养化控制效应以及水生生态系 统的响应都需要进行深入的研究。 富营养化发生机制及防治措施研究 巢湖的富营养化发生过程与机制目前尚未完全明了。因此必须从巢湖富营养 化状态变化的条件、过程和因果机理及动态变化监测研究着手，加强富营养化发 生机制与控制对策研究，从机制上掌握巢湖富营养化的变化规律，从而为恢复巢 湖生态系统提供相应的参数和措施建议，为巢湖富营养化治理提供技术支持。 水生植被对巢湖富营养化恢复的作用与效果研究 研究表明【2 6 】，大型水生植物具有拦截外源营养、吸收营养化湖泊内源氮磷 的功能，某些植物的根茎能抑制底泥中营养物的释放。而在生长后期又能较方便 地去除，带走湖泊中过多的营养物，同时，一些植物对藻类，包括形成水华的微 囊藻有抑制作用。 巢湖富营养化控制决策支持系统开发研究 决策支持系统( d s s ) 是一个计算机支持系统，在数据和模型的支持下它能帮 助决策者解决那些信息不够、系统复杂的决策问题。为了减少决策失误，安徽省 6 环保局拟与德国不伦瑞克工业大学( b r a u n s c h 、牝i g ) 合作开发个甚至多个巢湖富 营养化控制整体决策支持系统模型( i d s s ) ，定性和定量地描述和评价巢湖流域的 社会经济和环境状况。 农业非点源污染控制技术研究 农业非点源污染是造成巢湖富营养化的主要原因之一。 巢湖是属于国家“三河三湖”重点水污染防治流域之一，从近期巢湖的水质监 测结果来看，巢湖仍然处于严重的富营养化状态，因此，治理和改善巢湖的污染 现状是一个长期而艰巨的工程【2 7 - 5 2 1 。 ( 5 ) 巢湖入湖河流的研究进展 入湖污染河流是湖泊污染物的重要来源，大部分点源与面源污染物通过入湖 河流进入湖泊。入湖河流污染物在受纳湖泊中的迁移转化是一个复杂的物理、化 学及生物化学过程。近年来，许多研究人员开始关注入湖河流刈巢湖富营养化的 影响，其中主要包括：孙世群【5 3 1 、纪岚【5 4 】、司友斌醐等人关于南淝河水环境方 面的研究；刘路 5 6 】、潘国林例等关于十五里河口湿地群落及沉积物方面的研究： 李慧等人关于巢湖派河的水污染研究；张强f 5 9 】5 9 1 、李郑【删、郑伟 6 1 1 等人关于巢 湖双桥河口湿地植被及沉积物的污染特征研究。这些研究人员关于巢湖诸多入湖 河流的研究都取得一定的研究成果，也为综合治理巢湖富营养化提供了一定的科 学依据。 1 4 研究内容及技术路线 炯炀河是巢湖诸多入湖河流中的一条，作为湖泊污染物来源之一，它在一定 程度上影响着巢湖的富营养化。为了解炯炀河的污染状况，改善河流水质，降低 巢湖富营养化负荷，本研究依托国家科技部重点基础研究前期预研项目“巢湖输 入型非点源污染的源解析及控制( 编号：2 0 0 3 c c c 0 0 4 0 0 ) ”和安徽省“十一五”科 技攻关计划重点项目“巢湖入湖河口湿地生态修复机理及关键技术研究与示范 ( 编号：0 7 0 1 0 3 0 2 1 6 5 ) ”，对炯炀河水体环境状况进行分析和评价。主要研究 内容包括：炯炀河水质和沉积物的样本采集及实验室分析，水质现状评价及主成 分分析，底质评价及主成分分析，水污染控制及底泥环保疏浚方案的制定等。 主要研究技术路线如图1 2 所示： 图1 2 本研究采用的技术路线 f i g l 一2 t h er e s e a r c hl i n eo ft h i sp a p e r 8 第二章水样采集及实验室分析 2 1 水质样品采集与保存 2 1 1 水质监测断面和采样点设置的原则 ( 1 ) 监测断面的设置原则 在水域的下列位置应设置监测断面： 有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游。 湖泊、水库、河口的重要入口和出口处。 饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大 水利设施所在地等功能区。 较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处；入海河流的河口处； 受潮汐影响的河段和严重水土流失区。 国际河流出入国境线的出入口处。 应尽可能与水文监测断面重合，并要求交通方便，有明显岸边标志。 监测水体的代表性位置。 ( 2 ) 采样点的确定 + 设置监测断面后，应根据水面的宽度确定断面上的采样垂线，根据采样垂线 的深度确定采样点位置和数目。对于江河水系的每个监测断面，当水面宽小于 5 0 m 时，只设一条中泓垂线；当水面宽5 0 - - - l o o m 时，在左右近岸有明显水流处 各设一条垂线：水面宽为1 0 0 1 0 0 0 m 时，设左中右三条垂线；水面大于1 5 0 0 m 时，至少要设置5 条等距离采样垂线；较宽的河口应酌情增加垂线数。 在一条垂线上，当水深小于或等于5 m 时，只在水面下0 3 o 5 处设置一个 采样点；水深5 - - l o m 时，在水面下0 3 o 5 处和河底以上约o 5 m 处各设置一 个采样点；水深l o - - - 5 0 m 时，设置3 个采样点，即水面下0 - 3 o 5 处一点，河 底以上约0 5 m 处一点，1 2 水深处一点；水深超过5 0 m 时，应酌情增加采样点 数1 6 2 删。 ( 3 ) 本研究涉及的水质监测和水样采集的设计 根据以上原则，在现场调研和资料分析的基础上，结合研究目的和研究内容， 综合确定了水质监测断面和采样点位置，确定在炯炀河上设置6 个监测断面，每 个监测断面设置一个采样点，具体分布情况如图2 1 所示。各个采样点均采3 次 样，采样时间分别为2 0 0 7 年7 月、8 月和9 月，采集到共计1 8 个水质样本。 9 炯炀镇 一 l 巢苹 图2 1 炯炀河水样采样点布置图 f i g2 - 1t h ep l a c e so fw a t e rs a m p l i n gp o i n t sa tt o n g y a n gr i v e r 2 1 2 水样的采集与保存 根据炯炀河污染源以及我国环境监测技术规范中对地面水和废水规定的 监测项目要求，确定本研究水质监测。主要指标包括温度( t ) 、p h 值、溶解氧 ( d o ) 、悬浮物( s s ) 、化学需氧量( c o d e r ) 、氨氮( n h 4 + - n ) 、硝酸盐氮( n 0 3 - n ) 、 总氮( t n ) 和总磷( t p ) 等。 采样期间，利用船只在河道上使用桶式采集器沉至水面下0 3 0 5 m 处采样。 为防止储存水样的容器可能吸附欲测组分，或者玷污水样，因此选择了性能稳定、 杂质含量低的材料制作容器。本研究中，根据监测指标的不同，利用2 种容器分 别存放水样。将测定化学需氧量、氨氮、硝酸盐氮、总氮以及总磷的水样装入硼 硅玻璃容器，并加入酸保护。将测定其他指标的水样装入聚乙烯容器中。为了保 证各指标监测结果的准确性，水样采集回来后，尽量在4 8 h 内测定。温度、p h 值和溶解氧则直接利用便携式溶氧仪在现场直接测。 2 2 水样中各指标的测定 主要水质监测指标包括：温度、p h 、溶解氧、悬浮物、化学需氧量、氨氮、 硝酸盐氮、总氮及总磷。这些指标的监测方法及监测结果如下。 2 2 1 温度、p h 和溶解氧的测定 利用仪器直接测定各采样点的d o 和p h 。同时，测得2 0 0 7 年夏季炯炀河平 均水温在3 0 0 c 左右。测定结果见表： 表2 1炯炀河水样中d o 测定结果c r a g l ) t a b l e2 1 m o n i t o r i n gr e s u l t so fd o i nt h ew a t e ro f t h et o n g y a n gr i v e r ( m g l ) 表2 2 炯炀河水样中p h 测定结果 t a b l e2 - 2 m o n i t o r i n gr e s u l t so fp hi nt h ew a t e ro f t h et o n g y a n gr i v e r 采样 时间 7 月 8 月 9 月 采样点 1 2 345 6 7 37 9 17 8 3 7 7 97 7 6 7 2 5 6 8 86 4 16 4 26 4 5 6 5 4 7 3 2 7 4 5 7 2 1 6 9 36 8 86 8 6 7 15 2 2 2 悬浮物的测定 ( 1 ) 测定方法 将中速定量滤纸在1 0 3 1 0 5 ( 3 烘至恒重。 剧烈振荡水样，迅速用量筒取1 0 0m l 水样，并使之全部通过滤纸，如悬 浮物质太少，可增加取样体积。 将滤纸及悬浮物在1 0 3 - - 1 0 5 ( 3 下至少烘lh ，放入干燥器内冷却3 0m i n ， 称量，并重复烘干，冷却，称量，直至恒重( 两次称量之差小于0 4r a g ) 。 计算公式为： s s ( m g l ) - - ( a b ) i o o o io o o v 式中a 一滤纸加残渣质量，g ；b 一滤纸质量，g ；v 一过滤水样体积，m l 。 ( 2 ) 测定结果 根据上述方法测得2 0 0 7 年夏季炯炀河水体中的s s ，结果见表2 3 。 表2 - 3 炯炀河水样中s s 测定结果( m g l ) t a b l e2 3 m o n i t o r i n gr e s u l t so f s si nt h ew a t e ro f t h et o n g y a n gr i v e r ( r a g l ) 采样 采样点 时间 l2 345 6 7 月3 5 2 43 53 32 8 3 3 8 月3 33 l 4 01 93 0 3 9 9 月2 73 2 3 53 62 9 3 1 2 2 3 化学需氧量的测定 ( 1 ) 测定方法：重铬酸钾标准法 原理 在水样中加入一定量的重铬酸钾和催化剂硫酸银，在强酸性介质中加热回流 一定时间，部分重铬酸钾被水样中可氧化物质还原，用硫酸亚铁铵滴定剩余的 重铬酸钾，根据消耗重铬酸钾的量计算c o d 的值。 仪器 5 0 0 m l 全玻璃回流装置；加热装置( 电炉) ；2 5 m l 或5 0 m l 酸式滴定管； 锥形瓶；移液管及容量瓶等。 试剂 重铬酸钾标准溶液( c l 6 k 2 c r 2 0 7 = 0 2 5 0 0 m o l l ) ，试亚铁灵指示液，硫酸亚铁 铵标准溶液【c ( n h 4 ) 2 f e ( s 0 4 ) 2 6 h 2 0 0 1m o l l 】。 测定步骤 标定：准确吸取1 0 0 0 m l 重铬酸钾标准溶液于5 0 0 m l 锥形瓶中，加水稀释至 1 1 0 m l 左右，缓慢加入3 0 m l 浓硫酸，摇匀冷却后，加入3 滴试亚铁灵指示液( 约 o 1 5 m 1 ) ，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终 点。 测定 水样中加入一定量的重铬酸钾和催化剂硫酸银，在强酸性介质中加热回流2 h 冷却后，用9 0 0 0 m l 水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。溶液再度冷却后，加3 滴试 亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液