流域尺度水質(zhì)時空變異特征及污染源解析研究.pdf

1、水污染已成為世界性的環(huán)境問題，關(guān)系到人民群眾切身利益的飲用水安全狀況更令人堪憂，飲用水水源地保護問題已成為關(guān)系國計民生的重大問題。因此，全面詳細了解飲用水源的污染特征、污染時空分布變化規(guī)律、污染來源顯得尤為重要和迫切。
　　研究選擇浙江省長興縣合溪水庫流域作為研究對象，在對合溪水庫流域全面的調(diào)查研究和全流域各時段的水樣分析的基礎(chǔ)上，運用單因子及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法等開展了水體污染特征評價分析，基于不同支流不同土地利用類型，通過綜合

2、運用水化學特征分析、地理信息空間分析和多元統(tǒng)計分析等技術(shù)，全面評估了合溪水庫流域各支流水體污染的時間和空間分布規(guī)律及特征;同時分別采用主成分分析(PCA)和正定矩陣因子分解(PMF)受體模型進行了來源識別和解析研究。主要取得如下研究結(jié)果:
　　(1)合溪水庫流域水質(zhì)呈現(xiàn)一定程度的超標現(xiàn)象，其中以氮素污染問題最為突出。
　　2015年11月至2016年11月隔月從合溪水庫流域32個采樣點共采集水樣224個（其中地表水203個，

3、地下水21個），根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)規(guī)定的Ⅲ類水質(zhì)標準限值，203個地表水樣中，總氮(TN)、溶解氧(DO)、化學需氧量(COD)、氟化物（以F-計）及氯化物（以Cl-計）分別有100％、72.9％、18.7％、81.8％和0.98％的樣點超標。此外，有96.6％的樣點TN濃度超過地表水Ⅴ類水質(zhì)限值，地表水TN超標十分嚴重。根據(jù)地下水質(zhì)量標準(GB/T14848-93)規(guī)定的Ⅲ類水質(zhì)標準限值，21個地下水樣中

4、氨氮超標率為33.3％。根據(jù)不同水體類型來分，河流水TN污染最為嚴重;水庫水污染程度其次;地下水污染相對較輕，但也受到了一定程度的氨氮污染。
　　(2)流域水體水質(zhì)呈現(xiàn)明顯的時空分布特征和規(guī)律。
　　從時間分布來看，河流水水質(zhì)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)值1月份最高，7月份最低，但水庫水和地下水污染指數(shù)值的分布呈現(xiàn)明顯的時間滯后性;從TN的分布來看，也呈現(xiàn)枯水期（1月份）TN含量顯著高于豐水期（7月份）的類似時間分布規(guī)律。從TN含量空

5、間分布來看，楊梅澗上游源頭林地區(qū)域TN普遍偏高，超標嚴重;合溪北澗和合溪南澗的中游城鎮(zhèn)生活區(qū)域，TN濃度較高;合溪北澗的下游農(nóng)業(yè)種植區(qū)域TN濃度也較高。根據(jù)樣點周邊不同土地利用現(xiàn)狀來看，耕地周邊樣點TN濃度平均值最高，林地周邊樣點TN濃度平均值最低。河流水水質(zhì)綜合污染程度呈現(xiàn)（按不同利用現(xiàn)狀周邊樣點進行分類）:耕地＞居民區(qū)＞林地＞工礦區(qū);3條支流的綜合污染程度呈現(xiàn):楊梅澗＞合溪南澗＞合溪北澗。
　　(3)基于合溪水庫流域污染物的排

6、放量分析識別了流域主要的污染源，運用PCA和PMF模型分別識別和解析了各個支流的污染源及污染貢獻率。
　　從整個合溪水庫流域污染物排放量分析來看，農(nóng)業(yè)污染是合溪水庫流域河流水體污染的主要原因。農(nóng)業(yè)污染源和居民生活污水產(chǎn)生的污染物排放量較大，工業(yè)點源產(chǎn)生的污染物排放量相對較少。TN的主要來源為農(nóng)業(yè)污染源，包括種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染，其次為生活污水，工業(yè)污染源只占到很小一部分;氨氮的主要來源為畜禽養(yǎng)殖，其次為生活污水;COD的主要來源

7、貢獻:畜禽養(yǎng)殖＞生活污水＞工業(yè)污水。
　　綜合運用PCA識別和PMF模型解析并結(jié)合前面的分析研究，研究區(qū)域最終得到4個主要污染源:農(nóng)業(yè)污染源、工業(yè)污染源、生活污水和城鎮(zhèn)地表徑流。其中，農(nóng)業(yè)污染源對TN和氨氮貢獻較大，分別為75.26％和59.42％;工業(yè)污染源與F-密切相關(guān)，貢獻率為71.87％;生活污水對COD和氨氮貢獻較大，分別為41.2％和34.33％;城鎮(zhèn)地表徑流主要與TOC和COD有關(guān)，貢獻率分別為75.19％和56.8

8、％。
　　通過PCA識別和PMF模型解析，合溪南澗的主要污染源為城鎮(zhèn)污水污染源、工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源和糞肥污水;合溪北澗主要污染源為生活污水污染、地表徑流、農(nóng)業(yè)污染。楊梅澗主要污染源為城鎮(zhèn)生活污水、交通污染、農(nóng)業(yè)污染和地表徑流。從PCA方法得到的共同度以及PMF模型的擬合情況來看，污染源解析的效果較好。
　　本研究結(jié)果為合溪水庫流域水體的可持續(xù)利用、管理與保護提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持，對水體的污染防治和風險管理具有一定的指