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官厅水库及永定河枯水期水体氮_磷和重金属含量分布规律

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收稿日期:2001-10;修订日期:2001-11 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(NKBRSF-G1999045710);中国科学院知识创新工程项目(KZCX2-310-04-01);中科院地理所所长基金项目(SJIOG-A00-03) 作者简介:梁涛(1970-),男,博士,副研究员。主要从事水环境生物地球化学研究工作,已在国内外发表论文近30篇。E-mail:liangt@igsnrr.ac.cn

文章编号:1007-6301(2001)04-0341-06官厅水库及永定河枯水期水体氮、磷和重金属含量分布规律

梁　涛,张秀梅,章　申(中国科学院地理科学与资源研究所,北京　100101)

摘要:于枯水期(冬季和春季)在官厅水库库区及永定河沿线13个地点采集了表层水样品,分别测定了原水和过滤水中N、P和重金属的含量,同时进一步分析了过滤水中不同形态氮的含量,初步探讨了枯水期官厅水库和永定河水体N、P及重金属含量的分布规律及污染特征。研究结果表明,官厅水库库区及永定河沿线重金属基本没有污染,大多低于地表水Ⅲ类标准,极个别样点超过Ⅲ类但仍低于Ⅳ类标准。N、P污染比较严重,大部分样点的总氮、总磷指标超过湖泊水库Ⅳ类标准,个别样点甚至超过Ⅴ类标准。不同地点,各形态N的含量有显著差别,体现了外源污染的区域分布规律。关　键　词:官厅水库;永定河;氮、磷;重金属;含量分布中图分类号:P343 文献标识码:A

水资源是制约区域经济发展的重要因素[1],位于北京西北部的官厅水库,是北京市两个最重要的供水水源地之一[2]。然而来自上游大量的点源和非点源污染使官厅水库从建库至今,先后发生重金属污染[3]、有机物污染(主要发生在河口及洋河汇入处)[4]、大肠杆菌污染(上游河流入口处)[5]和氮磷污染[6],并于1997年退出首都饮用水供水系统。近年来北京市的饮用水供需矛盾日益突出,改善官厅水库水质,恢复其饮用水源地功能已列为北京市的重要战略目标。有关官厅水库的水质污染及其治理研究始于70年代,随后官厅水库管理处一直开展常规监测,并对官厅水库的水质污染现状[7～9],尤其是有机污染方面[10,11]相继进行一些报道。此外,也有来自其他单位的相关研究[12]。但迄今为止,官厅水库以及下游永定河水系的氮、磷及重金属污染空间分布规律依然缺乏深入研究。通过全程揭示氮、磷等主要污染物的含量和形态分布,将有助于揭示官厅水库的富营养化特征并为水污染治理提供依据。本研究通过在枯水期两次沿水库及永定河全程采样,系统探讨了氮、磷等主要污染物的空间分布规律,并对其来源进行了初步诊断。

第20卷第4期2001年12月地　理　科　学　进　展

PROGRESSINGEOGRAPHYVol.20,No.4

Dec.,2001¹老怀来　º妫大桥　»河口　¼1003　½1008　¾8号桥　¿妫水河À沿河城　Á斋堂水库　bk珠窝　bl清水河　bm落坡岭　bn三家店

图1　官厅水库库区及永定河水系采样点位置示意图Fig.1　SampleslocationinGuantingReservior&YongdingheRiver

1　材料与方法1.1　布点和采样先后于2000年10月和2001年4月(枯水期)两次在官厅水库库区及永定河水系的13个样点采集表水和表层沉积物样品,采样位置如图1所示。样品当天运回后立即放入冰箱(4℃),所有样品在一周内分析完毕。1.2　样品分析采集到的水样一部分直接用于测定,另一部分经0.45L滤膜过滤后测定。水样中的总磷含量采用过硫酸钾高压氧化,钼锑抗比色法测定,磷酸盐则直接用钼锑抗比色法测定。总氮和硝态氮利用美国Dohrmamn公司生产的DN-1900测氮仪分析,氨氮用水杨酸-次氯酸盐光度法测定。水样中的重金属Cu、Pb、Cr、Zn和Mn的总量通过ICP-AES测定,总Cd采用瓦里安公司出品的无焰原子吸收仪测定,As

采用原子荧光氢化物法测定。本研究从采样到分析整个过程均有严格的质量控制和质量保证。

2　结果与讨论2.1　重金属和氮、磷等主要污染物在库区及永定河中的含量分布两次在官厅水库库区(7个样点,n=14)和永定河水系(6个样点,n=12)采集的水样中,原水与过滤水中主要重金属(Cu、Cd、Pb、Zn、Mn、Cr和As)的含量如图2所示。根据最新颁布的地表水环境质量标准(GHZB1-1999)[13],从总量上看,无论是官厅水库库区还是永定河水系,大部分重金属(Cu、Zn、Cd、Cr和As)的含量均低于地表水Ⅲ类标准,部分样点Mn的含量超过地表水Ⅲ类标准但低于Ⅳ类标准。值得注意的是,官厅水库库区中八号桥原水中的铅含量超出地表水Ⅴ类标准(高达0.124mg/L),但过滤水中未见超标,可见铅主要被吸附在颗粒物上,这显然与上游的洋河排污有关。此外,原水中重金属的含量明显高于过滤水,说明颗粒态重金属含量不容忽视。水库库区与永定河水系相比,重金属含量几乎都要高出一倍,尽管大部分重金属的含量与水质标准相比处于较低水平,但也反映了库区的污染程度相对较高。

342地 理 科 学 进 展 20卷进一步对比官厅水库库区及永定河水系两次采样的原水与过滤水中总氮和总磷的含量(图3)可以发现,整个库区和下游永定河水系的氮、磷污染严重。根据地表水环境质量标准中的湖泊水库水质标准,原水中总氮的含量(均值3.12mg/L,n=26)超出Ⅴ类水质标准(1.2mg/L)1.6倍,过滤水中总氮含量则超出Ⅴ类标准1.2倍以上。总磷的超标情况更加严重,原水中总磷含量(均值0.47mg/L,n=26)超出Ⅴ类水质标准(0.12mg/L)近3倍,过滤水中总磷含量也超出Ⅴ类标准近1倍,整个水体处于富营养化状态。对比原水和过滤水可知,颗粒态的氮含量很低,而颗粒态的磷含量较高,其原因可能是通过地表径流流失的磷主要是颗粒态形式。与重金属的含量分布相似,总氮和总磷的含量也是库区明显高于永定河水系,尤其是原水中总磷的含量,这表明库区的氮磷污染更为严重。

(a)官厅水库库区(n=14)　(b)永定河水系(n=12)图2　官厅水库库区及永定河水系重金属含量分布(mg/L)Fig.2　ContentsofheavymetalsinGuantingReservoirandYongdingheRiver(mg/L)　

(a)官厅水库库区(n=14)　(b)永定河水系(n=12)图3　官厅水库库区及永定河水系氮、磷含量分布(mg/L)Fig.3　ContentsofN,PinGuantingReservoirandYongdingheRiver(mg/L)

2.2　官厅水库及永定河水系中总氮和总磷含量的空间分布

两次采样实测结果表明,官厅水库及永定河水系的总氮和总磷含量存在明显空间分异,图4按采样点位分别给出了总氮和总磷的含量分布,水平虚线为相应地表水环境质量标准。由图4可以看出,总氮含量的最高值出现在8号桥,该点的总磷含量也很高,由于洋

3434期 梁　涛等:官厅水库及永定河枯水期水体氮、磷和重金属含量分布规律河和桑干河在此点汇入水库,这正反映了来自洋河的污染。总磷含量最高值出现在妫水河原水样点,其总氮含量也很高,这表明官厅水库的妫库区氮磷污染也较严重,其来源显然是延庆县的工业废水和生活污水。对于河口区,由于受到妫库水的稀释,其总氮和总磷含量较8号桥要低一些。此外,官厅水库的出口处(1003和1008断面)及永定河水系总氮和总磷的含量较低,但仍然劣于地表水水质Ⅳ标准,个别点劣于Ⅴ类标准。处于官厅水库下游河段的永定河水系主要是受水库泄水的影响,而采自斋堂和清水河的数据则反映了以地区性工业污染为主的氮磷污染。

图4　官厅水库库区及永定河水系中总氮和总磷含量的空间分布Fig.4　ContentsdistributionoftotalNandtotalPinGuantingReservoirandYongdingheRiver

2.3　官厅水库及永定河水系中不同形态氮、磷的含量分布

图5　官厅水库及永定河水中不同形态氮、磷的含量分布Fig.5　ContentsofNandPindifferentspeciesinGuantingReservoirandYongdingheRiver

考察官厅水库库区和永定河水系的氮和磷的不同形态(见图5),可以发现,其氮污染主要是氨氮污染,尤其是8号桥和河口处的氨氮含量远高于地表水环境质量Ⅴ类标准。其原因可能在于每年春夏之交,农业灌溉引水致使桑干河和洋河部分河段断流,农田排水又使水流恢复,造成氨氮含量很高。此外,有机氮的含量不高,硝态氮的含量虽然较高,但超标不严重。从磷的形态分布上看,上文已指出,颗粒态磷是原水中的主要形态,对于过滤水,磷酸盐的含量仅占总磷的10%～35%,可见溶解态磷的含量并不高。尽管氮是官厅

344地 理 科 学 进 展 20卷水库富营养化的主控因素,但由于磷的含量相对较低,水体中的氮难以充分利用,从而使磷成为限制水库富营养化的主控因素。

3　结论通过以上分析可以看出,枯水期官厅水库库区及永定河沿线水环境污染主要是氮、磷污染,也就是水体处于富营养化状态。从总体上看,重金属污染很轻,大多重金属含量低于地表水Ⅲ类标准,个别样点的Pb含量超标。无论是库区还是下游永定河水系,N、P污染都比较严重,大部分样点超过地表水中的湖泊水库Ⅳ类甚至Ⅴ类水质标准。此外,污染物的含量分布存在一定的空间分异,官厅水库库区污染较重,8号桥最重,其次是河口。库区氮污染以氨氮为主导地位,磷污染主要是颗粒态磷的形式。

参考文献:[1]　王劲峰,陈红焱等.区域发展与水环境利用透明交互决策系统[J].地理科学进展,2000,19(1):9-16.[2]　刘汉桂.北京饮用水源保护的实践与思考[J].生态经济,1997(5):28-32.[3]　官厅水系水源保护领导小组办公室.官厅水系水源保护的研究(1973-1975年科研总结)[M].内部资料,1977.[4]　徐平.官厅水系洋河河段有机污染调查研究[J].环境保护,1994(2):40-41,33.[5]　王永玲.官厅水库细菌监测及其分析[J].北京水利,1997(1):50-51,56.[6]　袁博宇.官厅水库水质现状及趋势分析[J].北京水利,2000(5):29-31.[7]　冯伶亲.官厅水库水质污染的初步分析[J].北京水利,1996(3):37-40,56.[8]　张卫华,武佃卫.官厅水系水质评价及对策建议[J].北京水利,1997(6):11-15.[9]　王立卿,马增田.官厅水库水污染及其防治对策[J].水资源保护,1999(13):30-32.[10]　赵伟纯.洋河水系中下游有机污染的治理对策[J].环境保护,1995(5):11-13.[11]　康跃惠,宫正宇,王子健等.官厅水库及永定河水中挥发性有机物分布规律[J].环境科学学报,2001,21(3):338-343.[12]　黄国如,芮孝芳.官厅水库水质模型研究[J].水科学进展,1999,10(1):20-24.[13]　中国国家环境保护标准GHZB1-1999.地表水环境质量标准[S](国家环境保护总局1999-7-20发布.2000-01-01实施)北京:中国环境科学出版社,1999.

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气候变化对水体氮磷含量的影响分析

气候变化对水体氮磷含量的影响分析

气候变化对水体氮磷含量的影响分析随着全球气候变化的加剧，人类面临着诸多环境问题，其中之一就是水体中氮磷含量的变化。

氮磷是生态系统中的重要元素，对于维持水体生态平衡具有关键作用。

本文将从气候变化对水体氮磷循环的影响、影响机制以及可能的解决方案这三个方面进行探讨。

首先，气候变化对水体氮磷循环产生了重要的影响。

首先，气候变暖导致了水体温度升高，这会直接影响水体中氮磷的生物转化速率。

研究发现，水温升高会促进水体中氮磷转化的速度，从而加速氮磷的循环。

其次，气候变化还会影响水体的降水量和降水模式，导致水体中氮磷的输入量和输出量发生变化。

降水量的变化会直接影响水体中氮磷的稀释效应，进而影响其浓度。

此外，气候变化还会改变水文循环和水体的流动速度，对水体中氮磷的输运、沉积等过程产生重要影响。

其次，气候变化影响水体中氮磷含量的机制十分复杂。

首先，气候变化对生态系统的物理和化学过程产生了直接和间接的影响。

例如，高温和较高的降水量可能导致水体中悬浮物和溶解态氮磷的氧化和还原反应加快，进而提高了水体中氮磷的含量。

其次，气候变化对生态系统的生物过程也产生了显著的影响。

例如，气候变暖可能改变藻类生长季节和水体中浮游植物的物种组成，进而影响水体中氮磷的生物转化过程。

此外，由于气候变化导致了生态系统的演替和种群结构的改变，水体中氮磷的供应和需求也将发生变化。

最后，针对气候变化对水体氮磷含量的影响，需要采取一系列的解决方案。

首先，加强对气候变化的监测和预测，以更好地理解气候变化对水体氮磷含量的影响机制。

其次，进行水体环境保护，减少氮磷的排放和输入量，避免过度利用水资源。

这可以通过改善农田管理、加强工业排放的监管等手段来实现。

此外，通过提高水处理技术和水质监测手段，及时掌握水体中氮磷含量的变化，有助于及时采取相应的措施进行调控。

综上所述，随着全球气候变化的加剧，水体中氮磷含量的变化成为了全球关注的焦点。

气候变化对水体氮磷循环产生了重要的影响，这种影响涉及水温变化、降水量和流动速度等多个方面。

降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究

降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究

降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究研究背景随着人口的增加和经济的快速发展，农业生产对水资源的需求量日益增大，农业排放也日益增多。

针对农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律，相关研究大多仅仅是在单一的自然条件下进行，没有完全考虑到降雨径流对水体中氮、磷的影响。

因此，本文旨在研究降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律。

研究内容实验设计在农田沟渠中布置样地，利用雨水模拟器进行模拟降雨，探究降雨时的径流对水体中氮、磷的迁移和转化规律的影响。

本实验设置三个处理组别：1）控制组，不加以任何处理；2）施氮组，每立方米加入50g尿素；3）施磷组，每立方米加入20g三钙磷。

实验步骤1.选取有土壤层的农田沟渠示范区。

2.将每个样地分为三个收集器进行取样。

3.施氮组和施磷组每立方米加入相应的氮、磷肥料。

4.使用雨水模拟器进行一定强度的降雨模拟，收集样地中产生的径流，并同时记录样地内氮、磷的浓度变化。

5.在每次降雨后10分种内取样，用离心机离心后，取上层水体样品进行分析。

实验结果实验结果表明，农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化过程受降雨和径流的影响较大。

不同组别水体中氮、磷的平均浓度组别氮平均浓度（mg/L）磷平均浓度（mg/L）控制组0.57 0.11施氮组 1.28 0.45施磷组 1.02 0.84由此可见，施氮组和施磷组水体中氮、磷的平均浓度均高于控制组，其中施氮组中氮的平均浓度较高，施磷组中磷的平均浓度较高。

氮、磷在水体中的贡献率为了进一步了解氮、磷在水体中的贡献率，根据样品分析数据，计算了不同处理组别氮、磷的迁移贡献率。

氮、磷在水体中的迁移贡献率组别氮迁移贡献率磷迁移贡献率控制组38.1% 20.3%施氮组47.7% 31.7%施磷组47.5% 36.2%通过计算得知，三个处理组中氮、磷在水体中的迁移贡献率均高于初始在水体中的含量，其中施氮组和施磷组在水体中的迁移贡献率更高。

结论1.本实验结果表明，农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律受到降雨和径流影响较大，并且施氮、施磷会导致水体中氮、磷含量增加。

水环境中泥沙作用研究进展及分析

水环境中泥沙作用研究进展及分析

水环境中泥沙作用研究进展及分析禹雪中1，钟德钰2，李锦秀1，廖文根1(1.中国水利水电科学研究院，北京100038；2.清华大学，北京100084)摘要：首先分析了泥沙在微观和宏观方面，对污染物迁移转化过程中的影响。

泥沙通过吸附、解吸作用，同时通过泥沙运动，共同影响着污染物的赋存状态，从而影响着水体环境质量的变化。

本文系统总结了在泥沙吸附解吸污染物机理、影响因素、数学模型等方面，已经进行的研究工作所取得的成果，并讨论了有待进一步研究的内容。

关键词：水环境；污染物；泥沙；吸附；解吸水环境系统中，泥沙通过对污染物质的吸附与解吸，直接影响着污染物质在水固两相间的赋存状态。

同时，伴随着泥沙在水体中的运动，污染物质在水体和底泥之中的赋存状态也发生着变化。

因此，泥沙与水流共同成为污染物的主要载体，影响着污染物在水体中的迁移转化过程，从而最终影响着水生态环境的状态。

这种作用，可以称为泥沙的环境作用。

我国河流普遍多沙，河流含沙量总体水平大于国外。

随着人口增长、工农业生产发展以及城镇建设速度的加快，我国工业废水和城镇生活污水排放总量仍在逐年增加，水污染状况严峻的局面还未得到有效控制。

河流多沙的客观条件和排污量大的外部因素决定了进行泥沙环境作用研究的必要性，进行更加深入的研究工作对于水质监测、水质评价、水污染控制与规划工作具有重要意义和价值。

1 泥沙对水体环境质量的影响含沙水体的环境效应在很多方面均有体现，原状水体中主要表现为浓度-生理化学效应和浓度-生态效应。

总体上讲，相应的研究和分析工作以重金属居多，近年来针对有毒有机物和耗氧有机物的研究也日益受到关注。

泥沙对水体重金属的影响及其环境效应研究，一直受到不同领域研究者的关注。

美国和欧洲中部已污染河流颗粒物上的重金属含量占总金属含量的比例，Cu、Hg、Cr在60％～70％之间，Pb在80％左右［1］。

张曙光等［2］进行了黄河泥沙重金属在背景条件下的生物累计效应模拟实验，实验结果表明，Cu、Pb、Cr、Cd在浑水中鱼体内的含量与清水对照组比较，均略有不同程度的增加，随着时间的延长，这种差异逐渐显著。

人工湿地中植物的作用_张洪刚

人工湿地中植物的作用_张洪刚

第4卷第2期2006年6月湿　地　科　学W ET LAND S C I E NCEVol.4　No.2June,2006收稿日期:2005-12-01;修订日期:2006-02-27基金项目:北京市教育委员会资助项目(K M200510028009)资助。

作者简介:张洪刚(1980-),男,北京人,硕士研究生,主要研究湿地生物多样性及人工湿地处理污水技术。

E 2mail:z1h2g3.0@126.com3通讯作者:洪剑明,副教授。

E 2mail:hj m 2910@人工湿地中植物的作用张洪刚,洪剑明3(首都师范大学生命科学学院,北京100037)摘要:近20a 来,人工湿地系统由于具有独特的净化机理和功能而越来越多地被用于处理生活污水、工业废水和农业污水。

人工湿地系统之所以受到国际上广泛的关注,这是由于它具有低能耗,低成本,运行费用少和操作简便等优势。

湿地植物在人工湿地中起着非常重要的作用,不但可以直接摄取和利用污水中的营养物质、吸收富集污水中的重金属等有毒有害物质;而且还能输送氧气到根区,提供根区微生物生长、繁殖和降解过程中对氧的需求。

通过详细阐述植物对水中营养元素的吸收作用,说明了植物在人工湿地处理污水中的重要性,并提出了一些改进人工湿地处理污水能力的设想以及人工湿地系统水生植物有待进一步研究的问题,研究结果可以为进一步优化人工湿地系统的设计提供参考。

关键词:人工湿地;湿地植物;污水处理中图分类号:X17　文献标识码:A 文章编号:1672-5948(2006)02-146-09 随着人口的增加和城市化进程的加速发展,污水的种类和排放量也随之不断的增加。

尽管世界各国都采取了各种措施,但是仍然难以遏制水污染的趋势。

目前我国城市污水处理厂普遍采用的工艺为普通活性污泥法、氧化沟法、S BR (间歇式活性污泥)法、AB (吸附-生物降解法)法[1]等,这与美国、德国等发达国家所采用的技术与工艺几乎处在同一水平,而我国的国民生产总值低于上述国家。