潮白河水质研究

引温入潮后潮白河水质调查与研究学校：顺义区牛栏山一中课题组长：焦阳课题组成员：张照邻、王心磊、张丹阳、王鹏飞指导教师：林媛媛、李万成、曹爱萍【内容摘要】目的：调查潮白河由温榆河引水至减河流域的水质情况，提出相关合理建议。方法：分别在入减河口、减河与潮白河交汇处、东大桥下、彩虹桥下、裕龙五区东侧、河南村闸等六处采样地点进行采样，带回实验室，然后运用实验室仪器进行检测，所得结果运用模糊综合评判法进行分析，得出结论。结果：潮白河水质呈现从上游至下游不断恶化的趋势，上游入减河口附近水域属轻度污染（Ⅱ级），基本满足功能水体规定；至中游东大桥下、彩虹桥下，水质迅速减少，属于重度污染（Ⅳ级）；至裕龙五区东侧、河南村闸，水质恶化为严重污染水体（Ⅴ级）。结论：潮白河的污染重要与近年来该流域工农业生产的快速发展带来的大量排污和居民生活用水量增大带来的大量生活废水有关，因而需要加强流域综合治理特别是对上游重点水源保护区污染源的治理，以保证潮白河的水质安全。关键词：顺义段潮白河；水质；水质检测；模糊数学文献标记码：A1.前言潮白河是北京市的第二条大河，它不仅是行洪河道，也是北京市的重要供水水源地，与北京市的其他河流相比较，具有水量丰富，水质良好的特点。它流经密云、怀柔、顺义、通州4区县，自密云水库以下市境内干流河道84.5km，流域面积5613km2，沿河分布着市水源八厂井群、顺义水厂水井、引潮入城水源地、通州自来水水源地等大量井群[1，2]，成为首都的生产、生活的重要水源支撑。近年来，随着人口的增长、城市的扩张及工农业的发展，大量工业污水、生活污水及农业面源污染物质进入受纳水体，导致潮白河水质下降，给北京市惟一饮用水源地的密云水库也带来了污染[3]，因而，抓好潮白河的水资源保护及加强该流域水体污染的综合治理已成为保证北京市供水水质安全的重中之重。为了更好地了解潮白河近年来的污染状况、宣传建设环境和谐型社会、呼吁人们关注和爱惜水资源，特地就此展开了调查研究。2.材料和方法2.1标本取自顺义潮白河流域的六处监测断面，分别为入减河口、减河与潮白河交汇处、东大桥下、彩虹桥下、裕龙五区东侧、河南村闸，于2023年6月14日、7月13日、7月21日、8月18日、8月27日、9月8日、9月23日、10月25日进行采样，分别标记水样为①、②、③、④、⑤、⑥。表1顺义段潮白河各监测断面具体位置经度纬度相应水样地点一116°37′39″E40°08′37″N①地点二116°37′53″E40°08′33″N②地点三116°39′00″E40°08′38″N③地点四116°39′53″E40°07′52″N④地点五116°36′56″E40°07′39″N⑤地点六116°41′02″E40°07′01″N⑥2.2试剂分光光度计试剂由北京凌伊动力教育科技有限公司（下简称凌伊公司）购自日本，涉及自由氯检测试剂、亚硝酸盐检测试剂。COD检测试剂由凌伊公司购自日本公司。2.3仪器88型水质理化检查箱由北京凌伊动力教育科技有限公司购自军事医学科学院。微电脑BOD测定仪（ET99724A-6）由凌伊公司购自日本公司。COD快速测定仪（ET99718）由凌伊公司购自日本公司。多参数水质光度计（7500）由凌伊公司购自美国公司。数据采集器（12bit精度）以及溶解氧传感器（量程：0-20mg/L、分辨率：0.02mg/L）购自凌伊公司。2.4方法2.4.1氰化物检测使用水质理化箱中氰化物检测试剂管2.4.2汞检测使用水质理化箱中汞检测管2.4.3砷检测使用水质理化箱中砷检测管2.4.4六价铬检测使用水质理化箱中六价铬检测试剂管2.4.5溶解氧检测使用数据采集器以及2.4.6COD检测使用COD快速测定仪，将水样分别加入COD检测试剂中，震荡均匀后，放入加热器，恒温2.4.72.4.8BOD检测使用微电脑BOD测定仪，水样分别加入试剂瓶，放入磁棒，滴入防硝化溶液3-5滴，在瓶口放上橡皮皿，滴入40%氢氧化钠2-3滴，盖上压力感应器，放入BOD测定仪中，放上磁力搅拌器，恒温2.5记录学分析采用模糊综合评判法[4]进行记录学分析。3结果3.1常规重要结果分析我们进行的实验检测的两项重要数据是COD（化学需氧量）和BOD（生化需氧量）。这两项是现代地表水检查中必不可少的数据，它们反映了水中受还原性物质污染的限度，是有机物相对含量的综合指标之一。从各监测断面重要水质指标（COD和BOD）来看，入减河口的水质最佳，可以达成Ⅱ类水标准，减河与潮白河交汇处和东大桥下的水质能达成Ⅲ类水标准，彩虹桥下、裕龙五区东侧、河南村闸的水质则受季节和天气变化的影响，忽高忽低，但是总体上来看最多只能达成Ⅳ类水标准。表2顺义段潮白河6-10月各监测断面重要水质指标（mg/L）时间①②③④⑤⑥CODBODCODBODCODBODCODBODCODBODCODBOD6.1430<251377<21313107311167.132334155796297886967.2127343266211048139348.183034836339668868048.27293444695117138967569.819229262277310811113119.2323248375381787410453.2常规具体结果分析常规具体数据是为了使我们的研究数据更具有科学性和准确性，除了两项重要数据COD和BOD之外，我们检测的9项一般参考数据（涉及氰化物、pH值、氨氮、硫酸盐、汞、砷、六价铬、溶解氧、亚硝酸盐），其中有8项在《地表水环境质量标准》[5]规定的检测项目之列，由常规具体数据分析可得出东大桥下附近水域亚硝酸盐最多；彩虹桥下附近水域pH值偏高，而含氧量最少；裕龙五区东侧、河南村闸附近水域具有少量氰化物，硫酸盐、氨氮含量也是最高的。表3顺义段潮白河6月14日各监测断面具体水质指标（mg/L；pH值无量纲）组别检测水样①②③④⑤⑥氰化物000000.05pH7.528.549.529.9810.0010.00氨氮0.871.381.271.510.830.97硫酸盐1068772746348汞0.0010.0010.00150.00150.0020.002砷000000六价铬000000溶解氧4.95.024.864.754.874.77亚硝酸盐0.030.0310.0380.0360.0290.029表4顺义段潮白河9月23日各监测断面具体水质指标（mg/L；pH值无量纲）组别检测水样①②③④⑤⑥氰化物00000.050.05pH7.608.549.089.329.169.30氨氮1.120.280.630.800.941.02硫酸盐1327866.763.756.756.7汞000000.00001砷000000六价铬000000溶解氧4.884.884.94.864.864.9亚硝酸盐0.020.0240.0330.0390.0440.045表5顺义段潮白河10月25日各监测断面具体水质指标（mg/L；pH值无量纲）组别检测水样①②③④⑤⑥氰化物000000.05pH7.98.208.108.108.508.50氨氮0.540.951.881.341.231.67硫酸盐1065378725366汞000000.00001砷000000六价铬000000溶解氧4.954.814.834774.364.2亚硝酸盐0.0310.0340.0310.0410.0420.0473.3模糊综合评判法分析模糊综合评判法是国内专业等级较高的一种水质综合评判方法，重要出现在硕士、博士毕业实践方案中，近年来随着我国水质检测水平的不断上升，一些环保机构和政府部门也运用此法进行水质综合评判。我们运用模糊综合评判法建立综合评判模型，算出各个水样的各项参数与水质标准[5]的相关联度，通过建立综合水质等级相关联度矩阵，得出各个水样的污染等级。由计算可得：入减河口附近水域属轻度污染（Ⅱ级），减河与潮白河交汇处附近水域属中度污染（Ⅲ级），东大桥下、彩虹桥下附近水域属于重度污染（Ⅳ级），裕龙五区东侧、河南村闸附近水域属严重污染水体（Ⅴ级）。表6各监测断面水质等级关联度矩阵1000100010001000100010001000100010000.320.68000.230.77001000100010000.470.5300R1=1000R2=1000R3=100010001000100010001000100010001000000.800.200.500.50000.5000.50000.550.45000.400.6000.280.220.50010001000100010001000100000011000100010000.340.66000.270.730000.530.470R4=1000R5=1000R6=1000100010001000100010001000100010001000000010001000000110000.250.750000.320.6800.50.5001000表7顺义段潮白河各监测断面模糊综合评价结果水样所属区域ⅠⅡⅢⅣⅤ所属级别规划水质①入减河口0.2230.2840.28300ⅡⅡ②减河与潮白河交汇处00.2820.28200ⅢⅡ③东大桥下0.2010.2010.0110.3740ⅣⅡ④彩虹桥下0.1320.00400.3940ⅣⅡ⑤裕龙五区东0.1190.1190.00200.257ⅤⅣ⑥河南村闸0.0230.02300.2980.422ⅤⅣ4.讨论本次调查研究通过取样实验、建立数学模型，来了解潮白河近半年来的污染情况，并得到了各项重要指数和参数，通过与历史数据的对比，结果表白：（1）顺义段潮白河水质整体状况从上游到下游呈递减趋势，BOD和COD指标与河流里程呈正相关线性分布，对比历史数据，潮白河近几年来BOD、COD指数不断攀升，也许是由于随着城市规模的扩张、人口的增长及工业、农业的快速发展，潮白河水体接纳了大量来自上游及周边的点源和面源污染负荷，导致水体质量严重减少。（2）各项常规污染物含量在各个监测断面不呈线性分布，如东大桥下附近水域亚硝酸盐较多，彩虹桥下附近水域pH值偏高，而含氧量最少。经我们核算后发现，东大桥下采水断面附近有两个生活污水排污口，而彩虹桥下采水断面的水华现象较为明显，这有也许与生活污水排放过量有关。（3）各个监测断面中没有断面有重金属超标，这意味着在潮白河沿线的工厂排放的废水基本都符合一般重金属排放标准，并且我们通过沿线的调查研究，发现工业污水排放口少之又少，所以工业废水对潮白河污染不起决定性作用。整个结果表白，近年来潮白河水质污染重要污染源应当是生活污水的大量排放，随着顺义新城的发展，顺义人口急剧增长，随之带来的生活污水排放问题日趋严重，若长此以往潮白河的水质污染限度将会日趋严重，恐难重现潮白河昔日的波澜壮阔、清澈见底的场景。5.结论在选题之初，我们反复斟酌着一些水质的课题但最终敲定了这篇《顺义段潮白河水质调查研究》，尽管有一些主观因素，但我们将整个课题完毕之后，发现这个课题的确很好，因素如下：（1）潮白河是京东第一大河，自2023年从温榆河引水后，就没有再出现过断流事件，潮白河流域的生态系统逐渐得到改善，但是，工业污水和生活废水的排放还是时时威胁着潮白河的生态环境，作为一名牛栏山一中的学生，我们有责任、有义务去为潮白河的污染治理出一份力。（2）学校为了激发我们的环保意识，增长对环保的热情，特地引进了一系列可用于环保监测的先进仪器，如BOD五日测定仪、COD快速测定仪、紫外分光光度计、多参数水质光度计等，为我们提供了一个良好的实验环境。（3）对于高中生所研究的课题来说，在区域流域内进行断面实时监测、进行模糊综合评判分析、得出精确结果和结论的研究尚属初次。据历史资料记载，能做到上述研究的，一般是学士和硕士，高中生以往所研究的一般是以人造河湖为主的不完全研究，所以这个课题对于我们来说是一个创新，也是一个挑战。（4）我们的调查研究获得了涉及市民、环保局工作人员的的肯定及大力帮助。在采水过程中，我们碰到了许多本地市民，他们向我们介绍说：“想当年六七十年代的时候，这潮白河的水那个真是清澈见底啊，近几年来工业发展迅速了，水也跟着被污染了，你们做的这个活动好啊，希望通过你们的活动，又能见到清澈的河水。”在顺义区环保局，我们得到了环保局工作人员的帮助，环保局站长对我们说：“现在的潮白河啊，可以说是一点水也没有，都是从温榆河调过来的……”“……其实你们应当也注意到了，通过检测可以发现，现在潮白河里面的水pH值都偏高，并且有些超乎正常了，我们一直不知道是什么因素，你们应当可以去查一下，由于毕竟这数据嘛，谁都可以测，因素才应当是你们这个课题的重点！”（5）通过对潮白河水质的研究，也促进了我们对水污染及水安全系统的学习，在我们对水污染及水安全的系统研究中，可总结出本次课题研究的重要思想为[6]：①人和水同样同是自然中的一部分。②人与水又是相对独立的。③人与水的和谐关系是一种动态的平衡。④人与水关系的调控重要通过调整人类的行为来实现，解决人与水的矛盾。⑤人类运用水就要维持水质、水量及其相应社会、经济、生态条件的总体平衡。此后我们将会把工作重心从测量水质常规数据和进行水质分析转移到群众宣传和分析调查水质污染因素上来，我们将与顺义区环保局交流实验结果，走访本区沿河地带的工厂，进行街边宣传。6．感谢：本次研究得到了北京市顺义区环保局的大力支持,同时学校为我们提供仪器、场地,感谢我们的辅导老师无私帮助。7.参考文献：[1]刘建生.潮白河排污情况调查[J].北京水利,1999,(3):22-23.[2]北京市潮白河管理处.对继