地下饮用水源地

地下饮用水源地（共9篇）

地下饮用水源地 篇1

我国约有半数以上的城市、乡村的经济发展和居民的生活用水以地下水为主要供水水源[1]。但不合理的抽取利用和周围环境的污染使地下水污染日益严重,尤其在村镇地下饮用水源地,由于大量的化肥施用,在0~4m土层中硝态氮已有大量积累,硝态氮成为地下水污染的主要污染来源[2],经过灌溉和降雨的淋溶过程使得氮素产生深层渗漏从而污染地下水源。目前,ArcGIS是有效监测污染因子迁移的工具,并针对地下水源的污染开展了大量的研究,其中杨素珍等[3]利用GIS的空间数据分析功能预测地下水位的变化;黄金玉等[4]利用野外调查数据和样品测试数据通过GIS技术对地下水进行水质评价和超标评价。然而,这些研究侧重于在污染过程中的检测实验和插值计算,没有做到对污染地下水的因子进行预先识别,缺少大尺度地下饮用水源污染因子识别手段。

由于硝态氮是村镇地下水源地的主要污染因子[5,6,7,8,9],基于作物多年正常耕种期内,多年平均降水的条件下,以硝态氮为例研究其不同土壤中的淋溶规律。利用ArcGIS的“归一化加权叠加”功能和ModelBuilder工具构建污染因子识别模型[10,11],对经过土壤深层渗漏后的硝态氮浓度进行识别,分级显示其对地下水的污染程度,并为以后的相关工作提供决策支持。

1 识别模型的对象与依据

1.1 识别对象

村镇地下水源的补给区很多都毗邻农田,农田土壤中由于大量的施用化肥导致氮素不断积累,经过降雨和农田的灌溉会在土壤土层中淋溶进而产生深层渗漏,从而到达地下水源补给层,对地下水产生污染。因此,地下水污染因子的识别对象是经过土壤深层渗漏到达地下水源补给层时水体中硝态氮的浓度。

1.2 识别依据

村镇地下水源地污染因子识别依据即相关的评价依据,目前我国主要参照《地下水质量标准》(GB/T14848-93)[12],本文主要根据以人体健康基准值为依据划分的Ⅲ类水和以农业、工业用水要求为依据划分的Ⅳ类水为主要评价依据,见表1。

mg/L

2 识别模型的构建

2.1 构建方法

利用ArcGIS将地下水源地污染因子识别地区的遥感影像加载到软件中,数字化地下饮用水源地及周边污染源所在地的地理空间要素,并将收集到的种植面积、施肥量、土壤类型等属性数据资料导入其中,与对应的空间数据进行关联,建立村镇地下饮用水源地数据库。

根据地下饮用水源地数据库中的基础信息确定影响地下水硝态氮污染因子深层渗漏的因素,并对各相应字段进行重分类,利用加权叠加功能将重分类后的栅格进行归一化分级,考虑每个因素对污染因子深层渗漏的影响程度分别赋予相应权重值,将两个栅格按权重叠加得到污染因子浓度等级栅格,并与识别依据中的相关指标进行比较,从而识别哪些污染因子是地下饮用水源地的污染源。

2.2 构建步骤

2.2.1 确定影响深层渗漏的因素

为快速有效的识别地下水源的硝态氮污染因子,根据1949年至今对影响土壤水中氮素的垂直迁移因素的研究:其中范丙全等[13]在对壤质潮土硝态氮的淋溶的研究中指出氮肥用量是硝态氮淋溶损失的决定因素;王家玉等[14]在稻田土壤中N渗漏的研究中指出,硝态氮是水稻土的氮素的主要淋失形式,施肥量对其有明显影响;易秀等[15]在研究娄土中氮素渗漏时指出,施入土壤的氮肥的渗漏形式基本都以硝态氮为主,且渗漏量与施肥量有极显著相关性;宋玉芳等[16]在研究旱地养分淋溶规律中指出,淋溶水中硝态氮含量远高于氨氮含量,且淋溶量与施肥量呈正相关,因此施肥量是影响硝态氮深层渗漏的一个主要因素。

吕殿青等人[17,18,19]指出在陕北无定河谷地的沙质土壤中硝态氮可下移至200cm,甚至在400cm仍有不少硝态氮;在关中重壤质娄土土壤中硝态氮可下移至100cm以下;在陕南汉中盆地的黏重水稻土土壤中硝态氮只下移至60cm左右。对以上在不同类型的土壤中硝态氮的深层渗漏情况进行比较分析得出:土壤类型对硝态氮的渗漏也具有明显影响。同时考虑到硝态氮在土壤中深层渗漏直至地下水源补给区的过程是一个长期的自然行为,由此确定施肥量和土壤类型为影响因素,其中施肥量为主要影响因素。

2.2.2 因素栅格的“归一化加权叠加”

ArcGIS中的“归一化加权叠加”是ArcToolBox中“Spatial Analyst Tools”下的一个“Overlay”工具,可以对不同量纲的数据进行加权计算,避免直接进行加权平均时量纲不统一的问题。其关键在于先为具有不同量纲的栅格进行字段的行归一化分级,再为栅格进行加权求和运算,多个栅格的权重值之和必须是100%。

“归一化加权叠加”建立的步骤:

(1)打开ArcMap,加载配准好的村镇饮用水源地卫星图片,再打开ArcCatalog,将建立好的地下饮用水源专题图层拖入数据框。

(2)打开ArcToolBox,右键点击根目标“ArcToolbox”,在右键菜单中执行“新的工具箱”命令,将新建工具箱重命名,如“地下饮用水源污染识别”。

(3)在新建的工具箱“地下饮用水源污染识别”上单击右键,点击命令:“新建”/“模型”,打开“ModelBuilder”应用程序窗口,并在窗口中点击“模型”/“模型属性”,通过在“环境设置”中,设定“常规设置”的“输出范围”为“Same As Layer‘StudyArea’”。

(4)从ArcMap中,将“试验地块”图层拖放到“ModelBuilder”窗口中;从“Arctoolbox”中将工具“Feature to raster”拖放到“ModelBuilder”窗口中,“施肥量”和“土壤类型”字段分别对应一个此工具(此工具在“Conversion Tools”/“To Raster”下)。

(5)在“ModelBuilder”窗口中,双击工具图框“Feature to raster”,在出现的对话框中选择“输入要素”为“试验地块”,选择字段分别为:“施肥量”和“土壤类型”。在“ModelBuilder”窗口中右键点击“Feature to raster”,点击运行。右键点击“输出栅格”重命名为“施肥量初始栅格”和“土壤类型栅格”。

(6)从“Arctoolbox”中将“重分类”工具拖放到“ModelBuilder”窗口中,双击此工具,在出现的对话框中选择“输入栅格”为“施肥量初始栅格”和“土壤类型栅格”,在“重分类字段”中选择“Value”和“Lx”,按照表2进行重分类。将输出的栅格分别重命名为“施肥量重分类栅格”和“土壤类型重分类栅格”。

(7)从“ArcToolBox”中将“WeightedOverlay”工具拖放到“ModelBuilder”窗口中,双击此工具,点击右侧的添加按钮添加“施肥量重分类栅格”和“土壤类型重分类栅格”。按照表3所示定义“scale value”值并分别赋予“施肥量重分类栅格”权重为80%和20%,加权叠加的等级对应的硝态氮的浓度范围如表4所示。

(8)模型的参数化。在如图1所示的“ModelBuilder”模型构建器流程图中,右键点击“要素到栅格”工具,选择“生成变量”/“来自参数”/“字段”。依次右键点击“字段”、“字段(2)”、“用量重分类”、“类型重分类”图形框,选择“模型参数”。最终的“GUI”应用界面如图2所示。

3 识别模型的应用

模型应用步骤:

(1)在“Arctoolbox”中双击“地下水污染等级识别”,打开模型的“GUI”应用界面。

(2)按照重分类表中的分类设置“用量重分类”和“类型重分类”。

(3)运行此模型,得到地下水硝态氮污染因子识别效果图,如图3所示。

图3中显示,经过深层渗漏后四个实验区内到达地下水补给区时硝态氮浓度的等级分别为2、2、3、4级,结合表3加权叠加的结果分析表可知,对应的硝态氮浓度分别在4.00~30.0、30.0~42.0和42.0~90.0mg/L,对应的地下水等级为≤Ⅳ级和≥Ⅴ级,其中≥Ⅴ级为地下水严重污染地区,根据《地下水质量标准》(GB/T14848-93)此类水不可做为饮用水。

4 结语

通过实例应用该模型,经过识别模型归一化加权叠加后的污染因子等级和实测的污染因子等级的结果是一致的。研究表明:

(1)本识别方法通过ArcGIS建立村镇饮用水源地GeoDatabase数据库,获得作物种植结构、土地类型和施肥量等空间和属性数据,与传统的监测点取水样化验分析相比较,具有效率高、成本低、识别区域广等特点。

(2)将具有不同量纲的影响深层渗漏的因素通过归一化加权叠加,使识别模型能够综合反映出识别区域的物理、化学、生物特征。

(3)我国村镇地下饮用水源地的污染因子种类繁多,可以通过调整影响因素之间的归一化等级和权重值反映不同地区内地下水污染因子和污染等级。

在今后的应用中,应逐步完善在不同土壤类型、耕作作物和工程治理措施等边界条件下,地下水污染因子各影响因素的归一化等级和各影响因素之间权重值的调整,为地下饮用水源地的保护提供快捷有效广泛的污染因子识别技术。

地下饮用水源地 篇2

颁布时间：2004-11-27发文单位：河北省石家庄市人大

（2004年8月27日石家庄市第十一届人民代表大会常务委员会第十一次会议通过 2004年11月27日河北省第十届人民代表大会常务委员会第十二次会议批准）

经2004年8月27日石家庄市第十一届人民代表大会常务委员会第十一次会议审议通过，2004年11月27日河北省第十届人民代表大会常务委员会第十二次会议批准，现予公告，自2005年1月1日起施行。

石家庄市人民代表大会常务委员会

2004年12月16日

第一条 为了保护市区生活饮用水地下水源，防治污染，保障人体健康，促进经济与环境的协调发展，根据《中华人民共和国水污染防治法》等有关法律、法规，结合本市实际，制定本条例。

第二条 市区生活饮用水地下水源保护区，是指本市辖区内滹沱河、沙河、磁河水系地下水源保护区和市区内饮用水开采井周边地下水源保护区。

第三条 本条例适用于市区生活饮用水地下水源保护区的污染防治工作。

第四级 市环境保护行政主管部门负责对市区生活饮用水地下水源保护区污染防治工作的统一监督管理。

市规划、城市管理、卫生、水利、国土资源、农业等部门按照各自职责，做好市区生活饮用水地下水源保护区的污染防治工作。

第五条 鹿泉市、灵寿县、行唐县、正定县、藁城市、新乐市人民政府应当依照本条例的规定，采取措施，防治污染。

第六条 市人民政府应当组织有关部门，规划、建设和完善地下水源保护区的污水排水管网、垃圾清运等基础设施。

第七条 任何单位和个人都有保护生活饮用水地下水源，防止污染的义务，并有权对污染和破坏生活饮用水地下水源的行为进行检举和控告。

第八条 生活饮用水地下水源保护区的水质适用国家《地下水质量标准》Ⅱ类标准。

第九条 滹沱河水系地下水源保护区划分为三级：

（一）一级保护区范围包括：黄壁庄水库主坝至马山、下黄壁村、上吕村、后东…、前东…、郑村、邓村、孟庄、东小壁、北落凌、中落凌、南落凌、纸房头、陈村、西营村、东营村、南高基、肖家营、柳辛庄、西古城、东古城、北高营、凌透、店上、西塔口、东塔口、北中奉、大丰屯、小丰村、陆家庄、九门、南屯、黄庄、固营、朱河、郭家庄、太平在南头（沿河堤）、塔元庄、大孙树、小孙树、平安村、胡村、西里寨（沿河庄陡坝）、邵同、南

白店、北白店、同下村、西木佛、南合村、倾井庄、忽冻村至黄壁庄水库主坝地域链接形成的区域。

（二）二级保护区范围包括：滹沱河南一级保护区外黄壁庄水库副坝至永乐、南白砂、北故城、南故城、东邵营、霍寨、徐庄、于底、大郭村火车站、西王村、留营村、钟家庄（沿石太铁路）、京广线、石津渠南支流（沿渠向东）、吴家营、北五女、小丰村至一级保护区地域链接形成的区域；滹沱河北一级保护区外西木佛、韩家楼、曲阳桥、南岗村、教场庄、西洋村、黄庄至一级保护区地域链接形成的区域。

（三）三级保护区范围包括：滹沱河以南二级保护区以外西王村至中山西路至上庄村（沿山前向北）、王屋、高家窑、牛山村至黄壁庄水库副坝地域链接形成的区域。

沙河水系地下水源保护区为：新乐市境内自西北至东南，环绕沙河两岸，车固、岸城、赤支、凤鸣、承安铺、西五楼、东五楼、东张村、南张村、路家庄、大流、小宅铺、堽头村、吴家庄、中同、木村、北高里（行唐县）、车固地域键接形成的区域。

磁河水系地下水源保护区为：正定县、新乐市境内自西北至东南，环绕磁河两岸，陈家疃、东宿村、辛合庄（新乐市）、完民庄、贯上（新乐市）、小石家庄（新乐市）、西平乐、东杜村、西白庄、南王庄、七吉、丁旺、韩家庄、傅家村、里双店、孔村、陈家疃地域链接形成的区域。

本条前三款所列地下水源保护区由市环境保护行政主管部门依法制作区域划分图。

第十条 市区内以饮用水开采井为中心半径30米范围内为地下水源保护区。

第十一条 滹沱河水系地下水源一级保护区及沙河、磁河水系地下水源保护区范围内，禁止新建、改建、扩建生产性建设项目和污染水源的非生产性建设项目及设施；滹沱河水系地下水源二级保护区范围内，禁止新建、改建、扩建可能污染地下水源的生产性建设项目和设施；滹沱河水系地下水源三级保护区范围内，禁止新建、改建、扩建化工、电镀、皮革、造纸、冶炼（含焦化、烧结）、印染、炼油、制药、养殖及产生放射污染等建设项目和设施。第十二条 滹沱河、沙河、磁河水系地下水源保护区范围内禁止下列行为：

（一）使用剧毒或高残留农药；

（二）储存有毒化学品、农药、石油、放射性物质等；

（三）倾倒、堆积生活垃圾、建筑垃圾、工业废渣等废弃物；

（四）利用污水灌溉农田；

（五）利用含有毒污染物的污泥作肥料；

（六）利用渗坑、渗井排放有毒有害污水；

（七）擅自修建渗水厕所和污水明渠；

（八）其他可能造成污染的行为。

第十三条 市区内饮用水开采井地下水源保护区内禁止从事下列行为：

（一）堆放易燃、易爆、剧毒或其他有毒和放射性物质；

（二）堆放、倾倒工业废渣、城市垃圾和其他废弃物；

（三）排放污水和挖设渗坑、渗井、污水渠道、渗水厕所等；

（四）喂养畜禽；

（五）挖坑取土、破坏深部土层结构、损坏绿化植被；

（六）其他污染和影响地下水源环境的行为。

第十四条 在水源保护区内，经批准新建、改建、扩建的建设项目必须具备完善的排入污水排水管网的条件。

第十五条 滹沱河、沙河、磁河水系地下水源保护区范围内现有的化工、印染、造纸、皮革、冶炼、电镀、炼油、制药等重污染企业，市人民政府应当制定规划，由市和所在地县级人民政府依照规划确定的时间和管理权限负责搬迁或关闭。

第十六条 滹沱河、沙河、磁河水系地下水源保护区范围内现有的未经环境保护行政主管部门审批，已建成的本条例第十五条规定以外的其他企事业单位，由市环境保护行政主管部门对其污染状况作出评价，分为三种情况处理：

（一）排放污水的企事业单位，均应安装污水处理设施和污染源自动监测仪，排放的污水必须达到国家规定的排放标准，并通过防渗漏管道排入污水排水管网，经市环境保护行政主管部门检验合格，方可继续生产和使用；

（二）排放污水以外污染物的企事业单位，应根据实际排放污染物的情况，建设相应的防治污染设施，经环境保护行政主管部门检验，达到国家规定排放标准的，方可继续生产和使用；

（三）排放污染物的企事业单位，经治理，仍不能达到污染物排放标准或不具备污水排水条件的，由市或所在地县级人民政府限期搬迁或关闭。

第十七条 市环境保护行政主管部门按照污染物排放总量控制的要求，负责审核滹沱河、沙河、磁河水系地下水源保护区范围内单位的排污情况，达到国家规定标准的，颁发国家规定的《排污许可证》。

排放污染物的单位，在本条例生效后六个月内应向市环境保护行政主管部门提出污染物排放申请，由市环境保护行政主管部门审核、批准，颁发《排污许可证》后，方可排放，并交纳排污费。

第十八条 滹沱河、沙河、磁河水系地下水源保护区内，建有污水处理设施的单位，必须遵守以下规定：

（一）保证污水处理设施正常运转，做好原始记录，定期向所在地环境保护行政主管部门报告，不得弄虚作假；

（二）污水产生量不得超过污水处理设施的处理能力；

（三）不得擅自拆除或闲置污水处理设施，确需拆除或者闲置的，应当采取防止污染措施，并提前十五日报所在地环境保护行政主管部门批准。

第十九条 市环保、水利、城管、卫生、国土资源、农业等部门应依据各自监测职责定期对地下水质情况进行监测，并由市人民政府或有关部门将数据向社会公布。

市人民政府及其有关部门应当制定地下水源污染的应急预案。当地下水质受到污染，有可能影响人体健康时，有关部门应及时报告。必要时，市人民政府应当启动应急预案，消除污染，保障饮用水安全。

第二十条 违反本条例第十一条规定的，由市或所在地县级环境保护行政主管部门责令拆除，恢复原状，处以二万元以上二十万元以下罚款。

第二十一条 违反本条例第十二条第二项规定的，由市或所在地县级人民政府环境保护行政主管部门限期改正，可处十万元以下罚款；违反第三项、第六项、第七项规定的，由市或所在地县级人民政府环境保护行政主管部门限期改正，可处一万元以下罚款。

第二十二条 违反本条例第十三条规定的，由市或区环境保护行政主管部门责令改正，恢复原状，可处一万元以下罚款。

第二十三条 违反本条例第十六条第一项、第二项规定的，由市或所在地县级环境保护行政主管部门责令停止生产或使用，可处以十万元以下罚款。

第二十四条 违反本条例第十七条第二款规定，擅自排放污染物的，由市或所在地县级环境保护行政主管部门处以十万元以下罚款，并追缴排污费。

第二十五条 违反本条例第十八条规定之一的，由市或所在地县级环境保护行政主管部门责令恢复正常使用或者限期重新安装使用，可处十万元以下罚款。

第二十六条 执法人员滥用职权、玩忽职守、徇私舞弊，有下列行为之一的，对直接负责的行政主管人员和其他直接责任人员依法给予行政处分；情节严重构成犯罪的，依法追究刑事责任：

（一）违反本条例规定，应当许可而不予许可的；

（二）放弃或放宽本条例或其他法定条件，予以许可的；

（三）对发现和举报应予制止、纠正或处罚的违法行为不予制止、纠正或处罚的；

（四）其他滥用职权、玩忽职守、徇私舞弊，致使地下水源造成污染的。

饮用水源地水质引入生物毒性初筛 篇3

目前,针对饮用水源地的水质评价主要依据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)以及《地下水质量标准》(GB/T14848-93)。前者对集中式生活饮用水地表水源地仅从理化性质做了规定,基本项目有24项,补充项目5项,特定项目80项;后者从色度、嗅和味及浑浊度等39项指标做了规定。对于评价多发的饮用水源污染事故对水生生态系统造成的危害性,以及饮用水源地的安全性,仅依据《地表水环境质量标准》和《地下水质量标准》中的理化指标进行监测,已不能直接、全面地反映各种有毒物质对水环境的影响。因此,有必要围绕饮用水源地引入生物毒性进行阐述,从而使饮用水源地水质的综合评价更加全面、可靠。

1 引入生物毒性的必要性

一般来说,饮用水源受污染事故的影响,会使得水中某一种或多种污染物偏高,进而威胁到健康的饮用。污染事故主要包括人为投毒、储运危险品事故、水体微生物爆发的污染及自然灾害引起的水质突变等。由于污染事故的突发性、危害严重性,造成水中污染物种类是否在常规检测范围内、是只含一种还是多种毒性物质均难以确定。有报道称,目前约有超过10万种化学毒性物质,仅饮用水中可检出的有机污染物就达2 221种[1],其中许多具有致癌、致畸和致突变作用。事故应急监测相对要求具有精度低、快速性、宽谱性、综合性,而且水源污染物种类之多,且多种毒性物质混合效果目前尚不明确。即使最先进的仪器也无法全部检测出饮用水中的所有毒性物质。这就需要通过一项综合的生物学参数对水源水质进行综合评价,即生物毒性检测。在抗震救灾监测中,郭重华等[2]采用生物毒性检测中的生物发光细菌法对灾区水源地水质的急性毒性进行了快速检测,其优势非常明显。

目前国内已有对废水的理化指标和生物毒性进行的对比研究,齐刚[3]采用发光细菌法对某石油化工废水进行了生物毒性测试,并对理化项目进行了监测。研究发现,水中主要理化指标均能达到《污水综合排放标准》Ⅱ级标准,而水质的急性生物毒性水平相当于0.1 mg/L氯化汞所产生的生物毒性,毒性等级为Ⅲ级。由此表明,即使对地表水环境质量标准中所有指标都进行监测,也未必能评价水质是否对人体有害。

现有的饮用水源地水质的综合毒性评价是通过理化监测法分析水质中各成分的浓度来确定各成分的毒性,进而预测其综合毒性。但是理化监测出的指标有限,难于检测未知有害物质的单一或联合毒性。生物毒性检测是指将对毒物敏感的生物体暴露在一定剂量的污染物下,观察生物体活动、行为的变化,以及组织、器官、细胞和分子水平的异常程度,包括急性毒性实验、亚急性毒性实验、慢性毒性实验以及生物致畸、致癌、致突变实验等方法。采用生物毒性检测对饮用水源地水质进行评价,能直接、快速、简便地检测到水中各种化学物质之间的协同作用、单一理化指标无法反映的综合毒性状况,对水质起到初筛的作用,是传统理化检测方法在时效上所无法替代的。但该方法无法确定水中所含的污染物质类型和浓度,且定量相对较差。

在现有的仅包括理化指标的水源水质标准中,引入生物毒性评价标准,使生物毒性测试成为控制饮用水源地水环境质量必须的基本手段,既是对水质的初筛,又是对理化指标的完善补充,使饮用水源地水质的综合评价更加全面、可靠。

2 生物毒性检测方法现状及可行性分析

目前,生物毒性检测方法主要包括急性毒性实验、慢性毒性实验、亚急性毒性实验及回避试验等[4]。急性毒性实验可以探明水中有害物质的毒性程度,常用在24h、48h、72h、96h或更长时间内50%试验生物死亡的毒性物质浓度来表征;慢性毒性是指在低浓度有害物质长期暴露时产生的可观察的生物学效应;亚致死毒性除包含慢性毒性效应外,还应包括生物致畸、致癌、致突变等。慢性毒性和亚急性毒性实验研究可为评价水质安全提供可靠依据。因水污染事故引起鱼类的回避行为,是对外界刺激影响的一种保护性反应,通过计算回避率,可为防治水源污染提供依据。在生物毒性检测方法中,通过急性毒性试验可以探明水中有害物质对生物体的损害程度,进而得出有害物质的浓度与生物效应的关系,为进行水源地水质初筛、预警提供基础依据。

2.1 微生物毒性实验

微生物中的发光细菌是一类非致病的普通细菌,在正常的生理条件下能够发射出可见光。当发光细菌活性高,处于分裂状态时,细胞ATP含量高,发光强;当细菌死亡时,ATP消失,发光停止。发光细菌的抑光率随着水中毒性污染物的含量增大而增强,两者呈正相关性。该方法检测时间短、灵敏度高,且用定量表征污染水体综合毒性,便于对水源水质进行综合评价,在环境监测等领域中得到了广泛的研究。自1978年美国Backma公司首先研制了生物毒性检测仪后,许多学者利用这种方法研究了石油炼制污水、石油化工污水、电业污水、生活污水、食品加工等污水河水、海水、饮用水源地水质、底泥,结果表明,发光菌比理化参数能更准确地反映污水的生物毒性[2,3,4,5,6,7,8,9]。

齐刚采用发光细菌法对某石油化工污水进行研究时,根据《地表水环境质量标准》,结合近年来地表水生物毒性测试情况,按发光细菌的相对抑光率把水质生物毒性分为5个等级,为水质标准中引入生物毒性标准提供了参考依据[3],见表1。

2.2 藻类毒性实验

藻类作为水生生态系统及水生食物链中的初级生产者,其个体小、繁殖快、对毒物敏感,易于分离、培养并可直接观察细胞水平上的中毒症状,是一种较理想的生物毒性实验材料。

水体中有毒物质对藻类的毒性表现在抑制其光合作用、呼吸作用、酶的活性和生长等。在急性毒性实验中,常用藻类的生长抑制和光合作用效率作为测试指标[10]。MA等[11]研究了33种除草剂对蛋白核小球藻的生长抑制效应,发现毒性最大的是百草枯,其EC50(96 h)为1.0×10-4mg/L,与毒性最小的草除灵(EC50(96 h)为37.26 mg/L)相差几万倍。陈德辉等[12]研究了铜离子对羊角月牙藻光合作用效率的抑制效应,提出以氧电极法的光合率作为藻类毒性测试指标,测试简便、快速,藻类生长抑制作用的急性毒性实验测定时间由96 h缩短到2 h,灵敏度提高了约1倍。藻类可以指示生物毒性,但尚缺乏相应的标准以及各种特定试验藻种的细胞化学结构和生理生化特性研究。

2.3 鱼类毒性实验

鱼类对水环境的变化十分敏感,当水体中有毒物质达到一定质量浓度时,就会引起一系列中毒反应,因而被广泛用于毒物和废水的生物监测、评价,进而据此进行质量标准和排放标准的制定以及工业污水的管理等。王春凤[13]等利用剑尾鱼检测了重金属汞和硒的急性毒性;Glasgow等[14]介绍了一种用于军事防御体系的基于RTRM(Real-Time Remote Monitor)平台的在线监测系统,该系统通过收集每条鱼在净水中的生理行为数据,实时监测鱼在目标水样中的各种生理行为,经比较分析便可得出毒性数据。霍传林[15]、黎雯等[16]以对7-乙氧基-3-异吩唑酮-脱乙基酶(EROD)作为毒性指标,利用活体和离体2种生物分析方法检测了二恶英的水生态毒性,并与化学分析结果进行了对比,实验结果说明3种方法检测结果的一致性,证明了EROD作为毒性检测指标的定量性、可靠性和准确性。

2.4 溞类毒性实验

水溞,体形较小,属于浮游动物,以藻类、真菌、碎屑物及溶解性有机物为食,分布广泛,繁殖能力强,对多种有毒物质敏感。当水体受到污染时,有毒物质会影响水溞生长、生殖和发育,甚至死亡。可用水溞死亡率、繁殖能力或生理行为变化作为毒性测试指标[17]。BARBOSA[18]等利用死亡率作为毒性指标研究了二甲亚砜对大型蚤的急性毒性,实验表明,二甲亚砜的LC50(24.6 g/L)低于其在水中的溶解度。黄国兰等[19]研究了邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对大型蚤的死亡率、滤过速率、消化速率的影响,检测到DBP的24 h EC50分别为10.35 mg/L、6.25 mg L、6.62 mg/L。结果表明,在非致死浓度下DBP对大型蚤的捕食行为产生了影响。吴永贵等[20]以隆线蚤的趋光指数为指标,检测水中铬的毒性,检测结果下限远低于48 h的LC50和EC50。说明采用生物生理行为上的变化作为毒性测试指标,具有更高的灵敏度、精确度,能较好地反映水中的毒性。

2.5 生物传感器

生物传感器由生物识别元件、换能器及电子电路系统组成,其具有灵敏、响应快等特点,广泛用于环境监测等领域。目前,用于毒性检测的生物传感器有酶传感器、DNA传感器、免疫传感器、微生物传感器[21,22]等。由于酶、DNA和抗原/抗体具有很强的专一性,所以酶传感器、DNA传感器和免疫传感器对某种有毒物质的毒性检测特别有效。而微生物传感器是以全细胞作为识别元件的传感器,可以检测多种有毒物质的综合毒性,常见的作为分子识别元件的全细胞包括细菌、酵母菌、真菌、植物和动物细胞等。由于具有便携、灵敏度高、检测速度快、检测范围宽等特点,微生物传感器是目前最具发展前途的毒性检测生物传感器。随着基因技术的发展,在一定程度上克服了天然菌的不足,扩大了污染物毒性检测的范围。Merav Tauber等[23]构建了一种全细胞生物传感器,其质粒融合了假单胞菌DLDEX译码基因的转录启动子和无色杆菌的荧光素基因,然后转化到大肠杆菌宿主细胞内。优化检测条件后,可建立荧光强度与相应有毒物质浓度之间的关系。但是这种传感器只有在2-氯丙酸存在的条件下才有效,而且存在不稳定、灵敏度低、检测结果下限超过100 mg/L,比环境实际值高等问题,有待进一步研究。

在各生物急性毒性检测方法中,利用水溞的检测灵敏度最高;藻类次之;发光细菌检测谱最宽,灵敏度一般低于水蚤、藻类;鱼类的灵敏度最低。但是这些传统的生物毒性检测方法实验周期长、操作复杂,且多为间歇式实验,不能及时反映水质情况。随着微生物固定化技术的发展,微生物传感器以其方便、灵敏、快速、范围宽的特点在生物毒性检测中显示出独特的优势,由于目前多是利用单一微生物作为生物识别元件,检测范围相对狭窄。

3 展望

综上所述,利用生物毒性监测水环境,能第一时间初步判断水质安全程度,真实地反映水环境质量状况。由于现有的生物毒性监测技术难以确定水体中污染物的种类和浓度,应采取多种方法进行综合监测,作为生物毒性监测的补充和验证,为环境污染应急监测提供依据。

地下饮用水源地 篇4

嘉兴市2009年城乡饮用水水源地

保护工作计划

为切实加强饮用水水源地生态环境保护工作，确保全市经济社会的全面、协调、可持续发展，根据我市历年城乡饮用水水源地保护工作情况，对照生态省建设和“811”环境保护新三年行动的目标要求，特制订本工作计划。

一、水源地基本情况

嘉兴市地处杭嘉湖平原下游，饮用水水源地分为地表水源地和地下水源地。城乡居民供水主要由地表水厂集中供应，部分集中供水管道未接的乡镇，以镇村级地下深井水厂供水。目前，嘉兴市共有大中型地表水厂（日供水≥3.0t/d）10家，日供水能力约95万m3/d，由于在用的9个地表水饮用水源地均为河道水源地，水质易受上游苏州盛泽、吴江和湖州、杭州等来水的影响，取水口原水水质较难达到国家关于饮用水源地水质的基本要求。鉴于这一情况，嘉兴市已制定了全市城乡饮用水安全保障规划，提出了近期立足自身，加大治污力度，加强水源地生态处理和水厂深度处理，并启动实施部分地区（嘉善、平湖）太湖取水工程，中远期积极寻求境外引水方案的总体规划。

二、总体目标 通过饮用水源地保护工作计划的实施，有效改善全市集中式饮用水水源地水质以及安全保障问题。建立较完善的保护管理制度、高效的监测体系和突发事故应急预案，完成合格规范饮用水源保护区创建；对影响水源保护区的工业、农业和农村面源污染源加以控制，实现水环境质量稳定，确保城镇饮用水清洁、卫生、安全，努力让人民群众喝上干净的水。

三、重点工作

（一）水环境功能区调整

近几年来，因我市经济社会发展和水资源开发利用条件发生重大变化，饮用水源功能区发生了较大变化，为更好地完成今年的生态省建设工作任务，对照《浙江省水功能区水环境功能区划分方案》对全市地表水饮用水源保护区，包括在用、备用、规划饮用水源保护区的基本情况进行调查，提出调整方案上报省政府批准。

（二）水源保护区规范化建设

切实做好饮用水水源地规范化建设工作。年内完成桐乡市运河饮用水水源保护区规范化创建整改验收；基本完成嘉善县太浦河饮用水水源保护区和平湖市广陈塘饮用水水源保护区的规范化创建工作；继续推进南郊贯泾港水厂饮用水源保护区规范化创建工作。

（三）饮用水水源地基础环境调查及评估工作

按照国家环保部的要求，开展典型乡镇饮用水水源地基础环境调查及评估工作。对全市所有乡镇集中式饮用水水源地开展基础环境状况调查，建立并完善乡镇集中式饮用水水源地基础环境信息库，全面评估乡镇集中式饮用水水源地环境禀赋、环境质量、环境监管与环境风险状况。

（四）污染源整治

1、加强对饮用水源保护区及其上游工业企业的监管，确保污水经处理后污染物稳定达标排放。对超标排放企业实行限期治理或停产治理。加快集镇污水收集支管网建设，扩大收集范围，提高城镇生活污水收集处理率。保护区污水管网覆盖区内的所有工业污水全部接入污水截污管网。

2、强化水源保护区内畜禽养殖污染整治。对一、二级保护区域内的畜禽养殖场年内实施拆除或关闭。对准保护区内的畜禽养殖户，削减养殖总量并落实污染治理设施，常年生猪存栏50头以上养殖场落实“两分离三配套”污染治理要求，并加强治理设施的长效管理，确保正常运行；畜禽散养户开展“生态养殖模式”试点，进一步减轻畜禽养殖对水源的影响。

3、加大农业面源污染治理力度，强化科技支撑与农业生产的指导管理，发展高效、生态、无公害产业，减少氮磷污染物入湖量。在保护区范围内开展减肥、减药、循环增效生态保护工程，实施测土配方和平衡施肥，降低化肥使用强度。

4、继续开展对饮用水源保护区范围内河道的疏浚工作，落实长效管理机制，扩大河道保洁范围。进一步完善农村生活垃圾收集和转运系统，加快生活垃圾收集系统和无害化处理设施建设，清除河道、村道两侧的垃圾堆，减少对饮用水水质的影响。

（五）水源地生态修复

继续推进生态湿地建设。实施石臼漾饮用水源地湿地保护工程（二期）、贯泾港水厂水源地治理工程建设；同时开展全市各水厂水源地生态湿地“平原水库”建设前期准备工作，计划将所有水厂水源利用河网均建设为河网生态湿地治理保护工程。

（六）水源保护区监控和应急预警体系建设

1、水源地水质监控。对部分水源保护区监测断面进行调整，以对水源地水质状况进行有效监控。强化饮用水源地水质预警监测，进一步完善上游来水水质预警监测机制，有条件的在上游建设水质自动监测站，实时监控来水水质状况。

2、提高环境应急预警能力。从环境污染、自然灾害和其他因素等方面入手，详细摸清各类污染源的事故隐患点，掌握穿越水源保护区的道路、桥梁等事故敏感点，加强水源地污染事故防患。制定或完善《饮用水安全及水污染事件应急处置预案》，开展培训和演习，检验反应速度，提高反应质量，保证应急预案的落实。

四、保障措施

（一）加强领导，明确责任。各级政府、相关职能部门要把饮用水水源地保护工作列入重点工作日常，切实加强组织协调，及时研究解决工作中的重大问题。全面建立工作责任制，明确职责，抓好各项措施的落实，有序推进水源地保护工作。

（二）加大饮用水源保护的监督考核力度。各级政府和各职能部门要切实做好饮用水源地水质保护工作，县（市、区）应把饮用水源地水质保护工作实施情况纳入到各镇（街道）、各职能部门的考核内容。环保部门要加强对饮用水源地污染整治工作的督查力度，监察部门对饮用水源保护工作开展行政效能监察，对造成严重后果的，依法依纪追究有关单位责任人的责任。

（三）加大资金投入。积极筹措饮用水水源保护区污染源搬迁、生态修复等方面的资金，增加地方财政的资金投入，切实推进水源保护工作。加大饮用水源保护专项科技经费的投入，重点做好饮用水水源保护区污染物削减、富营养化控制、水体生态修复技术和农村农业面源污染控制以及示范工程等项目，提高水源保护的科技水平。

梁辉水库饮用水源地水质评价探讨 篇5

关键词：水质评价,主成分分析方法,梁辉水库

梁辉水库位于浙江省余姚市梨洲街道南庙村, 流域面积35.06 km2。干流梁辉大溪长度11.1 km, 是姚江水系主要支流之一, 比降为15.9‰, 自南向北汇入姚江。流域多年平均降水量1 617 mm, 多年平均径流量3 204万m3。

梁辉水库是一座以防洪、供水为主, 结合发电、水产等综合利用的中型水库。总库容3 152万m3, 设计洪水位46.9 m, 相应库容2 799万m3, 正常蓄水位45.00 m, 兴利库容2 476万m3, 死库容21.2万m3, 库容系数0.79, 为多年调节水库。

水库集雨区内现有8个行政村 (分别为雁湖村10.3 km2、金冠村4.8 km2、章雅山村3.78 km2、长田村3.43 km2、茭湖村4.0 km2、上王岗村0.65 km2、燕窝村2.6 km2和苏家园村5.5 km2) 。其中上王岗村和燕窝村部分为梁辉水库流域, 大部分在梁辉水库集水区域以外。水库建成蓄水后苏家园村村民迁至水库坝下居住, 但原村民所有的5 000亩山林基本划为库区生态林保护区, 原耕地已成为淹没区, 因此, 苏家园村几乎没有村民进库区耕作。

库区现有农户3 982户, 户籍人口10 758人 (其中茭湖村485人, 其户籍在库区, 居住在余姚城区) , 现状实际居住人口10 273人, 常住人口6 950人 (3 323人常年在外地务工, 仅在每年春节和重要节日返回原住地) 。

库区现有农田6 929亩 (其中:水田2 923亩, 旱地4 006亩) 。水田中有313亩种植单季水稻, 其余水田和旱地主要种植旱作物, 旱作物以马铃薯、番薯等品种为主。

山地林种分布为:竹林70 928亩、茶园3 629亩、柴林21 566亩。毛竹及其制品和茶叶是库区居民的主要经济来源。

1 主成分分析方法及评价

1.1 主成分分析的基本原理[1]

主成分分析是把原来多个变量划为少数几个综合指标的一种统计分析方法, 从数学角度来看, 这是一种降维处理技术。假定有n个地理样本, 每个样本共有p个变量, 这样就构成了一个n×p阶的地理数据矩阵, 见公式 (1) 。

当p较大时, 如果在p维空间中考察问题, 是比较麻烦的。为了克服这一困难, 就需要进行降维处理。其最简单的形式就是取原来变量的线性组合, 适当调整组合系数, 使新的变量之间相互独立且代表性最好。

如果记原来的变量指标为x1, x2, …, xp, 它们的综合指标, 即新变量指标为z1, z2, …, zm, (m≤p) 则:

在式 (2) 中, 系数由下列原则来决定:

①zi与zj (i≠j;i, j=1, 2…, m) 相互无关;

②z1是x1, x2, …, xp的一切线性组合中方差最大者, z2是与z1不相关的x1, x2, …, xp的所有线性组合中方差最大者;……;zm是与z1, z2, …, zm-1都不相关的x1, x2, …, xp的所有线性组合中方差最大者。

这样决定的新变量指标z1, z2, …, zm, 分别称为原变量指标x1, x2, …, xp的第一, 第二, ……;第m主成分。其中, z1在总方差中所占的比例最大, z1, z2, …, zm的方差依次递减。

从而可以看出, 找主成分就是确定原来变量xj (j=1, 2, …, p) 在诸主成分zi (i=1, 2, …, m) 上的载荷lij (i=1, 2, …, m;j=1, 2, …, p) 。从数学上容易知道, 它们分别是x1, x2, …, xp的相关矩阵的m个较大的特征值所对应的特征向量。

1.2 主成分分析的计算步骤[2]

根据上述主成分分析的基本原理, 主成分分析的计算步骤如下:

①建立原始变量矩阵, 由m个样本的n个因子构成:

②对原始变量矩阵X进行标准化处理, 采用Z-Score变换进行标准化, 其标准化公式为:

③计算出标准化数据的相关系数矩阵, 并求出其特征根及相应的特征向量。

④确定主成分个数, 根据累计方差贡献率α来确定:

⑤确定主成分Fi (i=1, 2, …, P) 的表达式:

⑥确定综合评价函数:

式中:a1, a2m, …, anm为原始变量矩阵X的协方差阵Σ的特征值对应的特征向量;

ZX1, ZX2, …ZXn, 为原始变量矩阵X经过标准化处理的值;

λ1, λ2, …, λn为矩阵X的特征值;

n为因子个数;

m为样本个数;

p为主成分个数。

采用SPPSS软件进行数据处理。

1.3 评价结果

根据梁辉水库2009~2012年水质监测数据, 监测项目主要包括p H值、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、氟化物、挥发酚、总氰化物、总砷等。故本次评价选取这10个水质指标, 即p H值 (X1) 、溶解氧 (X2) 、高锰酸盐指数 (X3) 、氨氮 (X4) 、总磷 (X5) 、总氮 (X6) 、氟化物 (X7) 、挥发酚 (X8) 、总氰化物 (X9) 、总砷 (X10) 。将2009~2012年的10个水质指标的监测数据进行标准化处理。利用上述主成分分析的计算步骤进行评价。计算得到2009~2012年梁辉水库饮用水源地水质的主成分得分, 其排序情况见表1。

2 综合营养状态指数法及评价[3]

2.1 综合营养状态指数法计算公式

综合营养状态指数法计算公式为:

式中:Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重;

TLI (j) 为代表第j种参数的营养状态指数。

以Chla作为基准参数, 则第j种参数的归一化相关权重计算公式为:

式中:rij为第j种参数与基准参数Chla的相关系数。

评价项目选取了反映水体营养程度的主要指标:叶绿素、总磷、总氮、透明度、高锰酸盐指数等5项。采用0~100的一系列连续数字对水库营养状态进行分级:TLI (Σ) <30为贫营养;30≤TLI (Σ) ≤50为中营养;TLI (Σ) >50为富营养。

2.2 评价结果

根据综合营养状态指数法计算公式, 对梁辉水库2009~2012年的营养状况进行综合评价。评价结果见图1。

根据图1显示, 梁辉水库富营养化状态不明显, 综合营养状态指数2012年为25, 属于贫营养。从近年综合营养状态指数变化趋势来看, 总体上呈上升趋势。指数由2009年的20上升到2012年的25。

3 结语

(1) 本文针对梁辉水库实际情况, 选用了主成分分析方法和综合营养状态指数法 (TLI) 进行了水质评价。两种方法评价结果基本一致, 即梁辉水库水体水质总体状况较好, 但有富营养化趋势。

(2) 根据评价结果, 建议今后在梁辉水库水源地保护措施上, 采取工程措施和非工程措施。工程措施主要为建章立制, 进一步提高饮用水源环境安全管理效益, 开展广泛宣传, 进一步营造人人保护水源地的良好氛围等。

非工程措施主要为生活污染源治理工程、畜禽养殖污染治理工程、农田径流污染控制工程、工业污染源治理工程等。

参考文献

[1] 徐建华.现代地理学中的数学方法[M].北京:高等教育出版社, 2002.

[2] 石建屏, 李新, 蒲洋.基于主成分分析和综合指数法的饮用水水源地水质评价[J].供水技术, 2012, 6 (1) :1-5.

地下饮用水源地 篇6

关键词：饮用水源地,水质月报,水质指数,实例解析

为满足公众及时了解饮用水源质量状况, 唤起全社会关心、重视和保护水资源, 引导公众参与和支持水资源保护工作, 广东省环境保护局和广东省水利厅于2002年9月18日出台了《广东省城市集中式饮用水源地水资源质量监测、评价与发布方案》, 用于指导全省21个地级市和顺德市的主要城市集中式生活饮用水水源地水质月报的发布。

1 评价方法

1.1 评价项目

监测项目为《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002) 中基本项目和补充项目除化学需氧量外的28项, 评价项目为除水温外的其他27项。参与评价的项目分为三类, 即第一类——对人体危害程度严重且经水厂处理后难以消除的项目, 第二类——经自来水厂处理后出水水质能够达标的项目;第三类——除第一类、第二类以外的其它参加评价的项目 (详见表1) 。

浓度单位:mg/L

1.2 评价方法

水质指数的计算分三个步骤如下。

(1) 单项指数 (Ii) :计算方法为:当实测值Ci处于C≤C

式中:Ci为i项评价项目的实测浓度;

Ciok为i项评价项目的k级标准值;

Ciok+1为i项评价项目的k+1级标准值;

Iiok为i项评价项目的k级标准指数。

(2) 分类指数:在单项指数的基础上计算分类指数。

(1) 对第一类项目取单项指数最高者为该类的分类指数; (2) 对第二、三类项目均取各单项指数和的均值。

(3) 水质指数 (WQI) 取上述三类分类指数中的最高者。

1.3 水质评价

根据WQI值, 按表2评价水质状况。

2 实例解析

2.1 单项水质指数计算

(1) 当项目浓度小于Ⅰ类标准时, 以铜为例, 铜的Ⅰ类标准值为0.01mg/L, 铜的单项指数Icu=[ (0.00 36-0) / (0.01-0) ]×20+0=7.2

(2) 当项目浓度处于Ⅰ类标准和Ⅱ类标准之间, 以粪大肠菌群为例, 其Ⅰ类标准值和Ⅱ类标准值分别为200个/L、2000个/L, I粪大肠菌群=[ (1700-200) / (2000-200) ]×20+20=37。

(3) 当项目浓度处于Ⅱ类标准和Ⅲ类标准之间, 以氨氮为例, 其Ⅱ类标准值和Ⅲ类标准值分别为0.5mg/L、1.0mg/L, INH 3=[ (0.83-0.5) / (1-0.5) ]×20+40=53。

(4) 当项目浓度处于Ⅲ类标准和Ⅳ类标准之间, 以高锰酸盐指数为例, 其Ⅲ类标准值和Ⅳ类标准值分别为6mg/L、10mg/L, ICODMn=[ (6.5 8-6) / (10-6) ]×20+60=63。

(5) 当项目浓度处于Ⅳ类标准和Ⅴ类标准之间, 以总氮为例, 其Ⅳ类标准值和Ⅴ类标准值分别为1.5mg/L、2.0mg/L, ITN=[ (1.63-1.5) / (2.0-1.5) ]×20+80=85。

(6) 当项目浓度大于Ⅴ类标准, 以总磷为例, 其水质指数ITP>100。

2.2 水质评价

第一类项目的分类指数为0, 第二类项目的分类指数为48, 第三类项目的分类指数为>100。因此, A水库的水质指数>100, 水质状况为极差。

2.3 水质指数计算中某些细节的处理

(1) 未检出项目的指数可简单计为零。

(2) 当pH值处于6-9范围内时, 其指数以0记;当pH值超过上述范围时, 其指数计为100。

(3) 溶解氧的计算:把大于饱和溶解氧的测值作未检出处理, 饱和溶解氧的计算公式为:4 6 8/ (水温+3 1.6) 。

(4) 当标准中两分级值或多分级值相同时, 单项指数按下列公式计算, 即:

以五日生化需氧量为例, 其而Ⅰ类标准值和Ⅱ类标准值相同, 均为3mg/L, Ⅲ类标准为4mg/L, IBOD5=[ (3.4-3) / (4-3) ]×20×2+20=36。

(5) GB 3838-2002中补充项目的计算方法:以硫酸盐为例, 其标准值为250mg/L, 其单项指数计算如下:ISO4=33.20/250×60=8。

3 建议

(1) 作者在应用本评价方法时发现, 水源地水质状况主要为优、良、极差三级, 少数为尚好, 没有出现较差和差, 主要原因是:当某个项目浓度大于Ⅴ类标准时, 其单项指数一律计为>100, 即只要有一个项目浓度大于Ⅴ类标准, 整个水源地的水质将变成极差, 作者认为这样的结果不一定能反映整个水源地的水质。因此, 建议当第二、三类项目浓度大于Ⅴ类标准时, 其单项指数计为100。

(2) 建议总氮不参与评价, 因为《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002) 氮指标体系缺乏严谨性和一致性。总氮=蛋白质+氨基酸+尿素+氨氮+亚硝酸盐氮+硝酸盐氮, 总氮不会少于等式右边的其中一项, 然而在GB3838—2002标准中, 氨氮、硝酸盐氮和总氮的标准值三者未找到好的衔接点。以Ⅲ类水质标准为例, 总氮的标准值为1.0mg/L, 氨氮标准值也为1.0mg/L, 硝酸盐氮的标准值为10mg/L。那么对湖库和饮用水源而言, 氨氮和硝酸盐氮这两个指标设置欠严谨, 逻辑上缺乏一致性, 因此建议总氮不参与评价。

(2) 在实际计算中, 水质指数的计算比较繁琐, 应用标准时容易出错, 因此建议一定要编写程序使计算过程简化。作者先用VB编写了一个小软件, 数据要一个个录入, 有点麻烦。后又用Excel编了一些公式, 主要运用了“if”、“and”、“or”三种函数, 建立了两个工作表, 原始数据放在左表, 公式放在右表, 把两个表关联起来, 只要在左表录入数据, 右表马上就出来结果, 用起来方便快捷。

参考文献

地下饮用水源地 篇7

关键词：饮用水源地,水质状况,上饶县

随着江西省上饶县城镇化建设的不断推进, 上饶县居住人口也随之增加, 居民用水量也呈上升趋势, 人们越来越关心饮用水水质状况。

1 研究地区

上饶县位于江西省东北部、信江上游, 地理坐标为东经117055´46" ~118099´44", 北纬28025´15" ~28038´34"。南邻福建省, 属上饶市辖, 面积2 478 km2, 全县总人口为71.57 万人, 87 187 户, 其中城区人口8.80 万人;上饶县县辖2个街道、11个镇、9个乡;流经上饶县的河流主要有信江及其支流丰溪, 信江为长流河, 是江西五大河流之一, 属长江水系, 信江及丰溪河流入本市的多年平均径流量共约48.60亿m3, 汇合市境内自产地表径流约0.71 亿m3, 流出市境时的多年平均地表径流量约为49.31 亿m3。该区域属亚热带湿润季风区, 气候温和, 四季分明, 雨量充沛。

2 数据来源和结果评价

2.1 数据来源

上饶县环境监测站委托了深圳市唯信至诚监测技术有限公司对上饶县旭日水厂取水口水质62项指标进行了监测, 这些监测指标包含《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002) 中表1 地表水环境质量标准基本项目、表2集中式生活饮用水水源地补充项目和表3集中式生活饮用水地表水水源地特定项目中的一部分。监测时间为2015年第一季度、第二季度、第三季度和第四季度。

2.2 监测方法

深圳市唯信至诚监测技术有限公司依据ISO/ICE17025:2005 实验室管理体系建立, 通过了广东省质量技术监督局的计量认证, 所有监测因子均采用计量认证通过方法检测, 数据真实、准确。

2.3 监测数据结果

表1显示了上饶县2015年四季度监测数据。

2.4 结果评价

上饶县旭日水厂取水口水质62项指标进行了四季度监测 (每季度一次) , 4次全部达标, 水质达标率为100%。

县城区饮用水源地水质保持优良, 涉及重金属和有毒有害项目全年处于未检出水平, 但污染因素仍然存在, 县城区饮用水源仍然处于城镇生活废水污染和农业面源污染的双重威胁之中, 污染防范绝不可掉以轻心。

3 水源地保护措施

针对上饶县饮用水水源地的特殊情况, 以及信江上游水域污染物来源主要为生活污水和农业面源污染等特点, 并结合河道治理污染的成功经验, 提出以下几点保护上饶县饮用水源地的措施。

3.1 严格控制废水的排放

上饶县饮用水源地的污染主要来源于上游生活污水和农业面源污染, 应积极协调上游县市环保部门, 要求上游县市对直排的废水进行处理, 使其达标排放。

3.2 加强河流两岸生态治理, 提高河流自净能力

河流生态治理包括河流防护林建设和水边水生植被恢复。河流自净能力差主要是由于信江河上游植被少, 村庄较多, 生态破坏严重。因此, 在河道两旁修建防护林和恢复水边水生植被, 建设河流生态廊道, 截留颗粒物和水质净化, 促进沉积, 防止冲刷。

3.3 提高人们的水环境保护意识

过去人民水环保意识较差, 认为水有巨大的环境容量, 可以消纳大量污染物, 现在应通过宣传等手段转变旧观念, 提高人们对水环境保护意识, 使人们了解水的纳污能力是有限的, 一旦超过这个限度, 就会使水质严重恶化。

4 结论

余姚市饮用水水源地安全评价 篇8

随着工业快速发展和城市化进程加快,人民生活水平日益提高,人们对供水的质量要求也越来越高。但由于社会经济的发展,导致水体污染、水资源短缺程度加重,饮用水水源的水安全状况日益严重。尤其是松花江水污染事件发生后,人民群众的饮水安全问题更是突兀地显现出来。因此,“保护饮用水源,保障饮水安全”的研究刻不容缓。饮用水源地是饮用水的源头,充沛的水量、优良的水质是对水源地的最基本要求,也是保障饮用水安全的最基本要求。

目前,国内外对水源地水安全的研究主要是水体作为饮用水源的适宜性[1,2,3,4,5]。新西兰则制定了饮用水水源地监测和分级框架草案,根据流域调查资料,结合水体水质评价和风险评价对水源进行评价。加拿大利用水质指数法对水体进行评价,将水体赋予不同的分值,根据分值将水体分为极好、好、中等、及格、差等5个等级。欧盟采用地表水体取水导则,依靠水源地水质监测数据评估水体作为饮用水源地的适应性。而我国对饮用水源地水安全的研究还处于起步阶段,针对饮用水水源地安全的研究工作开展较少,主要是借鉴水安全评价的研究。但水源地水安全评价又不同于一般水域的水安全评价工作,其主要是对水体作为饮用水源的安全性作出科学评价,核心为水质安全和水量安全,有时也需要考虑工程安全、生态安全等其他影响因素。一般地水源地安全评估应着重考虑5个方面的因素:一是水量水质安全达标情况;二是安全措施是否满足保障水源安全的要求;三是水源的安全要求必须与受水区域经济社会发展之间是否协调;四是以发展的观点,考虑安全措施适应社会对饮用水水质不断提高的要求;五是水源地的开发和规划是否符合水源地安全的要求。目前,水源地保护工作相对较为粗放,大都处于各自为政,管理薄弱的初级阶段,水行政主管部门仅限于履行法定基本职能,尚未起到水源地保护主力军的作用,保护工程尚未系统启动,资金来源也较为匮乏。因此,为了保障饮水安全,开展水源地安全评价有助于发现水源地保护中存在的不足和薄弱环节,达到持续改进水源地管理措施和制度的目的。

1 水源地现状调查分析

余姚市属浙东盆地低山区和浙北平原区交叉地区,地势南高北低,中间微陷,主要为山地丘陵和平原地貌,行政区划面积1 501 km2,辖6个街道、14个镇、1个乡,265个村民委员会,30个社区居委会。余姚市属亚热带季风气候区,冬、夏季风交替显著,日照充足,雨量丰沛,温和湿润,四季分明,区域内降水量不仅年际变化较大,年内分配也甚不均匀。其中3-9月7个月的雨量约占年降水量的80%,多年平均降水量1 547.1 mm,流域内的降水主要为春雨、梅雨和台风雨。境内河流众多,分属姚江水系、奉化江水系、曹娥江水系和钱塘江水系。1949年以来,余姚对水资源进行了综合治理和开发,兴建了大量的水库、堰闸、机电排灌、水电站等水利工程。在水源工程方面,已建有大中小型水库及山塘1 048座,总兴利库容1.78亿m3,其中四明湖水库是唯一一座大(二)型水库,兴利库容7 439万m3;中型水库有梁辉水库和陆埠水库2座;10万m3以上的小型水库41座,这些工程的建成为余姚饮用水源保障提供了基础。据调查,余姚市目前主要城乡饮用水供水水源地为湖库型、河道型和地下水水源地,其中以湖库型水源地为主。

1.1 湖库型水源地

余姚市目前主要的湖库型供水水源地有10个,水源地情况如表1所示。

1.2 河道型水源地

余姚境内河流交错如织,津梁遍布。平原河网洪水期用于排涝,旱期用作输水河道提水灌溉农田。目前除姚江干流河道近期作为水厂补充水源、隐溪河作为大隐水厂的供水水源外,其他均不作为饮用水水源地。

姚江箐江渡-开封桥段功能定位为余姚饮用水源区,属饮用水水源一级保护区。由于地处城镇区,受到生活和工业污染威胁,水体总体水质为Ⅲ类,且呈富营养化趋势,尚未创建合格饮用水源保护区。

1.3 地下水源地

余姚境内地下水分为4类,即松散岩类孔隙水、红层孔隙裂隙水、基岩裂隙水和孔洞裂隙水。地下水资源较为丰富,分布面较广泛,地下水资源量山区大于平原区,主要以降水入渗补给,水质总体较好。

现状少数分散式用水户以地下水为水源,地下水可开采量有限,不宜长期开采。目前已全面实施对地下水禁限采。

2 饮用水源地安全状况评价

2.1 水量安全状况评价

饮用水水源地水量安全状况评价主要针对水源地的水资源状况,即来水状况进行评价。根据《浙江省城乡饮用水安全保障规划技术细则》要求,饮用水水源地水量安全状况评价指标分为目标层和指标层2个层次。评价指标是反映水源地水量安全的具体因子,主要包括水源地工程的供水能力是否由于水源地供水工程老化失修等原因造成供水不足,水源地枯水年来水量是否减少2个因子,见表2。评价指数按1、2、3、4、5级进行表达,水源地的安全性评价指标、评价指数及标准见表3。对照表3水量安全评价指标、指数及标准,确定各个水源地水量评价指数,进而确定该水源地水量是否安全。

在确定工程供水能力因子的指数方面,需根据因供水工程问题而造成供水不足的水源地供水量与设计供水量的比值,对照表2确定各个水源地水量评价指数。其中,对于由于节水或现状需水量小带来的供水量未达到设计水量的水源地,不能作为水源地工程安全问题,其评价指数取1。

在确定水源地枯水年来水量保证率因子的指数方面,需根据现状水平年枯水年来水量(流量)与设计枯水年来水量(流量)的比值,对照表3确定各个水源地水量评价指数,对于来水或补给减少,严重影响供水安全的水源地要根据有关水文数据,分析来水量变化的原因。

水量安全评判以2个具体指标安全评价指数最大作为评判结果。

根据流域自然地理和水文气象资料条件分析,设计年径流主要采用径流模型法。由于流域内雨量站大都在1960年及以后年份设立,径流计算系列统一采用1960-2006年。部分雨量站降水量缺测年份,根据邻近的雨量站资料进行相关插补、展延。径流参证站选用黄土岭站。该站集水面积17.9 km2,实测径流系列为1960-1992年共33年。各水库统一采用黄土岭站径流模型推求设计径流。即通过输入水库流域代表雨量站、蒸发站的逐日雨量、蒸发数据,利用径流模型推求逐日径流。雨量代表站主要有通明、下管、夏家岭、梁弄、竹丝岚、华盖山、黄土岭、丈亭、慈城、临山等站,考虑各水库的高程差异,结合雨量等值线图计算各水库面雨量(见表4、表5)。

2.2 水质安全状况评价

饮用水水源地水质状况指数有一般污染物指数、有毒污染物指数、富营养化指数等,分为5个等级,分别以指数1、2、3、4、5表达。针对地表水各类污染物,参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)[6]制定了单项水质指数的具体评价标准,参照全国水资源综合规划有关技术细则,制定了富营养化评价项目控制标准。

2.2.1 一般污染物项目评价

原则上选择最差的5项作为优先污染物参与评价,其中氨氮、高锰酸盐指数(没有的用CODcr代替)为必选的2项,其余3项选评项目根据实际情况确定,如果要求的必评项目没有资料,在选评的项目中需增加其他项目,确保评价的优先污染物指标个数总共为5项。计算步骤如下:

注:括号中的数据是不包括向上虞、慈溪的供水量。

(1)计算单项指标指数。当评价项目i的监测值Ci处于评价标准分级值Ciok和Ciok+1之间时,该评价指标的指数为:

式中:Ci是i指标的实测浓度;Ciok是i指标的k级标准浓度;Ciok+1是i指标的k+1级标准浓度;Iiok是i指标的k级标准指数值。

(2)计算综合指数WQI。

式中:n是参与评价的指标数。

(3)确定评价类别。当0<WQI≤1时,水质指数为1;当1<WQI≤2时,水质指数为2;当2<WQI≤3时,水质指数为3;当3<WQI≤4时,水质指数为4;当4<WQI≤5时,水质指数为5。

(4)某些细节处理。

①溶解氧与一般指标(项目)不同,一般说,溶解氧越大,水质越好,所以溶解氧的计算公式与其他指标的指数计算公式相反。如有类似情况,同等处理。

②当标准中2级分级值或多级分级值相同时,单项指标指数按下列公式计算:

式中:m为相同标准的个数。

③当只有一个区域时,如果该项目未检测出来,则评价指数Ii=1;如监测值小于所给标准,则评价指数Ii=2;如监测值大于所给标准,则评价指数Ii=5。

④当Ci>Ci5时,为劣Ⅴ类水,其单项指标指数一律计为Ii=5。

2.2.2 有毒物项目指数计算

有毒物项目指数计算的具体步骤如下:

(1)单项指标指数的计算与一般污染物项目指数计算相同。

(2)综合指数,取其各单项指数最大值为有毒物项目综合指数,即采用水质项目评价最差的作为有毒物项目的评判结果(最差项目赋全权)。

2.2.3 湖库营养状况指数计算

湖库型水源地需进行富营养化评价,其评价方法和标准与全国水资源综合规划有关技术细则一致。营养程度按富营养指数1、2、3、4、5评价。有多测点分层取样的湖泊(水库),评价年度代表值采用各垂线平均后的多点平均值。

评价方法采用评分法,具体做法为:①查表将单项参数浓度值转为评分,监测值处于表列值两者中间者可采用相邻点内插,或就高不就低处理;②几个参评项目评分值求取均值;③用求得的均值再查表得富营养化指数。

式中:M是湖泊、水库营养状态的评价值;Mi是i项项目的评分值;n是评价项目的个数。

2.2.4 水质状况综合指数

河流型和地下水水源地水质状况指数=0.3×一般污染物指数+0.7×有毒污染物指数;

湖库型水源地水质状况指数=0.2×一般污染物指数+0.5×有毒污染物指数+0.3×富营养化指数。

2.3 总体评价

从水量安全方面的工程供水能力上看,经过近几年陆续对四明湖水库、陆埠水库、寺前王水库、大池墩水库、相岙水库、车厩水库等进行除险加固,城乡饮用水水源地不存在因水源地工程老化失修等原因带来的工程供水能力小于设计供水能力的情况;从枯水年来水量保证率来看,若现状枯水年取2003年,设计枯水年取1967年,经分析,全市所有水源地现状水平年枯水年来水量与设计枯水年来水量比值大于90%,不存在枯水年来水量减少的情况。综合上述2个因子,余姚市城乡饮用水水源地水量评价指数为1。根据《浙江省城乡饮用水水源地安全状况评价技术细则》(以下简称技术细则)规定,评价指数小于3级的水源地为安全水源地。因此,余姚市城乡饮用水水源地的水量评价结果是安全的。

从水质安全方面看,由于收集的水质资料有限,现选取四明湖、梁辉、陆埠水库和姚江菁江渡和丈亭三江口断面作为评价对象,采用技术细则中的评价方法,评价结果见表6。参考技术细则中的有关规定,评价指数小于3级的水源地为安全水源地。因此,余姚市城乡饮用水水源地水质状况良好,水源地水质安全,作为备用补充水源的姚江水质总体上较水库水质差,主要是受到生活和工业污水排放的影响,饮用水源地还未得到严格保护,水源存在污染隐患。部分作为农民饮用水工程的水源地未划定饮用水源保护区,从当前情况来看,饮用水源区域内还存在一些农业种植、养殖、生活污水排放等对饮用水水源地水质产生较大影响。

3 结论

水源地安全评价是对水源地的安全情况和变化趋势进行定期的综合评估,通过对水源地的现状调查和安全状态的评估,表明余姚市城乡饮用水水源地的水量水质是安全的,余姚市在饮用水水源地保护方面取得巨大成绩,但从保障农民饮用水安全角度看,还应进一步完善现有的管理机制,使好事办好,使广大人民真正长期受益。

参考文献

[1]钱家忠,李如忠,汪家权,等.城市供水水源地水质健康风险评价[J].水利学报,2004,(8):90-93.

[2]贾绍凤,张军岩,张士锋.区域水资源压力指数与水资源安全评价指标体系[J].地理科学进展,2002,(6).

[3]张翔,夏军,贾绍凤.水安全定义及其评价指数的应用[J].资源科学,2005,27(3):145-149.

[4]尹发能.基于模糊数学方法的洞庭湖区水安全评价[J].襄樊学院学报,2006,27(2):92-97.

[5]韩宇平,阮本清.区域水安全评价指标体系初步研究[J].环境科学学报,2003,23(2):267-272.

[6]GB3838-2002,地表水环境质量标准[S].

地下饮用水源地 篇9

一、卫星数据水源地风险源信息提取

对于水源地风险源空间尺度来说, 基本以小尺度为主, 为做好这一方面的监测就需要利用卫星数据完成水源地风险源信息提取, 因此, 应构建遥感风险源分类的基础上完成风险源信息提取, 并按照以下内容做好信息提取。

(一) 饮用水源地风险源分类体系

要实现水源地风险源信息提取, 首先应做好风险源全面调查, 且构建合适的风险源档案, 做到一源一档, 分层动态管理, 并做好信息更新, 这些都是十分重要的一部分[1]。在水源地风险源信息提取的过程中, 应注意高空间分辨率遥感技数据的应用。通过研究发现, 该地区的水源地风险源有三种类型:第一种为固定源风险, 这种风险源多指工业用地;第二种为流动源风险, 这种风险源多指船舶或道路;第三种为非点源类风险, 这种风险多表现为居民生活场所或农业用地等[2]。在高空间分辨率卫星影像的作用下, 可以让监测到的饮用水源地风险源以更直接的形式体现出来, 便于后期监察。

(二) 水源地风险源遥感监测

在新型饮用水源地生态环境现场监察技术出现以前, 水源地风险源监测中主要采用的技术为卫星数据分类算法, 它是一种依托地物光谱信息发展起来的技术, 但它只能应用于中低分辨率遥感影像中, 这样就出现了不足, 无法顺利完成风险监测, 所以就需要一种新型技术的应用。对于高空间分辨率遥感影像出现以后, 则弥补了原有设计中的不足, 同时在该技术的作用下不仅有效解决了异物同谱中存在的问题, 也有效提升了分辨精度, 为充分发挥该技术作用, 应实现计算机自动分类, 且通过人工的形式完成判读, 以便顺利完成风险源信息监测[3]。

二、水源地现场执法系统

(一) 系统目标

对于饮用水源地生态环境监察来说, 带有明显的微观性, 现场与处理是水源地现场执法系统中最重要的两个概念, 对于生态环境监察来说, 多是在生态环境现场所开展的执法活动, 其目的是为了进一步优化与落实相关法律法规。通过研究发现, 水源地生态环境监察系统依然处于初级发展阶段, 由于监察范围相对较广、专业工作人员不多, 工作设备相对落后, 这些在一定程度上都在影响着生态环境监察的顺利推进。在水源地现场执法系统应用的过程中, 移动性十分显著, 这也是环境监察工作人员所期望的。为保证生态监察工作顺利完成, 还要注意卫星影像系统的应用, 并应用平板电脑, 这样不仅可以充分发挥执法系统应有作用, 还能顺利完成水源地风险源管理。

(二) 系统功能

对于水源地现场执法系统来说, 其功能主要有以下几种:

第一, 空间数据输入与输出, 在该系统中主要是利用遥感影像与矢量数据完成系统导入的, 其目的在于将地图与图层存储起来;

第二, 数据图层管理, 主要负责图层的删除与查询;

第三, 数据浏览, 要义在于图层数据的放大与缩小;

第四, 信息修改与查询等[4]。

总的来说, 该系统的功能相对较多, 形式也很多样, 为充分发挥饮用水源地生态环境现场监察技术应用作用, 应借助平板电脑完成数据信息合成, 由于平板电脑具有与可移动性, 且便于携带, 所以, 它的应用也可以有效减轻相关工作人员的携带压力, 同时, 在平板电脑的作用下, 不仅可以完成生态监察现场执法, 还可以快速确定目标, 找出合适的位置。可见, 水源地现场执法系统的整体效果较好。

(三) 应用示范

为做好水源地现场生态监察执法工作, 避免出现破坏生态环境的情况, 一定要充分了解饮用水源地周边情况, 及时发现其中的污染源, 这也是水源地生态环境监察中十分重要的一部分。在高空间分辨率卫星遥感影像的作用下, 不仅可以及时发展影响饮用水源地生态环境的行为, 还能准确定位, 发现其中存在的问题, 相关工作人员也可以结合实际情况做出初步判断, 确定解决措施。由于现场执法系统中设置了GPS定位系统, 还需要全面了解保护区级别与所在位置, 相关工作人员可以以最快的速度赶到现场, 以便充分了解风险源性质, 并顺利完成现场数据搜集与拍照等工作。

对于水源地执法系统来说, 它是一种融合了卫星遥感技术、空间定位以及数据管理技术于一体的技术, 它的应用不仅有效提高了水源地生态环境监察内部明确度, 提高了操作能力等问题, 还在一定程度上实现了水源地生态环境保护, 更有效改善了水源地生态环境质量, 这些都是水源地执法系统运用所表现出来的好处。

三、结语

总的来说, 水源地水生态监察系统是现代不可缺少的技术, 在该技术的作用下不仅可以了解饮用水源地基本情况, 还能及时发现该水源地中存在的问题, 这也是做好水源地生态环境保护的有效措施, 因此, 在饮用水源地生态环境现场监察中一定要重视该技术的运用。

参考文献

[1]王世猛, 冯海波, 万宝春, 等.饮用水源地生态环境监察工作思路探讨——以河北省为例[J].中国环境管理, 2010, 13 (03) :61-64.

[2]邓文英, 李雯香, 范秀娟.长江常州段饮用水源地环境风险等级评估及防范对策研究[J].江西化工, 2013, 14 (03) :13-19.

[3]姚延娟, 王雪蕾, 吴传庆, 等.饮用水源地非点源风险遥感提取及定量评估[J].环境科学研究, 2013, 12 (08) :1349-1355.