咸宁市地表水环境质量时空特征与水污染防治对策:水污染防治对策
摘要根据咸宁市环境监测提供全市各采样水质监测数据,采用主成分分析法对咸宁市地表水水质状况进行了评价和分析。
结表明,咸宁市地表水水质总体较,其河流以Ⅲ类水质主,部分河段受到污染,污染物超标;湖泊和水库基达到Ⅲ类以上水质标准,但主要湖库存富营养化趋势。
研究表明,受地形、水系和城镇化影响,咸宁市地表水水质状况呈现定空规律性,局部呈加速恶化趋势。
图分类X53。
献标识码。
编005569X(00)06008705。
引言。
随着我国城镇化和工业化进程加速,水污染问题也凸显出,近年各种水环境污染事件呈现出频繁爆发态势,水环境安全面临前所有压力。
因,水环境监测人类防治环境污染,现存或潜水环境问题,改善生活环境和生态环境,协调人类和环境关系,实现人类可持续发展等方面起着举足轻重作用[]。
作从山地向江汉平原渡咸宁市,河流水系十分发达,水库湖泊众多,水丰富。
但随着城镇化、工业化加速,咸宁市水环境安全也面临着巨压力。
进入世纪,咸宁市主要河流水质状况存不断恶化趋势,已敲响了水环境安全警钟。
如不能引起重视,制定相应对策措施,若干年必将水破坏和水污染治理付出更代价。
因,研究着重分析评价咸宁市水环境质量空格局及变化趋势,提出防治对策措施。
咸宁市水环境概况。
咸宁市地处华腹地,通称“鄂南”,东临赣北,南接潇湘,西望荆楚,北靠武汉,地跨东33°3′~°58′,北纬9°0′~30°8′,属江汉平原向江南丘陵渡地带,型亚热带陆性季风气候。
咸宁市位长江游南岸,幕阜山北麓。
然面积986k,其山区78%,丘陵占558%,平原占6%属江汉平原向江南丘陵地区渡地带。
从总体上看,有“七山水”优势,既具有山区济特,又具有非山区交通便利有利条件。
全境以低山,丘陵主,兼有平原,盆地,湖泊和高山,全区地势南高北低。
咸宁市境河流纵横,湖泊众多,面积333以上9处,主要有西凉湖、斧头湖、黄盖湖、岩湖、密泉湖,分布沿江平原地区属地壳沉降、洼地积水而成。
根据003年统计手册,咸宁市共有各类型水库505座,其型水库座,即淦河南川水库,陆水支流青山河青山水库,长江支流陆水河陆水水库,嘉鱼县三湖连江水库。
全市型水库8座,其通城县境有云溪、丈潭、左港、东冲、阁壁、龙潭6座,崇阳县境有台山、石壁、香山、杨林桥座,赤壁市境有松柏湖、黄沙、双石3座,嘉鱼县境有渗子湖座,通山县境有石门、雨山、石门塘3座,咸安区有四门楼座。
3 数据。
3 数据。
数据取咸宁市环境监测009年提供00年至008年全市各主要监测实测数据。
其008年监测数据较详实,共3采样,包括有月份、3月份、5月份、7月份。
、9月份和月份监测数据,取各月份平值。
[]。
3 监测采样分布。
()陆水河,L通城段新塔槔;L湛湾;L3肖岭06桥;L浮溪桥;L5崇阳县造纸厂排污口上游500;L6洪下;L7赤壁黄龙渡口;L8嘉鱼陆溪口。
()淦河,G桥;G商业城;G3红桥;G橡皮坝;G5麻纺厂;G6西河桥;G707国道。
(3)通羊河,土桥;徐湾;3管。
()厦铺河,X翠屏;X厦铺桥;X3新桥。
(5)横石河,刘岭;横石桥;3富有桥。
(6)洪港河,K杨林;K洪港桥。
(7)湖泊,斧头湖湖心;西凉湖湖心;3白湖;湖;5梅�湖。
(8)水库,B陆水湖主坝;B陆水湖副坝;B3陆水湖猪婆湖;B陆水湖蒲纺;B富水水库坝;B富水水库礼湖;B3云湖;B丈潭水库;B5南川水库;B6鸣水泉水库;B7四门楼水库;B8青山水库。
(采样分布见图)。
评价方法。
主成分分析法。
主成分分析是种数学变换方法[3,],它把给定组相关变量通线性变换换成另组不相关变量,这些新变量按照方差依次递减顺序排列。
数学变换保持变量总方差不变,使变量具有方差,称主成分,二变量方差次,并和变量不相关,称二主成分,依类推,主成分方差,且与前主成分都不相关。
根据主成分分析基原理,可以把主成分分析计算步骤归纳如下。
()排除量纲和数量级不,首先要对原始数据进行标准化处理,�x�����(�x������x���)σ���(��,,3…��;��,,3…��);式,�x��x����指标��监测原始数据;��x���和σ���分别��指标样值和标准差。
()根据标准化数据表(�x���x��)����×���,计算相关系数矩阵�R�(�r����)���×��;其,�r�������∑����k�(�x����k����x���)(�x����k����x���)σ���σ���。
(3)计算特征值与特征向量,根据特征方程|λR|0,出特征值λ���(��,,3…��),并使其按顺序排列,然分别出对应特征值 特征向量���(��,,3…��),要||���||,�∑��������,即表示向量�����分量。
()计算主成分�z��贡献率����λ���∑����k��λ�k�和累计贡献率�l���∑����k��λ���∑����k��λ�k�,般取累计贡献率85%特征值�λ��,�λ��,�λ�3�…�λ��所对应、,…,��主成分。
(5)综合分析将各待评断面标准化数据分别代人各主成分表达式,便计算得到断面各主成分得分值���(��,,…��),以各主成分方差贡献率���权重,和,即得到各断面综合评价得分���∑��������×��k�。
指标选取与地表水分级评价标准。
咸宁市地表水质量监测,对主要河段断面和湖库共进行了指标测定[]。
水质综合评价通常选取高锰酸盐指数(��� )、氨氮(�3)、总磷()、总氮()作评价指标。
根据华人民共和国地表水环境质量标准(GB383800)评价等级[5],表把地表水分5等级,即评价集V{Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ};地表水环境质量分优、良、轻污染、污染、重污染五等级。
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表 地表水分级评价标准。
单位gL。
等级����3。
Ⅰ005000。
Ⅱ005005。
Ⅲ60000。
Ⅳ005035。
Ⅴ50000。
5 结与分析。
5 地表水质总体现状。
采用上述评价方法,对咸宁市各监测断面采样数据进行计算,得到各采样水质评价结(图)。
从主要河流监测断面008年水质情况看,多数达到了Ⅲ类水质标准,其山区河流上游河段水质尚能达到Ⅱ类水质标准。
陆水河上游通城段新塔槔、湛湾监测断面Ⅳ类水质,化学氧量超标。
通羊河管监测断面高锰酸盐指数(���)、氨氮和洪港河杨林监测断面高锰酸盐指数(���)、色监测结达到Ⅳ类标准,超出要。
评价结表明,咸宁市地表水河流水质总体稳定Ⅲ类水质围,全市河流水质总体较,但部分河段遭受污染,污染河段主要集各县市城区下游,主要污染物溶氧、总磷、氨氮、高锰酸盐指数,而重金属及其他污染物含量很低甚至基没有。
主要污染造纸、麻纺、化工等工业废水及城市生活污水、固体垃圾等。
对主要湖库采样监测数据进行评价,结显示,全市各湖库水质总体较,除别水库外,达到Ⅲ类以上水质标准。
全市各湖库,水质状况仍然存较差异。
丈潭水库河流上游区河流发地,按功能区划要应Ⅱ类水质,但实际上,水库库心总磷、铅监测结目前仅合Ⅳ类水体水质要,因水库箱养鱼使库区水质已趋富营养化。
河流游区陆水湖因承接上游城镇排污水,总磷、溶氧、总氮有略有超标,监测数据表明陆水湖地表水水质已有富营养化趋势。
河流下游区白湖、湖和梅�湖受生活污水污染,有采样监测氨氮分析结出现超标现象,不合水环境区划要。
富水水库氨氮和总磷监测出现超标,水体功能已逐步由Ⅱ类化Ⅲ类。
西凉湖、斧头湖等型湖泊受到工农业污水及生活污水污染,有富营养化趋势。
云湖区处九宫风景区,受库区周边各宾馆、酒店等生活污水影响,总磷监测数据超标,库区水体水质已趋富营养化。
5 地表水环境质量空格局。
咸宁地势南高北低,南部山区地形,部丘陵盆地,北部滨江平原和低丘岗地。
由地形限制,人口和城镇多分布地势较低平部山盆地和北部沿江平原地带,从而导致工农业生产和生活污水主要集下游河段。
另方面,根据咸宁市水利局多年数据分析,全市降水量地域分布总体上是南部山区北部丘陵平原区,由南至北逐渐减少。
山区河流发地,水流流速快,更新净能力强,下游河段、水库和湖泊水流接纳区,流速低,水体更新缓慢。
从咸宁市各类水质地表水空分布形势看,河流上游区河段和水库水质总体较,而下游区河段和湖库水质相对变差。
这空上差异是与咸宁市地形、水系及人口分布特相致。
从表,达到Ⅱ类水质标准水库基分布河流上游区,河流游和下游区湖泊和水库水质能达到Ⅲ类标准。
上游区水库,丈潭水库08年水质恶化明显,总磷、铅超标,已降Ⅳ类水质,主要由近年水域发展箱养殖造成,如能及拆除养殖箱并采取水体更换措施,即可恢复到原有状态。
下游区水库和湖泊水质虽然尚能维持Ⅲ类标准围,但随存污染物超标和水质恶化风险。
这类水库和湖泊水质受周边城镇生产和生活污水影响较,由水体面积和储蓄量较,净能力较强而尚能维持目前水平,但监测数据显示,总氮、总磷、氨氮常性超标项。
因,对下游区水库和湖泊目前水质状况维持,任十分艰巨,要从全流域出发进行综合防治。
湖库名称所属区域水域类别水质类别超标项目。
云湖河流上游区山人工湖Ⅱ类总磷。
丈潭型山区水库Ⅳ类总磷、铅。
西凉湖型平原湖泊Ⅲ类。
53 地表水环境质量动态变化。
通对全市00年以各类水质河段进行统计,从历年河流水质变化看,Ⅲ类水质河段占总河段比例高,见图。
从图可以看出,00年以,全市各河流河段水质有不断向Ⅲ类标准靠拢趋势。
00年~003年,达到Ⅱ类水质标准河段尚占有较明显比例,尤其是003年这比例更突出。
反映出003年是特殊年份,因“非”影响人员物流动,使流域工业生产和生活受到限制,相对正常年份污染排放较少。
而00年Ⅳ类水质河段比重有所增加,全市河流水质趋恶化,反映出“非”,积压市场得到释放,工农业生产超常规模扩,使污水量显著增加并集排放,从而导致这结。
随年份,Ⅲ类水质河段比例不断增,方面由农村人口向心镇和心村集,生活污水集排放导致原有Ⅱ类水质河段变Ⅲ类水质河段,另方面,近年心城污水净化厂建设和投产发挥了定作用,尤其是对造纸、麻纺、化工污废水处理,从而减少了污水排放,使原Ⅳ类水质河段变成了Ⅲ类水质河段。
从全市各监测水质评价结统计情况看,所有采样Ⅲ类水质所占比例也是随发展呈现越越趋势,见图3。
Ⅱ类水质地表水体(湖库、河流)趋减少,主要是由城镇化使人口集,另外些水库承包养鱼等开发行也使原Ⅱ类水质恶化。
城镇化发展是持续社会济现象,因咸宁市地表水环境能否维持现状水平仍然面临巨压力。
Ⅳ类水质水体趋较少,说明部分主城区水污染治理有了定成效,但随着人口增加,工业化加速,现有净化设施净化能力仍将面临考验。
防止污水直接排入河流是治理污染主要途径,因必须因地制宜地加快兴建各种规模污水处理厂,逐步提高污水处理率,力争污水全部净化处理。
6 提倡使用不含磷洗涤剂,采用生活垃圾分类收集集处理。
通对咸宁市地表水系富营养化调,显示陆水河、富水河段磷主要城市居民生活污水。
根据专分析地面水磷及比例,认地面水磷,3左右庭洗涤剂,3左右生活污水及生活垃圾浸出物。
由可以认磷主要是含磷洗涤剂和生活污水及生活垃圾浸出物[]。
因,力提高城市居民环保素质,提倡全面禁用含磷洗涤剂,采用生活垃圾袋装化和统填埋,是达到控制总磷,防止水体富营养化主要手段。
63周边城镇力推广生物净化技术。
城镇生活污水主要污染物总磷、总氮和氨氮,是水体富营养化,也是导致今地表水不断恶化长期因素。
上述污染物治理适宜采用生物净化措施,对主城区以外城镇而言可以节约治理成。
生物净化措施种运用方式是,将城镇生活污水集到几处人工开挖净化水塘,水塘可任由水浮莲等水生生物量繁殖。
水生植物可极程吸收氮磷等营养元素,使污水得到净化,然将净化水出水口排入河道。
这种方式成较低,主要是段清塘人工费用。
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6 加强水生生物保护,提高水体净能力。
水体净能力取水量、流速和水生生物丰富程,其水生生物对水体污染净化作用显著。
咸宁市两湖泊――斧头湖和西凉湖目前保持Ⅲ类以上水质,主要因两湖浅草型湖泊,水草盈湖,鱼虾丰富,所以极程地吸收净化了上游污染物。
目前,各县市城区位主要河流两岸,尽管有污水处理厂对生活污水进行处理,但其能力仍然有限,仍有量污水进入河道。
因,发挥水体身净化功能尤其重要。
因,应加对河流湖泊水生生物保护,制定严格有效地保护措施,包括对渔业保护,如禁止非法渔业,定期人工放鱼苗(鳙鱼)等。
65 发展循环济,推行排污许可证制。
调整工业结构,推行清洁生产工艺,发展循环济,从头削减水污染物排放量。
继续推行排污许可证制,合理确定主要水污染物削减指标,核定重排污口分布,合理调整水域纳污荷,将污染荷引入环境容量较水体。
目前,要根据咸宁市济发展、工业布局、人口增长、环境容量、水体功能及治理情况等因素,制订水污染防治规划;加强水质监测、污染调及水质评价工作,严格执行环境保护法并实行污染物排放许可证制;咸宁市水系水保护要坚持预防主,防治结合原则;坚持生态建设和济开发步原则。
既要保护咸宁市水系水环境,又能合理地、有效地、有步骤地发展咸宁济,结合我市条件,因地制宜发展我市特色济;坚持新污染控制与生态建设相结合原则,对污染严重,暂又无措施治理,采取关闭和取缔等措施;坚持开发与控制损害相结合,谁污染谁治理,谁利用谁补偿原则[6]。
参考献。
[] 刘鸿亮国水环境预测与对策概论[]北京国环境科学出社,988。
[] 湖北省咸宁市环境监测咸宁市环境质量状况(00年~008年)[G]。
[3] 高惠璇应用多元统计分析[]北京北京学出版社,00565~89。
[] 万金保,曾海燕,朱邦辉主成分分析法乐安河水质评价应用[]国给水排水,009,5(6)0~07。
[5] 华人民共和国国环境保护总局地表水环境质量标准(GB383800)[]北京国环境科学出版社,00。
[6] 张丰如,吴馥萍,郭远凯梅江水系水环境质量评价及污染防治对策[]嘉应学院学报,00,(6)33~36。
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