釜溪河水质分析及污染状况研究文献综述.doc

釜溪河水质分析及污染状况研究文献综述苏冰堰（四川理工学院材料与化学工程学院 四川自贡 643000）摘 要：釜溪河作为自贡的“母亲河”，近年来，其水质日趋恶化，这严重制约着自贡经济和社会的发展，同时也严重威胁着人们的健康。本文对釜溪河城区段水质状况、污染源和污染物特征进行了研究。根据多年水质监测资料，本文选取DO、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷、COD作为监测项目。据近两个月的监测结果，采用单因子指数评价方法，对釜溪河水质现状进行评价。结果表明，釜溪河城区段不同断面污染程度不同，河流整体水质成劣类，各监测断面氮磷均明显超标，水质表现富营养化，水污染较为严重。据此，提出了釜溪河流水质控制的方案措施，为有效改善釜溪河流水质，加强管理提供了科学依据。关键词：釜溪河；水质分析；污染评价1 引言釜溪河是沱江七大支流中支流最长、流域面积最大、人口最多、经济基础最好的一级支流。河长约190公里，流域面积达3472平方公里，流经威远县和自贡市，最后汇入沱江。釜溪河流经自贡市区的自流井区、贡井区和大安区，市区外流经沿滩区、荣县、仙市镇和瓦市等，共10个街道办事处和74个乡镇，占全市幅员面积的79.8%。随着经济迅速发展，城市急剧扩大，人口快速膨胀，水资源的供需矛盾越来越突出，供水设施和供水水源已经远远不能满足人们生活生产的需求。而城镇生活污水和工业排放废水的水量也在逐渐增加，造成地区间争水、城镇争水、工农业争水、超采地下水和挤占生态用水等问题。而目前，釜溪河水质污染已表现为富营养化，且日益严重，浮萍、藻类疯长，绵延几十里1，河水污染越来越严重，部分河段水质己达劣类。水资源短缺和污染将严重制约着经济和社会的发展，对人类的生存和健康也将构成严重的威胁。因此，釜溪河流域水质的分析研究，既对我们了解釜溪河水质现状、污染状况有着极其重要的意义，同时也对其综合治理和该河的水环境长远规划有一定的指导意义。2 釜溪河流域基本情况（1）釜溪河水环境水是一种特殊的资源，支撑着所有的生命。它既是基础性资源，也是战略性资源，又是国民经济的命脉。我国是一个水资源相当匮乏的国家，虽然我国水资源总量2.8万亿m3，位居世界第四，但我国人口众多，人均占有水资源量仅相当于世界均值的1/4，是13个贫水国家之一。不仅如此，由于我国的气候属于季风气候，水资源时空分布极度不均匀。在时间分布上，年内降雨分配不均，经常导致旱情水灾等灾难性水环境问题；在空间分布上，南北相差悬殊，长江及其以北地区的流域面积占全国总面积的63.5%，却只拥有全国19.1%的水资源总量。这种情况就决定了干旱缺水成为北方地区的主要自然灾害。自贡市地处四川盆地南部的中浅丘地带，是四川以化工、化工机械为主的工业城市，城市区域面积1437平方公里。自贡市属全国50个严重缺水城市之一，水资源总量为18.42亿立方米，其中地下水总量为2.11亿立方米，人均资源拥有量585立方米，耕地亩平均868立方米，分别仅为全省平均的18.84%和23.5%，水资源短缺严重制约着自贡社会经济的快速发展，没有足够的环境用水，每年缺少环境用水5000万立方米2。釜溪河是穿越自贡城市中心区的唯一河流，一直在接纳自贡市的工业废水和生活污水。但随着工业、农业生产的发展，废水与污水量迅速增加，加上农业耕地上形成农药化肥污染的农业径流，随同大量的、无序的污水直接排入河道。由于釜溪河自贡市城区段在常年多数时间内流量较小、丰水期较短，使得该河段自净能力非常有限，至使河水受到不同程度的污染。而且在河水流动的过程中，由于其对地下水的入渗补给，也使地下水、尤其使旁河城市地下水水源地受到污染。釜溪河是沱江的一级支流，也是穿越自贡城市中心区的唯一河流，由西源旭水河（长118km）和北源威远河（长123km）在境内的双河口处汇成干流，下游有长滩河和镇溪河汇入，在富顺李家湾汇入沱江，从旭水河源头算起，釜溪河在自贡境内长190km，干流长73.2km。河道迂回曲折，弯曲系数2.21，平均比降0.27。据自贡水文站资料，釜溪河多年平均天然流量42.25m3/s，实测流量19.26m3/s，平均年径流量为5.88亿立方米，径流时空分布不均，58%的径流量分配在7、8两月，而长达半年的枯水期径流量仅占全年的8%左右。流域总面积3490平方公里3。旭水河是釜溪河重要的一级支流，在自流井区城区上游双河口汇入釜溪河，全长118公里，径流量12.83立方米/秒，流域面积1022平方公里。它担负着自贡市水源调节、工业用水、农业用水、场镇生活用水及环境用水的重要功能，上游双溪水库是自贡市重要饮用水水源地，承担自贡市40%的用水量。威远河是釜溪河的另一重要支流，全长123公里，流域面积969平方公里，自贡境内长度为22公里，流域面积为85平方公里。上游长葫水库是自贡市和威远县的主要饮用水源，自贡市60%的用水来自长葫水库。（2）釜溪河流域污染现状自贡市是四川以化工、化工机械为主的工业城市。釜溪河一直在接纳自贡市的工业废水和生活污水。随着工业、农业生产的发展，废水与污水量迅速增加，加上农业耕地上形成农药化肥污染的农业径流，随同大量的、无序的污水直接排入河道，多年以来釜溪河流域水环境污染严重。据环境统计数据，2010年釜溪河流域工业、城镇和农村人口生活、规模化畜禽养殖、散户畜禽养殖及面源污染，共产生COD64131.25吨，其中城镇人口生活污染源、农业面源、工业污染源、规模化畜禽养殖污染源和农业人口生活源分别占总量的40.4%、25.0%、3.5%、6.9%和23.2%；氨氮产生量为8073.59吨，其中城镇人口生活污染源、农业面源、工业污染源和农业人口生活污染源产生量分别占总量的35.3%、39.7%、2.2%、2.7%和18.5%4。根据2010年自贡市环保局对水质监测的结果显示5，旭水河流域主要受到沿河城镇生活废水的影响，溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、化学需氧量超标严重；威远河受到上游威远县城镇生活废水和工业废水的影响，溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、石油类、氟化物、化学需氧量严重超标，水质污染仍相当严重，未得到有效改善；釜溪河城区段因旭水河流域和威远河流域的影响，以及城区生活以及工业污水的汇入，超标因子主要为溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、氟化物、化学需氧量严重超标，但釜溪河干流双河口、碳研所、和入沱把口处断面水质达标率呈逐年好转趋势，水质污染得到一定的控制。总体来看，较以前釜溪河水质有所好转，但水质仍未劣类6。3 实验方案（1）实验方案确定通过收集整理分析釜溪河流域水质分析相关资料制定实验方案。首先根据釜溪河流域环境现状，确定水质监测断面为威远河出口断面、旭水河出口断面、双河口断面、沙湾断面、碳研所断面；根据地表水和污水监测技术规范规定的测定项目，结合2010年自贡市环保局对釜溪河水质监测的结果，选择近年对水质污染较严重的COD、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮五项污染物作为水质指标进行监测；再结合本校实验室的具体条件在各断面分别采样，选用实验室化学分析方法7,8进行各指标含量测定，监测项目及分析方法均采用国家标准监测分析法；根据水质监测结果采用单项指数法进行计算9,10对并对釜溪河流域水质进行评价；再针对水质监测和评价结果进行该流域污染状况分析研究，并提出相应治理措施。 （2）水质指标选择根据自贡市环保局对水质监测的结果显示，旭水河流域荣县起水站至长土段主要受到沿河城镇生活废水的影响，溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、化学需氧量超标严重，长土至雷公滩河段，由于贡井区城镇生活及工业的影响，开始出现油类超标，旭水河流域水质污染未得到改善，各断面水质达标率有所下降；威远河受到上游威远县城镇生活废水和工业废水的影响，溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、石油类、氟化物、化学需氧量严重超标，水质污染仍相当严重，未得到有效改善；釜溪河城区段因旭水河流域和威远河流域的影响，以及城区生活以及工业污水的汇入，超标因子主要为溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、氟化物、化学需氧量严重超标，但釜溪河干流双河口、碳研所、和入沱把口处断面水质达标率呈逐年好转趋势，水质污染得到一定的控制。从总体来看釜溪河流域水质进来逐步呈好转趋势。因此，结合本校论文实验条件选取COD、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮五项指标作为本次实验水质指标11。（3）监测断面设置本次实验主要针对釜溪河城区段的水质情况进行分析测定，监测断面的设定结合河流流经区域城市环境和实验条件要求而确定。根据釜溪河流域水环境功能区12的水文、水力特征参数的特点和实验要求设置五个监测断面13,14，具体情况见表2-1。表2-1 釜溪河采样点设置河流名称断面名称编号断面性质釜溪河支流威远河出口断面1背景断面旭水河出口断面2背景断面釜溪河干流双河口（国控）3支流（旭水河和威远河）汇入断面起始断面沙湾（市控）4城市景观水质监控断面污水控制断面炭黑工业研究设计院（国控）5自贡城区段水质控制断面干流背景控制断面（3）水样采集与保存水样采集方法和样品储藏严格按照地表水和污水检测技术规划6（HJ/T9122002）执行。根据釜溪河河流特点，水样采集瞬时水样。在采样点河流中心位置水流平稳处，将塑料桶置于水面下0.5m处，桶口迎对水流方向使水充满容器取出密封好，贴好标签放入车内，平稳运回实验室。本实验水样采取冷藏的方法，将水样放置于冰箱中，设置温度4。此方法因不加化学制剂，对以后的测定无影响。4 实验项目及方法本次试验对釜溪河流域5个断面水质中COD、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮的含量进行检测。结合实验室的测定条件和数据要求，选择合适的方法进行含量测定15。各指标所选实验方法见表1-1所示。表1-1 实验方法实验名称实验方法化学需氧量重铬酸钾法高锰酸钾指数酸性法氨氮纳氏试剂光度法总磷过硫酸钾消解 钼锑抗分光光度法总氮过硫酸钾氧化 紫外分光光度法（1）溶液配制COD测定：硫酸-硫酸银溶液：称取5g硫酸银加入到500ml浓硫酸中，放置12d，不时摇动使其溶解。重铬酸钾标准溶液（浓度0.2500mol/L）配制：称取预先在120烘干2h的基准或K2Cr2O7(GR)12.258g溶于水中，移入1000mL容量瓶，稀释至标线，摇匀。硫酸亚铁按标准溶液（约0.1mol/L）：称取39.5g硫酸亚铁按溶于水中，边搅拌边慢慢加入20mL浓硫酸，冷却后移入1000mL容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀。临用前用重铬酸钾标准溶液标定。试亚铁灵指示液：称取1.485g邻菲罗琳，0.695g硫酸亚铁(FeSO47H2O)溶于水，稀释至100mL，储存于棕色瓶中。高锰酸盐指数测定：高锰酸钾储备液（0.1000mol/L）：取3.2g高锰酸钾溶于1.2L蒸馏水中、加热煮沸1h，放置35天，用G-3比例砂芯漏斗过滤后保存于棕色瓶中。临用前用草酸钠标准储液标定。高锰酸钾使用液（0.0100mol/L）：取100mL上述溶液，蒸馏水稀释至1000mL，存于棕色瓶中，使用当天标定。草酸钠标准储备液（0.1000mol/L）：取0.6705g在110干燥1h并冷却的草酸钠溶于水，并转移到100mL容量瓶中，蒸馏水稀释至标线。草酸钠标准使用液（0.0100mol/l）：吸取上述10.00mL草酸钠溶液，移入100mL容量瓶中，蒸馏水稀释至标线。氨氮测定：纳氏试剂：称取20g碘化钾溶于约100mL水中，边搅拌边分次少量加入二氯化汞结晶粉末，至出现朱红色沉淀不易溶解时，改为滴加饱和二氯化汞溶液，并充分搅拌，当出现微量红色沉淀不易溶解时，停止滴加氯化汞溶液。另取60g氢氧化钾溶于水，并稀释至250mL，充分冷却至室温后，将上述溶液再搅拌下，徐徐注入氢氧化钾溶液中，用水稀释至400mL，混匀。静置过夜。将上清液移入聚乙烯瓶中，密封保存。酒石酸钾钠溶液：称取50g酒石酸钾钠溶于100mL水中，加热煮沸半小时以除去氨，放冷，定容至100mL。铵标准储备溶液：称取3.819g经100干燥过的优级纯氯化铵溶于水中，移入1000mL容量瓶中，稀释至标线。按标准使用液：移取5.00mL铵标准储备液于500mL容量瓶中，用水稀释至标线。总磷测定：钼酸盐溶液：称13g钼酸铵溶于100mL水中，溶解0.35g酒石酸锑钾于100mL水中。10%抗坏血酸溶液：溶解10g抗坏血酸于水中，并稀释至100mL。储于棕色玻璃瓶中。磷酸盐储备溶液：将优级纯磷酸二氢钾于110干燥2h，放冷。称取0.2197g溶于水，移入1000mL容量瓶中。加（1+1）硫酸5mL，稀释至标线。此溶液每毫升50g磷。磷酸盐标准溶液：吸取10.00mL磷酸盐储备液于250mL容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升2.00g磷。临用时现配。总氮测定：碱性过硫酸钾：称取40g过硫酸钾，15g氢氧化钾，溶于无氨水中，稀释至1000mL，储于聚乙烯瓶中。20%氢氧化钾溶液：称取20g氢氧化钾，溶于无氨水中，稀释至100mL。硝酸钾标准储备液：称取0.7218g经105100烘干4h的优级纯硝酸钾溶于无氨水中，移至1000mL容量瓶中，定容。硝酸钾标准使用液：将储备液用无氨水稀释10倍而得。（2）实验内容COD测定取20.00mL水样于250mL磨口锥形瓶，准确加入10.00mL重铬酸钾标准溶液及几粒沸石，连接磨口回形冷凝管，从冷凝管上口慢慢加入30mL硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流2h（至开始沸腾时计时）。冷却后，用90mL蒸馏水冲洗冷凝管，使溶液体积不小于140mL。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滴定，溶液由黄色蓝绿红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量V1。测定水样同时，取20.00mL重蒸馏水，做空白试验。记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量V0。硫酸亚铁铵标准溶液标定：取10mL重铬酸钾标液于500mL锥形瓶中，加水稀释至110mL左右，缓慢加入30mL浓硫酸，混匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液（约0.15mL），用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液由黄色蓝绿红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。高锰酸盐指数测定取100mL混合均匀的水样于250mL锥形瓶中，加入5mL（1+3）硫酸，加入10mL 0.01mol/L高锰酸钾溶液，摇匀，立即放入沸水浴中加热30min（从水浴重新沸腾起计时）。取下锥形瓶，趁热加入10mL草酸钠标液（0.01mol/L），摇匀。立即用0.01mol/L高锰酸钾溶液滴定至微红色，记录体积用量V1。高锰酸钾溶液浓度标定：将上述实验溶液水浴加热至80左右，准确加入10mL草酸钠标液（0.01mol/L），再用0.01mol/l高锰酸钾溶液滴定至微红色，记录体积用量V2。再求高锰酸钾溶液校正系数K。氨氮测定标准曲线的绘制：吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00mL铵标准使用液于50mL比色管中，加水稀释至标线，加1.0mL酒石酸钾钠溶液，混匀，加1.5mL纳氏试剂，混匀，放置10min，在420nm波长处用10mm比色皿以无氨水为参比测吸光度，所测吸光度减去空白管的吸光度得到校正吸光度，绘制以氨氮含量对校正吸光度的标准曲线。水样测定：分别取10mL水样于50mL比色管，稀释至标线，加1.0mL酒石酸钾钠溶液，同标准曲线绘制步骤。总磷测定水样消解：取25.00mL水样于50mL比色管，加入4mL过硫酸钾溶液，加塞后用纱布纱线扎紧，将其置于大烧杯中，放于高压蒸汽消毒器中，加热30min后，自动冷却后，加热保持温度在210240加热30min，待温度自动降为零后，取出烧杯放置2h自然冷却。标准曲线绘制：分别取磷酸盐标准使用液0、0.50、1.00、3.00、5.00、10.00、15.00mL于50mL具塞比色管中，以消解水样的方法进行消解后，加入1mL 10%抗坏血酸溶液，混匀，30s后加入2mL钼酸盐溶液充分混匀，放置15min，用10mm比色皿于700nm波长处，以零浓度为参比，测量吸光度。分别取适量经消解的水样加入50mL比色管中，用水稀释至标线，按标准曲线绘制步骤进行显色测定。减去空白试验吸光度，并从标准曲线上查出含磷量。总氮测定过硫酸钾消解：分别取0、0.50、1.00、2.00、3.00、5.00、7.00、8.00mL硝酸钾标准使用液于25mL比色管，用无氨水稀释至10mL标线。加入5mL碱性过硫酸钾溶液，加塞后用纱布纱线扎紧，将其置于大烧杯中，放于高压蒸汽消毒器中，加热30min后，自动冷却后，加热保持温度在210-240加热30min后停止，待温度自动降为零后，取出烧杯放置2h自然冷却。标准曲线绘制：在经消解的比色管中加入（1+9）盐酸1mL，用无氨水稀释至标线，再用紫外分光光度法分别于波长220nm与275nm处以无氨水为参比用10mm石英比色皿测定其吸光度，按计算硝酸盐氮的校正吸光度，绘制标准曲线。水样测定：取适量经消解水样，按标准曲线绘制步骤测得个水样校正吸光度，在标准曲线上查出相应的总氮量，再以公式计算总氮含量。5 总结目前，随着对于环境问题的日益重视，对于釜溪河水质研究工作有了很大的进步，但是对于釜溪河流域的历史材料依然比较缺乏。通过综合参考他人所做的研究，运用实验室化学分析方法对釜溪河主要超标因子进行含量测定，再结合国家水质标准应用单因子污染指数法对水质进行评价，通过分析得出釜溪河污染状况。参考文献1 杨昌述，詹玉涛.自贡市水体环境与经济发展.四川环境，19