引温济潮工程受水区水质分析与评价

引温济潮工程受水区水质分析与评价

根据该项目的需要，选择温济超项目的受水区-北部楚河和朝白河（杨阳门至河南村橡胶水库段）的受水区作为研究区，并对受水区的主要水质指标进行监测。针对监测数据,分析城北减河和潮白河(向阳闸至河南村橡胶坝段)主要水质指标变化趋势,并进行水质评价。1顺河潮白河流域潮白河自北京北部怀柔区进入顺义区境内,由北向南纵贯整个顺义区,自南部出境进入通州区,贯穿顺义段长约35km,境内流域面积445.8km2。潮白河在密云、怀柔附近出山口下游形成冲洪积扇地形,进入顺义牛栏山段属平原河流,河床滩地宽阔。向阳闸至河南村橡胶坝河段长约7.3km,河道宽度大部分为(200~400)m。城北减河位于目前的顺义城区北全长4.0km,起自小中河海洪闸上游,在潮白河向阳闸下入潮白河。引温济潮工程年引水量(3500~3800)万m3,由减河橡胶坝下游进入城北减河,经减河闸汇入潮白河。工程已于2007年10月份建成通水,并从2008年4月开始蓄水,研究区河段总长11.3km,形成约300万m2的水面。2监测区域和指标2.1上游来水水质根据现场实际情况,在城北减河和潮白河段布置7个水质监测断面,自上游而下依次为城北减河进水口、京承铁路桥、双兴桥、减河闸、四号桥、彩虹桥和河南村橡胶坝,于2008年4月开始进行水质监测,其中城北减河进水口监测指标代表研究区来水水质情况。2.2监测项目及指标确定水质监测从“引温济潮”工程实施后研究区形成水面开始,监测时段为2008年4月至2009年6月,每半月取样1次,2次测值平均作为该月相应监测断面的测值。根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的要求,结合项目需要,监测指标确定为:NH3-N、总氮、总磷、CODCr、BOD5、叶绿素a、pH、DO等。各项水质指标分析方法按照《水和废水监测分析方法》进行,pH、DO采用WTWMulti340i便携式水质测定仪进行现场测定。3水质分析3.1设计进出水水质减河进口来水水质如表1所示,除TN、TP测值略高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B限值外,其他指标均达标,基本满足工程设计出水标准。3.2研究区域水质的评价3.2.1水体富营养阶段(1)pH值高:各监测断面年均pH值均大于8.2,最高达到10.4。(2)DO高:研究区2008年4月至2009年6月平均水温为19.5℃,水体饱和DO为9.2mg/L,研究区水体年均DO浓度为11.14mg/L,水体处于过饱和状态。(3)TN、TP高:研究区年均TN浓度为14.1mg/L、TP浓度为1.1mg/L。一般认为TN、TP浓度分别达到0.20mg/L与0.02mg/L时,水体即进入富营养阶段,为水华发生奠定了基础。(4)有机污染较严重:从监测结果看,研究区水体监测断面年均COD、BOD浓度均超过地表水Ⅳ类标准,不符合水体功能区划要求。3.2.2空间分布3.2.2.潮白河段减河主要观察受水区自上游内tn、tp值监测结果从图1可以看出,氨氮测值趋于稳定,全部监测断面均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类水体标准,且一直保持在较低水平,减河闸浓度相对较高。减河进口来水TN、TP测值较高,但进入受水区后自上游而下测值呈下降趋势,尤其是从城北减河进入潮白河段后,下降趋势更加明显。由于城北减河段2008年下半年建成5.6万m2的生物调控净化工程示范区,主要种植蒲草、荷花等水生植物,使得水体中的TN、TP浓度有一定的削减,去除率分别为75%和66%。3.2.2.潮白河段水体中还原性物质浓度的变化河道来水进入城北减河段后BOD5测值不断升高从四号桥进入潮白河段后开始下降;但CODCr整体上自进入减河以后表现出一定的波动变化,在进入潮白河以后出现明显增加现象,说明潮白河段水体中有机物等还原性物质浓度增加。由于受水区已完成污水截留市政管网改造工程,因而初步判断可能由于面源污染的入河累积作用,导致水体CODCr指标升高,具体原因尚须进一步研究。3.2.2.生物多样性分析工程受水区各监测断面的pH值沿程表现出增加趋势,最后在潮白河段趋于稳定;DO浓度整体上较高,与BOD5表现出一致性变化趋势(见图2)。分析认为主要是水生植物生长所致。每月定期观测取样的时间均在9:30-15:30,是一天中光照强,水温高,藻类光合作用旺盛时段。工程受水区自1999年以来断流,经过河道清淤、河岸整治后,水生维管植物极少,藻类是主要的初级生产力。由于藻类密度大,旺盛的光化学合成作用大量消耗了溶解在水体中的CO2,使水体pH值升高,同时释放O2,使水体DO增加。3.2.3来水指标动态变化以NH3-N、TN、TP为例分析污染物的时间分布情况(其他指标变化趋势不明显)。图3为监测时段减河来水NH3-N、TN、TP各月动态变化情况,图4、图5、图6分别为其他监测断面NH3-N、TN、TP月动态变化情况。城北减河内监测断面的各项指标受来水水质变化影响较大,与来水呈显著相关,各监测指标浓度随时间变化波动较大;来水进入潮白河后,监测结果表明随着时间变化,不论减河进口来水水质如何变化,TN、TP等浓度均趋于稳定。2009年3月城北减河段NH3-N、TN测值明显升高。分析原因可能是:冬季由于河流表面结冰,河流中一部分污染物质被冻结于冰层中,同时,河流冰封使得流速变小,容易使水体中污染物发生沉淀作用,同结冰作用一样,使得部分污染物积淀在冰封河流水体中,在来年冰层融化时,污染物会大量释放,从而导致监测断面相应指标值陡增。4水质量评价的基础和方法4.1类水体水质研究区为潮白河下段及城北减河,地表水水体功能为人体非直接接触的娱乐用水区,水质分类属于Ⅳ类水体。Ⅳ类水质各项指标参见《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)。4.2水质综合污染指数csi评价标准执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002),采用单因子指数法进行水质评价。(1)污染危害程度随浓度增加而增加的评价参数,分指数按下式计算:式中:Pn为j断面的综合污染指数;Cij为j断面第i项污染物的实测浓度值/(mg/L);Csi为该污染物在水环境中的允许浓度(评价标准)值/(mg/L)。(2)污染危害程度随浓度增加而降低的评价参数(如DO)分指数按下式计算:式中:DOf为饱和溶解氧浓度/(mg/L);DOs为溶解氧的地面水水质标准/(mg/L);DOj为溶解氧的监测值(mg/L)。(3)有最低和最高允许限度的评价参数(如pH),分指数按下式计算:式中:pHj为监测值;pHsd为水质标准中规定的下限值;pHsu为水质标准中规定的上限值。5检测断面的水质指标根据研究区特点,选取4个典型监测断面进行水质评价,分别为减河的铁路桥、减河闸,潮白河的四号桥、河南村橡胶坝,评价指标包括pH、DO、TN、TP、CODCr和BOD5。通过对2008年4月至2009年6月间的水质监测数据按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅳ类标准进行评价可知:各监测断面的氨氮平均值完全达标,溶解氧只有四号桥断面超标0.09倍,污染分担率较多的主要为总氮、总磷、化学需氧量和生化需氧量。同时各监测断面均存在超标项目,铁路桥断面水质超标状况为总磷指数(超标4.21倍)、化学需氧量(超标0.12倍)、生化需氧量(超标0.13倍);减河闸断面水质超标状况为总磷指数(超标3.54倍)、化学需氧量(超标0.46倍)、生化需氧量(超标0.6倍)、pH(超标0.02倍);四号桥断面水质超标状况为总磷指数(超标3.11倍)、化学需氧量(超标0.27倍)、生化需氧量(超标0.54倍)、pH(超标0.12倍)、溶解氧(超标0.09倍);河南村橡胶坝断面水质超标状况为总磷指数(超标0.73倍)、化学需氧量(超标1.1倍)、生化需氧量(超标0.22倍)、pH(超标0.32倍)。6潮白河段水体水质变化趋势(1)工程受水区水体呈现一定的偏碱性,DO含量较高。研究区内现阶段的重点污染物为化学需氧量、生化需氧量。城北减河TN、TP各项指标与来水水质呈显著相关,表现出一致性变化;而潮白河段水体TN、TP浓度随时间逐渐减小,并最终